Ang mga phenomena gaya ng dielectric suceptibility at permittivity ay matatagpuan hindi lamang sa physics, kundi pati na rin sa pang-araw-araw na buhay. Kaugnay nito, kinakailangang matukoy ang kahulugan ng mga penomena na ito sa agham, ang kanilang impluwensya at aplikasyon sa pang-araw-araw na buhay.
Pagpapasiya ng tensyon
Ang Intensity ay isang vector quantity sa physics, na kinakalkula mula sa puwersa na nakakaapekto sa isang positibong charge na inilagay sa punto ng field na pinag-aaralan. Matapos mailagay ang dielectric sa isang panlabas na electrostatic field, nakakakuha ito ng isang dipole moment, sa madaling salita, ito ay nagiging polarized. Upang ilarawan sa dami ang polarization sa isang dielectric, ginagamit ang polarization - isang vector physical index na kinakalkula bilang dipole moment ng volume value ng dielectric.
Ang intensity vector pagkatapos dumaan sa mukha sa pagitan ng dalawang dielectrics ay dumaranas ng mga biglaang pagbabago, na nagdudulot ng interference sa panahon ng pagkalkula ng mga electrostatic field. Sa pagsasaalang-alang na ito, ang isang karagdagang katangian ay ipinakilala - ang vectorelectrical displacement.
Gamit ang permittivity, malalaman mo kung gaano karaming beses maaaring pahinain ng dielectric ang isang panlabas na field. Para sa pinaka makatwirang ipaliwanag ang mga electrostatic field sa dielectrics, ginagamit ang electric displacement vector.
Mga pangunahing kahulugan
Ang absolute permittivity ng medium ay isang coefficient na kasama sa mathematical notation ng Coulomb's law at ang equation ng relasyon sa pagitan ng electric field strength at electric induction. Ang absolute permittivity ay maaaring katawanin bilang produkto ng relatibong permittivity ng medium at ang electricity constant.
Ang Dielectric susceptibility, na tinatawag na polarizability ng isang substance, ay isang pisikal na dami na maaaring mapolarize sa ilalim ng impluwensya ng isang electric field. Ito rin ang koepisyent ng linear na koneksyon ng panlabas na electric field na may polariseysyon ng dielectric sa isang maliit na field. Ang formula para sa dielectric susceptibility ay nakasulat bilang: X=na.
Sa karamihan ng mga kaso, ang mga dielectric ay may positibong dielectric susceptibility, habang ang value na ito ay walang dimension.
Ang Ferroelectricity ay isang pisikal na phenomenon na makikita sa ilang partikular na kristal, na tinatawag na ferroelectrics, sa ilang partikular na halaga ng temperatura. Binubuo ito sa hitsura ng kusang polariseysyon sa isang kristal kahit na walang panlabas na electric field. Ang pagkakaiba sa pagitan ng ferroelectrics at pyroelectrics ayna sa ilang partikular na hanay ng temperatura ay nagbabago ang kanilang pagbabago sa kristal, at nawawala ang random na polarization.
Ang mga elektrisyan sa field ay hindi kumikilos tulad ng mga konduktor, ngunit sila ay may mga karaniwang katangian. Ang isang dielectric ay naiiba sa isang konduktor sa kawalan ng mga libreng sisingilin na carrier. Nariyan sila, ngunit sa kaunting dami. Sa isang konduktor, ang isang elektron na malayang gumagalaw sa kristal na sala-sala ng isang metal ay magiging isang katulad na carrier ng singil. Gayunpaman, ang mga electron sa isang dielectric ay nakagapos sa kanilang sariling mga atomo at hindi madaling gumalaw. Matapos ang pagpapakilala ng mga dielectric sa isang patlang na may kuryente, lumilitaw ang electrization dito, tulad ng isang konduktor. Ang pagkakaiba mula sa isang dielectric ay ang mga electron ay hindi malayang gumagalaw sa buong volume, tulad ng ginagawa nito sa isang konduktor. Gayunpaman, sa ilalim ng impluwensya ng isang panlabas na electric field, ang isang bahagyang pag-aalis ng mga singil ay lumitaw mula sa loob ng molekula ng substansiya: ang isang positibo ay lilipat sa direksyon ng field, at ang isang negatibo ay magiging kabaligtaran.
