Jevy jako dielektrická susceptibilita a permitivita se vyskytují nejen ve fyzice, ale také v každodenním životě. V tomto ohledu je nutné určit význam těchto jevů ve vědě, jejich vliv a uplatnění v každodenním životě.
Určení napětí
Intenzita je ve fyzice vektorová veličina, která se vypočítává ze síly, která působí na jediný kladný náboj umístěný v bodě zkoumaného pole. Poté, co je dielektrikum umístěno do vnějšího elektrostatického pole, získá dipólový moment, jinými slovy se polarizuje. Ke kvantitativnímu popisu polarizace v dielektriku se používá polarizace - vektorový fyzikální index vypočítaný jako dipólový moment objemové hodnoty dielektrika.
Vektor intenzity po průchodu plochou mezi dvěma dielektriky podléhá náhlým změnám, což způsobuje interferenci při výpočtu elektrostatických polí. V tomto ohledu je zavedena další charakteristika - vektorelektrický zdvih.
Pomocí permitivity můžete zjistit, kolikrát může dielektrikum oslabit vnější pole. Pro co nejracionálnější vysvětlení elektrostatických polí v dielektrikách se používá vektor elektrického posunutí.
Základní definice
Absolutní permitivita prostředí je koeficient, který je součástí matematického zápisu Coulombova zákona a rovnice vztahu mezi silou elektrického pole a elektrickou indukcí. Absolutní permitivitu lze reprezentovat jako součin relativní permitivity média a elektrické konstanty.
Dielektrická susceptibilita, nazývaná polarizovatelnost látky, je fyzikální veličina, která může být polarizována vlivem elektrického pole. Je to také koeficient lineárního spojení vnějšího elektrického pole s polarizací dielektrika v malém poli. Vzorec pro dielektrickou susceptibilitu je zapsán jako: X=na.
Ve většině případů mají dielektrika kladnou dielektrickou susceptibilitu, přičemž tato hodnota je bezrozměrná.
Ferroelektřina je fyzikální jev přítomný v určitých krystalech, nazývaných feroelektrika, při určitých hodnotách teploty. Spočívá ve vzhledu spontánní polarizace v krystalu i bez vnějšího elektrického pole. Rozdíl mezi feroelektrikou a pyroelektrikou ježe v určitých teplotních rozsazích se jejich krystalová modifikace mění a náhodná polarizace mizí.
Elektrikáři v terénu se nechovají jako vodiči, ale mají společné vlastnosti. Dielektrikum se liší od vodiče nepřítomností volných nosičů náboje. Jsou tam, ale v minimálním množství. Ve vodiči se elektron volně pohybující se v krystalové mřížce kovu stane podobným nosičem náboje. Elektrony v dielektriku jsou však vázány na své vlastní atomy a nemohou se snadno pohybovat. Po zavedení dielektrika do pole s elektřinou se v něm objeví elektrizace jako vodič. Rozdíl od dielektrika je v tom, že elektrony se nepohybují volně v celém objemu, jako je tomu ve vodiči. Vlivem vnějšího elektrického pole však z nitra molekuly látky vzniká mírný posun nábojů: kladný bude posunut ve směru pole a záporný naopak.
V tomto ohledu získává povrch určitý náboj. Postup vzniku náboje na povrchu látky pod vlivem elektrických polí se nazývá dielektrická polarizace. Pokud jsou v homogenním a nepolárním dielektriku s určitou koncentrací molekul všechny částice stejné, pak bude polarizace také stejná. A v případě dielektrické susceptibility dielektrika bude tato hodnota bezrozměrná.
Vázané poplatky
Procesem polarizace se v objemu dielektrické látky objevují nekompenzované náboje, které se nazývají polarizace nebo vázané. částice,mající tyto náboje, jsou přítomny v nábojích molekul a vlivem vnějšího elektrického pole jsou posunuty z rovnovážné polohy, aniž by opustily molekulu, ve které se nacházejí.
Vázané náboje jsou charakterizovány povrchovou hustotou. Dielektrická susceptibilita a propustnost prostředí určuje, kolikrát je vazebná síla dvou elektrických nábojů v prostoru menší než stejný indikátor ve vakuu.
