Ang electrical conductivity ng dielectrics ay isang mahalagang pisikal na katangian. Nagbibigay-daan sa iyo ang impormasyon tungkol dito na matukoy ang mga bahagi ng aplikasyon ng mga materyales.
Mga Tuntunin
Ayon sa conductivity ng electric current, ang mga substance ay nahahati sa mga pangkat:
- dielectrics;
- semiconductors;
- conductor.
Ang mga metal ay mahusay na kasalukuyang conductor - ang kanilang electrical conductivity ay umaabot sa 106-108 (Ohm m)-1.
At ang mga dielectric na materyales ay hindi kayang magdala ng kuryente, kaya ginagamit ang mga ito bilang mga insulator. Wala silang free charge carriers, naiiba sa dipole structure ng molecules.
Ang mga semiconductor ay mga solidong materyales na may intermediate conductivity value.
Pag-uuri
Lahat ng dielectric na materyales ay nahahati sa polar at non-polar na uri. Sa mga polar insulator, ang mga sentro ng positibo at negatibong singil ay nasa labas ng sentro. Ang mga molekula ng naturang mga sangkap ay katulad sa kanilang mga de-koryenteng parameter sa isang matibay na dipole, na may sariling dipole moment. Maaaring gamitin ang tubig bilang polar dielectrics.ammonia, hydrogen chloride.
Non-polar dielectrics ay nakikilala sa pamamagitan ng pagkakataon ng mga sentro ng positibo at negatibong mga singil. Ang mga ito ay katulad sa mga de-koryenteng katangian sa isang nababanat na dipole. Ang mga halimbawa ng naturang mga insulator ay hydrogen, oxygen, carbon tetrachloride.
Electrical conductivity
Ang electrical conductivity ng dielectrics ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng pagkakaroon ng isang maliit na bilang ng mga libreng electron sa kanilang mga molecule. Sa pag-aalis ng mga singil sa loob ng sangkap sa isang tiyak na tagal ng panahon, ang isang unti-unting pagtatatag ng isang posisyon ng balanse ay sinusunod, na siyang dahilan ng paglitaw ng isang kasalukuyang. Ang electrical conductivity ng dielectrics ay umiiral sa sandali ng pag-switch off at sa boltahe. Ang mga teknikal na sample ng mga insulator ay may pinakamataas na bilang ng mga libreng singil, samakatuwid, hindi gaanong mahalaga sa pamamagitan ng mga alon ang lumilitaw sa mga ito.
Ang electrical conductivity ng dielectrics sa kaso ng pare-parehong halaga ng boltahe ay kinakalkula mula sa through current. Ang prosesong ito ay nagsasangkot ng paglabas at pag-neutralize ng mga kasalukuyang singil sa mga electrodes. Sa kaso ng alternating voltage, ang halaga ng aktibong conductivity ay apektado hindi lamang ng through current, kundi pati na rin ng mga aktibong bahagi ng polarization currents.
Ang mga de-koryenteng katangian ng mga dielectric ay nakadepende sa kasalukuyang density, ang paglaban ng materyal.
Solid Dielectrics
Ang electrical conductivity ng solid dielectrics ay nahahati sa bulk at surface. Upang ihambing ang mga parameter na ito para sa iba't ibang mga materyales, ginagamit ang mga halaga ng tiyak na dami at tiyak sa ibabaw.paglaban.
Ang buong kondaktibiti ay ang kabuuan ng dalawang halagang ito, ang halaga nito ay nakadepende sa halumigmig ng kapaligiran at sa ambient na temperatura. Sa kaso ng tuluy-tuloy na operasyon sa ilalim ng boltahe, mayroong pagbaba sa through current na dumadaan sa mga likido at solid na insulator.
At sa kaso ng pagtaas ng kasalukuyang pagkalipas ng isang tiyak na tagal ng panahon, maaari nating pag-usapan ang katotohanan na ang mga hindi maibabalik na proseso ay magaganap sa loob ng sangkap, na humahantong sa pagkasira (pagkasira ng dielectric).
Mga tampok ng estado ng gas
Ang mga gaseous dielectrics ay may bale-wala na electrical conductivity kung ang lakas ng field ay tumatagal sa pinakamababang halaga. Ang pagkakaroon ng kasalukuyang sa mga gaseous substance ay posible lamang sa mga pagkakataong iyon kapag naglalaman ang mga ito ng mga libreng electron o naka-charge na ion.
Ang mga gaseous dielectrics ay mga de-kalidad na insulator, kaya ginagamit ang mga ito sa modernong electronics sa malalaking volume. Ang ionization sa mga naturang substance ay sanhi ng mga panlabas na salik.
Dahil sa mga banggaan ng mga gas ions, gayundin sa ilalim ng thermal exposure, ultraviolet o X-ray exposure, ang proseso ng pagbuo ng mga neutral na molekula (recombination) ay sinusunod din. Dahil sa prosesong ito, limitado ang pagtaas ng bilang ng mga ion sa gas, ang isang tiyak na konsentrasyon ng mga naka-charge na particle ay naitatatag sa maikling panahon pagkatapos ng pagkakalantad sa isang panlabas na pinagmulan ng ionization.
Sa proseso ng pagtaas ng boltahe na inilapat sa gas, ang paggalaw ng mga ions sa mga electrodes ay tumataas. Hindi silamagkaroon ng oras upang muling pagsamahin, kaya sila ay pinalabas sa mga electrodes. Sa kasunod na pagtaas ng boltahe, hindi tumataas ang kasalukuyang, ito ay tinatawag na saturation current.
Isinasaalang-alang ang mga non-polar dielectrics, tandaan namin na ang hangin ay isang perpektong insulator.