Kaugnay nito, ang ibabaw ay nakakakuha ng isang tiyak na singil. Ang pamamaraan para sa paglitaw ng isang singil sa ibabaw ng isang sangkap sa ilalim ng impluwensya ng mga electric field ay tinatawag na dielectric polarization. Kung sa isang homogenous at nonpolar dielectric na may isang tiyak na konsentrasyon ng mga molekula ang lahat ng mga particle ay pareho, kung gayon ang polariseysyon ay magiging pareho din. At sa kaso ng dielectric susceptibility ng dielectric, ang halagang ito ay magiging walang sukat.
Bound Charges
Dahil sa proseso ng polarization, lumalabas ang mga hindi nabayarang charge sa dami ng isang dielectric substance, na tinatawag na polarization o bound. mga particle,pagkakaroon ng mga singil na ito, ay naroroon sa mga singil ng mga molekula at, sa ilalim ng impluwensya ng isang panlabas na electric field, ay inilipat mula sa posisyon ng equilibrium nang hindi umaalis sa molekula kung saan sila matatagpuan.
Bound charges ay nailalarawan sa density ng ibabaw. Tinutukoy ng dielectric na susceptibility at permeability ng medium kung gaano karaming beses ang puwersa ng pagbubuklod ng dalawang electric charge sa espasyo ay mas mababa kaysa sa parehong indicator sa vacuum.
Ang relatibong air susceptibility at permeability ng karamihan sa iba pang mga gas sa ilalim ng karaniwang mga kondisyon ay malapit sa pagkakaisa (dahil sa maliit na eroplano). Ang relatibong dielectric susceptibility at permittivity sa ferroelectrics ay sampu at daan-daang libo sa separation surface ng isang pares ng dielectrics na may iba't ibang absolute permittivity at susceptibility ng substance, pati na rin ang pantay na tangential strength na bahagi sa pagitan ng mga ito.
Sa maraming praktikal na sitwasyon, mayroong isang pulong sa paglipat ng kasalukuyang mula sa isang metal na katawan patungo sa nakapaligid na mundo, habang ang partikular na conductivity ng huli ay ilang beses na mas mababa kaysa sa conductivity ng katawan na ito. Ang mga katulad na sitwasyon ay maaaring mangyari, halimbawa, sa panahon ng pagpasa ng kasalukuyang sa pamamagitan ng mga electrodes ng metal na nakabaon sa lupa. Kadalasan ang mga bakal na electrodes ay ginagamit. Kung ang gawain ay upang matukoy ang dielectric na pagkamaramdamin ng salamin, kung gayon ang gawain ay medyo kumplikado sa pamamagitan ng katotohanan na ang sangkap na ito ay may isang pag-aari ng ion-relaxation, dahil sa kung saan ang isang maliit napagkaantala.
Sa hangganan ng isang pares ng mga dielectric na may iba't ibang permeabilities sa pagkakaroon ng isang panlabas na field, lumalabas ang mga polarization charge na may iba't ibang mga indeks na may iba't ibang density ng ibabaw. Ito ay kung paano nakuha ang isang bagong kundisyon para sa repraksyon ng linya ng field sa panahon ng paglipat mula sa isang dielectric patungo sa isa pa.
Ang batas ng repraksyon sa kaso ng kasalukuyang mga linya sa anyo nito ay maaaring ituring na katulad ng batas ng repraksyon ng mga linya ng displacement sa gilid ng dalawang dielectric sa mga electrostatic na field.
Ang bawat katawan at sangkap ng nakapaligid na mundo ay may ilang partikular na katangiang elektrikal. Ang dahilan nito ay nakasalalay sa molekular at atomic na istraktura - ang pagkakaroon ng mga naka-charge na particle na nasa magkakaugnay o malayang estado.
Kung ang substance ay hindi apektado ng isang panlabas na field, ang mga nasabing bahagi ay matatagpuan, na nagbabalanse sa isa't isa, sa kabuuang kabuuang volume, nang hindi lumilikha ng karagdagang mga electric field. Kung mayroong paggamit ng elektrikal na enerhiya mula sa labas, ang muling pamamahagi ng mga singil ay lilitaw sa loob ng mga umiiral na molekula at atomo, na hahantong sa paglitaw ng sarili nitong panloob na larangan, na ididirekta patungo sa labas.