Relativní vzduchová susceptibilita a propustnost většiny ostatních plynů za standardních podmínek se blíží jednotce (díky malému letadlu). Relativní dielektrická susceptibilita a permitivita ve feroelektrikách jsou desítky a stovky tisíc na separačním povrchu dvojice dielektrik s různou absolutní permitivitou a susceptibilitou látky, jakož i se stejnými tangenciálními složkami pevnosti mezi nimi.
Mezi mnoha praktickými situacemi se setkáváme s přechodem proudu z kovového tělesa do okolního světa, přičemž jeho specifická vodivost je několikanásobně menší než vodivost tohoto tělesa. Podobné situace mohou nastat například při průchodu proudu kovovými elektrodami uloženými v zemi. Často se používají ocelové elektrody. Pokud je úkolem určit dielektrickou susceptibilitu skla, pak bude úkol poněkud komplikovaný skutečností, že tato látka má iontově relaxační vlastnost, díky nížzpoždění.
Na hranici dvojice dielektrik s různou permeabilitou v přítomnosti vnějšího pole se objevují polarizační náboje s různými indexy s různou povrchovou hustotou. Takto se získá nová podmínka pro lom siločáry při přechodu z dielektrika na jiné.
Zákon lomu v případě proudových čar v jeho podobě lze považovat za podobný zákonu lomu posuvných čar na hranici dvou dielektrik v elektrostatických polích.
Každé tělo a substance okolního světa má určité elektrické vlastnosti. Důvodem je molekulární a atomová struktura – přítomnost nabitých částic, které jsou ve vzájemně propojeném nebo volném stavu.
Pokud látka není ovlivněna vnějším polem, pak jsou takové části umístěny, vzájemně se vyvažující, v celkovém celkovém objemu, aniž by vytvářely další elektrická pole. Pokud dojde k aplikaci elektrické energie zvenčí, objeví se uvnitř existujících molekul a atomů redistribuce nábojů, což povede ke vzniku vlastního vnitřního pole, které bude směřovat ven.
Při označení použitého externího pole jako E0 a interního E' bude celé pole E součtem těchto hodnot.
Všechny látky v elektřině se obvykle dělí na:
- conductors;
- dielektrika.
Tato klasifikace existuje již dlouhou dobu, ale není zcela přesná, protože věda již dlouho objevila těla s novými nebo kombinovanýmivlastnosti hmoty.
Dirigenti
Jako vodivé látky mohou být média, ve kterých jsou bezplatné náboje. Kovy jsou často považovány za takové záležitosti, protože jejich struktura implikuje neustálou přítomnost volných elektronů, které se mohou pohybovat uvnitř celé dutiny látky. Dielektrická citlivost média vám umožňuje být účastníkem tepelného procesu
Pokud je vodič izolován od vlivu vnějšího elektrického pole, objeví se uvnitř něj rovnováha mezi kladnými a zápornými náboji. Tento stav okamžitě zmizí, když se v elektrickém poli objeví vodič, který svou energií přerozdělí nabité částice a vyvolá výskyt nevyvážených nábojů s kladnou a zápornou hodnotou na vnějším povrchu
Tento jev se nazývá elektrostatická indukce. Náboje, které se při jeho působení objevily na povrchu kovu, se nazývají indukční náboje.
Indukční náboje, které vznikly ve vodiči, vytvářejí své vlastní pole, které kompenzuje vliv vnějšího pole uvnitř vodiče. V tomto ohledu bude indikátor celkového celkového elektrostatického pole kompenzován a bude roven 0. Potenciály každého bodu uvnitř a vně jsou stejné.
Tento výsledek ukazuje, že uvnitř vodiče (i s připojeným vnějším polem) není žádný rozdíl v potenciálech a žádné elektrostatické pole. Tato skutečnost se využívá při stínění z důvodu použitízpůsob elektrooptické ochrany osoby a elektrických zařízení citlivých na pole, zejména vysoce přesné měřicí přístroje a mikroprocesorová technika.
Existuje také souvislost mezi permitivitou a susceptibilitou. Lze jej však vyjádřit pomocí vzorce. Vztah mezi dielektrickou konstantou a dielektrickou susceptibilitou má tedy následující označení: e=1+X.