Liquid dielectrics
Ang electrical conductivity ng mga likidong dielectric ay ipinaliwanag ng mga kakaibang istraktura ng mga likidong molekula. Ang mga nonpolar solvent ay naglalaman ng mga dissociated impurities, kabilang ang moisture. Sa mga polar molecule, ang conductivity ng electric current ay ipinaliwanag din sa pamamagitan ng proseso ng disintegration sa mga ions ng likido mismo.
Sa ganitong estado ng pagsasama-sama, ang agos ay sanhi din ng paggalaw ng mga colloidal particle. Dahil sa imposibilidad ng ganap na pag-alis ng mga dumi mula sa naturang dielectric, ang mga problema ay lumitaw sa pagkuha ng mga likido na may mababang kasalukuyang conductivity.
Lahat ng uri ng insulation ay kinabibilangan ng paghahanap ng mga opsyon para bawasan ang partikular na conductivity ng dielectrics. Halimbawa, ang mga impurities ay inalis, ang temperatura indicator ay nababagay. Ang pagtaas ng temperatura ay nagdudulot ng pagbaba sa lagkit, pagtaas ng mobility ng mga ions, at pagtaas ng antas ng thermal dissociation. Ang mga salik na ito ay nakakaapekto sa conductivity ng mga dielectric na materyales.
Electrical conductivity ng solids
Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng paggalaw ng hindi lamang ng mga ions ng insulator mismo, kundi pati na rin ng mga sisingilin na particle ng mga impurities na nasa loob ng solidong materyal. Habang dumadaan ito sa solid insulator, nangyayari ang bahagyang pag-alis ng mga dumi, na unti-untingnakakaapekto sa pagpapadaloy. Isinasaalang-alang ang mga tampok na istruktura ng crystal lattice, ang paggalaw ng mga naka-charge na particle ay dahil sa mga pagbabago sa thermal motion.
Sa mababang temperatura, gumagalaw ang mga positibo at negatibong impurity ions. Ang mga ganitong uri ng paghihiwalay ay tipikal para sa mga substance na may molekular at atomic na istrukturang kristal.
Para sa mga anisotropic na kristal, ang halaga ng partikular na conductivity ay nag-iiba depende sa mga axes nito. Halimbawa, sa quartz sa direksyon na parallel sa pangunahing axis, lumampas ito sa perpendicular na posisyon ng 1000 beses.
Sa solid porous dielectrics, kung saan halos walang moisture, ang bahagyang pagtaas sa electrical resistance ay humahantong sa pagtaas ng kanilang electrical resistance. Ang mga sangkap na naglalaman ng mga impurities na nalulusaw sa tubig ay nagpapakita ng makabuluhang pagbaba sa resistensya ng volume dahil sa mga pagbabago sa halumigmig.
Polarization of dielectrics
Ang phenomenon na ito ay nauugnay sa pagbabago sa posisyon ng mga particle ng insulator sa kalawakan, na humahantong sa pagkuha ng ilang electrical (induced) moment ng bawat macroscopic volume ng dielectric.
May polarization na nangyayari sa ilalim ng impluwensya ng isang external na field. Tinutukoy din nila ang isang kusang bersyon ng polarization na lumalabas kahit na walang panlabas na field.
Ang relatibong permittivity ay nailalarawan sa pamamagitan ng:
- capacitance ng isang capacitor na may ganitong dielectric;
- magnitude nito sa isang vacuum.
Ang prosesong ito ay sinasamahan ng paglitaw ngang ibabaw ng dielectric ng mga nakatali na singil, na nagpapababa sa dami ng tensyon sa loob ng substance.
Sa kaso ng kumpletong kawalan ng isang panlabas na field, ang isang hiwalay na elemento ng dielectric volume ay walang electric moment, dahil ang kabuuan ng lahat ng mga singil ay zero at mayroong isang pagkakataon ng mga negatibo at positibong mga singil sa space.
Mga opsyon sa polariseysyon
Sa panahon ng electron polarization, nangyayari ang pagbabago sa ilalim ng impluwensya ng isang panlabas na field ng mga electron shell ng atom. Sa ionic na variant, ang isang paglilipat ng mga site ng sala-sala ay sinusunod. Ang dipole polarization ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga pagkalugi upang madaig ang panloob na alitan at mga puwersa ng pagbubuklod. Ang structural na bersyon ng polarization ay itinuturing na pinakamabagal na proseso, ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng oryentasyon ng hindi magkakatulad na macroscopic impurities.
Konklusyon
Ang mga electrical insulating material ay mga substance na nagbibigay-daan sa iyong makakuha ng maaasahang insulation ng ilang bahagi ng electrical equipment sa ilalim ng ilang partikular na potensyal na elektrikal. Kung ikukumpara sa mga kasalukuyang conductor, maraming insulator ang may mas mataas na electrical resistance. Nagagawa nilang lumikha ng malakas na mga patlang ng kuryente at makaipon ng karagdagang enerhiya. Ito ang katangian ng mga insulator na ginagamit sa mga modernong capacitor.
Depende sa komposisyon ng kemikal, nahahati sila sa natural at sintetikong mga materyales. Ang pangalawang pangkat ay ang pinakamarami, samakatuwid ang mga insulator na ito ang ginagamit sa iba't ibang mga de-koryenteng kasangkapan.
Depende sa mga teknolohikal na katangian, ang istraktura, komposisyon, pelikula, ceramic, wax, mineral insulators ay nakahiwalay.
Kapag naabot ang breakdown na boltahe, may makikitang pagkasira, na humahantong sa isang matinding pagtaas sa magnitude ng electric current. Kabilang sa mga katangiang katangian ng gayong kababalaghan, ang isang tao ay maaaring mag-isa ng kaunting pag-asa ng lakas sa stress at temperatura, kapal.