Kapag itinalaga ang inilapat na panlabas na field bilang E0, at panloob na E', ang buong field na E ang magiging kabuuan ng mga halagang ito.
Lahat ng substance sa kuryente ay karaniwang nahahati sa:
- conductor;
- dielectrics.
Ang pag-uuri na ito ay umiral nang mahabang panahon, ngunit hindi ganap na tumpak, dahil matagal nang natuklasan ng agham ang mga katawan na may bago o pinagsamangmga katangian ng bagay.
Conductor
Bilang conductive substance ay maaaring maging media kung saan may mga libreng singil. Ang mga metal ay madalas na itinuturing na mga bagay, dahil ang kanilang istraktura ay nagpapahiwatig ng patuloy na pagkakaroon ng mga libreng electron na maaaring lumipat sa loob ng buong lukab ng sangkap. Ang dielectric suceptibility ng medium ay nagbibigay-daan sa iyong maging kalahok sa thermal process
Kung ang konduktor ay nakahiwalay sa impluwensya ng isang panlabas na electric field, may lalabas na balanse sa loob nito sa pagitan ng mga positibo at negatibong singil. Ang estado na ito ay agad na nawawala kapag ang isang konduktor ay lumitaw sa isang electric field, na muling namamahagi ng mga naka-charge na particle kasama ng enerhiya nito at nag-uudyok sa paglitaw ng mga hindi balanseng singil na may positibo at negatibong halaga sa panlabas na ibabaw
Ang phenomenon na ito ay tinatawag na electrostatic induction. Ang mga singil na lumitaw sa ilalim ng pagkilos nito sa ibabaw ng metal ay tinatawag na induction charge.
Ang mga inductive charge na lumitaw sa conductor ay lumilikha ng sarili nilang field, na bumabagay sa impluwensya ng external na field sa loob ng conductor. Kaugnay nito, ang indicator ng kabuuang kabuuang electrostatic na field ay babayaran at katumbas ng 0. Ang mga potensyal ng bawat punto sa loob at labas ay pantay.
Isinasaad ng resultang ito na sa loob ng konduktor (kahit na may konektadong panlabas na field) walang pagkakaiba sa mga potensyal at walang electrostatic na field. Ang katotohanang ito ay ginagamit sa shielding dahil sa paggamitparaan ng electro-optical na proteksyon ng isang tao at mga de-koryenteng kagamitan na sensitibo sa mga field, lalo na ang mga high-precision na instrumento sa pagsukat at teknolohiya ng microprocessor.
Mayroon ding koneksyon sa pagitan ng permittivity at susceptibility. Gayunpaman, maaari itong ipahayag gamit ang isang formula. Kaya ang ugnayan sa pagitan ng dielectric constant at ng dielectric susceptibility ay may sumusunod na notasyon: e=1+X.
prinsipyo ng ESD
Sa tulong ng shielding, ang mga damit at sapatos na gawa sa mga materyales na may conductive properties, kabilang ang mga sumbrero, ay ginagamit sa sektor ng enerhiya para sa kaligtasan ng mga tauhan na nagtatrabaho sa mga kondisyon ng mataas na tensyon na pinupukaw ng mga high-voltage device. Ang electrostatic field ay hindi tumagos sa loob ng conductor, dahil kapag ang conductor ay ipinasok sa electric field, ito ay mabayaran ng field na lalabas dahil sa paggalaw ng mga libreng charge.
Dielectrics
Ang pangalang ito ay nabibilang sa mga sangkap na may mga katangian ng insulating. Naglalaman lamang ang mga ito ng magkakaugnay na mga singil, hindi mga libre. Ang bawat positibong butil sa mga ito ay isasama sa isang negatibo sa loob ng isang atom na may karaniwang neutral na singil nang walang libreng paggalaw. Ang mga ito ay ipinamamahagi mula sa loob ng mga dielectric at hindi maaaring baguhin ang kanilang posisyon sa ilalim ng impluwensya ng mga panlabas na larangan. Kasabay nito, ang dielectric na pagkamaramdamin ng sangkap at ang nagresultang enerhiya ay nangangailangan pa rin ng ilang mga pagbabago sa istraktura ng sangkap. Mula sa loob ng atom at molekula, nagbabago ang ratiopositibo at negatibong singil ng particle, at ang mga sobrang hindi balanseng magkakaugnay na singil ay lumilitaw sa ibabaw ng substance, na lumilikha ng panloob na electric field. Ito ay nakadirekta sa tensyon na inilapat mula sa labas.