Princip ESD
Pomocí stínění se v energetice pro bezpečnost personálu pracujícího v podmínkách vysokého napětí vyvolaného vysokonapěťovými zařízeními používají oděvy a boty vyrobené z materiálů s vodivými vlastnostmi, včetně klobouků. Elektrostatické pole nepronikne dovnitř vodiče, protože když je vodič zaveden do elektrického pole, bude kompenzováno polem, které vzniká v důsledku pohybu volných nábojů.
Dielektrika
Tento název patří látkám, které mají izolační vlastnosti. Obsahují pouze propojené poplatky, nikoli bezplatné. Každá kladná částice v nich bude navázána na zápornou uvnitř atomu se společným neutrálním nábojem bez volného pohybu. Jsou distribuovány zevnitř dielektrika a nemohou měnit svou polohu vlivem vnějších polí. Současně dielektrická susceptibilita látky a výsledná energie stále způsobují určité změny ve struktuře látky. Zevnitř atomu a molekuly se poměr měníNa povrchu látky se objevují kladné a záporné náboje částice a další nevyvážené propojené náboje, které vytvářejí vnitřní elektrické pole. Je nasměrován na napětí aplikované zvenčí.
Tento jev se nazývá dielektrická polarizace. Lze ji charakterizovat tak, že zevnitř látky vzniká elektrické pole, způsobené vlivem vnější energie, ale oslabené protipůsobením vnitřního pole.
Typy polarizace
Uvnitř dielektrik může být reprezentován dvěma typy:
- orientation;
- elektronické.
První typ má také další název - dipólová polarizace. Tato vlastnost je vlastní dielektrikům s posunutými středy na kladném a záporném náboji, které vytvářejí molekuly z malých dipólů - neutrální kombinace dvojice nábojů. Tento jev je typický pro kapalinu, sirovodík, nesený dusíkem.
Bez vlivu vnějšího elektrického pole v těchto látkách jsou molekulární dipóly orientovány náhodně pod vlivem stávajících teplotních změn, kdy se na vnější straně dielektrika neobjevuje elektrický náboj.
Tento obrázek se mění působením energie aplikované zvenčí, kdy dipóly příliš nemění svou orientaci a na povrchu se objevují nekompenzované makroskopické vázané náboje, které vytvářejí pole s opačným směrem než pole aplikované zvenčí.
Elektronická polarizace, elastickámechanismus
Tento jev se vyskytuje v nepolárních dielektrikách - materiálech jiného typu s molekulami, ve kterých není dipólový moment, který se působením vnějšího pole deformuje tak, že v něm jsou orientovány pouze kladné náboje. směr vektoru vnějšího pole a záporné náboje - v opačném směru.
Výsledkem je, že každá molekula funguje jako elektrický dipól orientovaný podél osy aplikovaného vnějšího pole. Podobným způsobem se na vnějším povrchu objeví vlastní pole, které má opačný směr.
Polarizace nepolárního dielektrika
U těchto látek není změna molekul a následná polarizace vlivem vnějšího pole závislá na jejich pohybu pod vlivem teploty. Metan CH4 lze použít jako nepolární dielektrikum. Číselné indikátory vnitřního pole pro obě dielektrika se budou zpočátku měnit ve velikosti úměrně změně vnějšího pole a po nasycení se objeví efekty nelineárního typu. Objevují se, když je každý molekulární dipól seřazen podél siločar v blízkosti polárních dielektrik, nebo dochází ke změnám v nepolárních látkách, způsobených silnou deformací atomů a molekul velkým množstvím energie aplikované zvenčí. V praktických případech se to stává velmi zřídka.
Dielektrická konstanta
Mezi izolačními materiály hrají důležitou roli elektrické indikátory a taková charakteristika, jako je dielektrická konstanta. Oba jsou posuzováni podle dvou různých charakteristik:
- absolutní hodnota;
- relativní ukazatel.
Pojem absolutní permitivita látky odkazuje na matematický zápis Coulombova zákona. S jeho pomocí je vztah mezi vektorem indukce a intenzitou popsán ve formě koeficientu.
