Látka, která má volné částice s nábojem pohybujícím se tělem uspořádaně v důsledku působícího elektrického pole, se nazývá vodič v elektrostatickém poli. A náboje částic se nazývají volné. Dielektrika je naopak nemají. Vodiče a dielektrika mají různou povahu a vlastnosti.
Explorer
V elektrostatickém poli jsou vodiči kovy, alkalické, kyselé a solné roztoky a také ionizované plyny. Nosiče bezplatných nábojů v kovech jsou volné elektrony.
Při vstupu do jednotného elektrického pole, kde jsou kovy vodiči bez náboje, začne pohyb ve směru opačném k vektoru napětí pole. Hromadění elektronů na jedné straně vytvoří záporný náboj a na druhé straně jejich nedostatečné množství způsobí, že se objeví přebytečný kladný náboj. Ukazuje se, že nálože jsou odděleny. Nekompenzované různé poplatky vznikají pod vlivemvnější pole. Jsou tedy indukovány a vodič v elektrostatickém poli zůstává bez náboje.
Nekompenzované poplatky
Elektrifikace, kdy se náboje přerozdělují mezi části těla, se nazývá elektrostatická indukce. Nekompenzované elektrické náboje tvoří jejich tělo, vnitřní a vnější napětí jsou proti sobě. Oddělováním a následným hromaděním na opačných částech vodiče se intenzita vnitřního pole zvyšuje. V důsledku toho se stane nulou. Poté se poplatky vyrovnají.
V tomto případě je celý nekompenzovaný poplatek mimo. Tato skutečnost se využívá k získání elektrostatické ochrany, která chrání zařízení před vlivem polí. Jsou umístěny v mřížkách nebo uzemněných kovových pouzdrech.
Dielektrika
Látky bez volného elektrického náboje za standardních podmínek (tj. když teplota není ani příliš vysoká, ani příliš nízká) se nazývají dielektrika. Částice se v tomto případě nemohou pohybovat po těle a jsou pouze mírně posunuty. Proto jsou zde připojeny elektrické náboje.
Dielektrika se dělí do skupin v závislosti na molekulární struktuře. Molekuly dielektrik první skupiny jsou asymetrické. Patří mezi ně obyčejná voda, nitrobenzen a alkohol. Jejich kladné a záporné náboje se neshodují. Fungují jako elektrické dipóly. Takové molekuly jsou považovány za polární. Jejich elektrický moment se rovná koncovcehodnotu za všech různých podmínek.
Druhou skupinu tvoří dielektrika, ve kterých mají molekuly symetrickou strukturu. Jedná se o parafín, kyslík, dusík. Pozitivní a negativní náboje mají podobný význam. Pokud neexistuje vnější elektrické pole, neexistuje ani elektrický moment. Toto jsou nepolární molekuly.
Opačné náboje v molekulách ve vnějším poli mají posunutá centra nasměrovaná různými směry. Promění se v dipóly a získají další elektrický moment.
Dielektrika třetí skupiny mají krystalickou strukturu iontů.
Zajímalo by mě, jak se chová dipól ve vnějším rovnoměrném poli (koneckonců je to molekula skládající se z nepolárních a polárních dielektrik).
Jakýkoli dipólový náboj je vybaven silou, z nichž každá má stejný modul, ale jiný směr (opačný). Vznikají dvě síly, které mají rotační moment, pod jehož vlivem má dipól tendenci se otáčet tak, že se směr vektorů shoduje. Výsledkem je, že dostane směr vnějšího pole.
V nepolárním dielektriku není žádné vnější elektrické pole. Proto molekuly postrádají elektrické momenty. V polárním dielektriku dochází k tepelnému pohybu zcela neuspořádaně. Z tohoto důvodu mají elektrické momenty jiný směr a jejich vektorový součet je nulový. To znamená, že dielektrikum nemá žádný elektrický moment.
Dielektrikum v jednotném elektrickém poli
Umístěme dielektrikum do jednotného elektrického pole. Již víme, že dipóly jsou polární a nepolární molekuly.dielektrika, která jsou směrována v závislosti na vnějším poli. Jejich vektory jsou seřazeny. Potom součet vektorů není nulový a dielektrikum má elektrický moment. Uvnitř jsou kladné a záporné náboje, které se vzájemně kompenzují a jsou blízko sebe. Proto dielektrikum nedostává náboj.
Protější povrchy mají nekompenzované polarizační náboje, které jsou stejné, tj. dielektrikum je polarizované.
Pokud vezmete iontové dielektrikum a umístíte ho do elektrického pole, pak se mřížka krystalů iontů v něm mírně posune. Výsledkem je, že dielektrikum iontového typu obdrží elektrický moment.
Polarizační náboje tvoří své vlastní elektrické pole, které má opačný směr než vnější. Proto je intenzita elektrostatického pole, které je tvořeno náboji umístěnými v dielektriku, menší než ve vakuu.
Explorer
S vodiči se vytvoří jiný obraz. Pokud se do elektrostatického pole zavedou vodiče elektrického proudu, vznikne v něm krátkodobý proud, protože elektrické síly působící na volné náboje přispějí k pohybu. Ale každý také zná zákon termodynamické nevratnosti, kdy jakýkoli makroproces v uzavřeném systému a pohybu musí nakonec skončit a systém se vyrovná.
Vodič v elektrostatickém poli je těleso vyrobené z kovu, kde se elektrony začnou pohybovat proti siločarám ase začne hromadit vlevo. Vodič napravo ztratí elektrony a získá kladný náboj. Když jsou náboje odděleny, získá své elektrické pole. Tomu se říká elektrostatická indukce.
Uvnitř vodiče je síla elektrostatického pole nulová, což lze snadno dokázat pohybem z opačné strany.
Funkce chování při nabíjení
Náboj vodiče se hromadí na povrchu. Navíc je rozložena tak, že hustota náboje je orientována na zakřivení povrchu. Tady to bude víc než na jiných místech.
Vodiče a polovodiče mají největší zakřivení v rohových bodech, hranách a zaobleních. Je zde také vysoká hustota náboje. Spolu s jeho nárůstem roste v blízkosti i napětí. Proto zde vzniká silné elektrické pole. Objeví se korónový náboj, který způsobí proudění náboje z vodiče.
Uvažujeme-li vodič v elektrostatickém poli, ze kterého je odstraněna vnitřní část, bude nalezena dutina. Na tom se nic nezmění, protože obor nebyl a nebude. Koneckonců z definice v dutině chybí.
Závěr
Podívali jsme se na vodiče a dielektrika. Nyní můžete pochopit jejich rozdíly a rysy projevu kvalit v podobných podmínkách. V jednotném elektrickém poli se tedy chovají zcela odlišně.