Ang phenomenon na ito ay tinatawag na dielectric polarization. Maaari itong makilala sa pamamagitan ng katotohanan na ang isang electric field ay nagmumula sa loob ng substance, sanhi ng impluwensya ng panlabas na enerhiya, ngunit humina sa pamamagitan ng counteraction ng panloob na field.
Mga uri ng polariseysyon
Inside dielectrics, maaari itong katawanin ng dalawang uri:
- orientation;
- electronic.
Ang unang uri ay mayroon ding karagdagang pangalan - dipole polarization. Ang ari-arian na ito ay likas sa mga dielectric na may mga displaced center sa positibo at negatibong singil, na lumilikha ng mga molekula mula sa maliliit na dipoles - isang neutral na kumbinasyon ng isang pares ng mga singil. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay tipikal para sa isang likido, hydrogen sulfide, dala ng nitrogen.
Kung walang impluwensya ng isang panlabas na electric field sa mga sangkap na ito, ang mga molekular na dipoles ay random na naka-orient sa ilalim ng impluwensya ng umiiral na mga pagbabago sa temperatura, kapag ang isang electric charge ay hindi lumilitaw sa labas ng dielectric.
Nagbabago ang larawang ito sa ilalim ng pagkilos ng enerhiyang inilapat mula sa labas, kapag ang mga dipoles ay hindi masyadong nagbabago sa kanilang oryentasyon at hindi nabayarang macroscopic bound charges ay lumilitaw sa ibabaw, na lumilikha ng isang field na may kabaligtaran na direksyon sa field na inilapat mula sa labas.
Electronic na polarization, nababanatmekanismo
Ang phenomenon na ito ay nangyayari sa mga non-polar dielectrics - mga materyales na may ibang uri na may mga molekula kung saan walang dipole moment, na, sa ilalim ng pagkilos ng isang panlabas na field, ay nade-deform upang ang mga positibong singil lamang ang nakatuon sa direksyon ng panlabas na field vector, at mga negatibong singil - sa kabilang direksyon.
Bilang resulta, ang bawat molekula ay gumagana bilang isang electric dipole na naka-orient sa kahabaan ng axis ng inilapat na panlabas na field. Sa katulad na paraan, may lalabas na sariling field sa panlabas na ibabaw, na may kabaligtaran na direksyon.
Polarization ng isang non-polar dielectric
Para sa mga sangkap na ito, ang pagbabago ng mga molekula at ang kasunod na polariseysyon mula sa impluwensya ng field sa labas ay hindi nakadepende sa kanilang paggalaw sa ilalim ng impluwensya ng temperatura. Ang methane CH4 ay maaaring gamitin bilang isang nonpolar dielectric. Ang mga numerical indicator ng panloob na field para sa parehong mga dielectric ay unang magbabago sa magnitude na proporsyon sa pagbabago sa panlabas na field, at pagkatapos ng saturation, ang mga epekto ng isang nonlinear na uri ay lilitaw. Lumilitaw ang mga ito kapag ang bawat molecular dipole ay nakalinya sa mga linya ng puwersa malapit sa polar dielectrics, o ang mga pagbabago sa mga non-polar na sangkap ay nagaganap, sanhi ng malakas na pagpapapangit ng mga atomo at molekula mula sa malaking halaga ng enerhiya na inilapat mula sa labas. Sa mga praktikal na kaso, ito ay napakabihirang mangyari.
Dielectric Constant
Sa mga insulating material, isang seryosong papel ang ibinibigay sa mga electrical indicator at tulad ng isang katangian bilang dielectric constant. Parehong hinuhusgahan ng dalawang magkaibang katangian:
- ganap na halaga;
- relative indicator.
Ang terminong absolute permittivity ng isang substance ay tumutukoy sa mathematical notation ng Coulomb's law. Sa tulong nito, ang ugnayan sa pagitan ng induction vector at ang intensity ay inilalarawan sa anyo ng isang coefficient.
