Dielektrikum je materiál nebo látka, která prakticky nepropouští elektrický proud. Tato vodivost je způsobena malým počtem elektronů a iontů. Tyto částice se tvoří v nevodivém materiálu pouze při dosažení vysokoteplotních vlastností. O tom, co je dielektrikum a bude o něm pojednáno v tomto článku.
Popis
Každý elektronický nebo rádiový vodič, polovodič nebo nabité dielektrikum prochází skrz sebe elektrický proud, ale zvláštností dielektrika je, že i při vysokém napětí nad 550 V v něm poteče malý proud. Elektrický proud v dielektriku je pohyb nabitých částic v určitém směru (může být kladný nebo záporný).
Typy proudů
Elektrická vodivost dielektrik je založena na:
- Absorpční proudy - proud, který protéká dielektrikem konstantním proudem, dokud nedosáhne rovnovážného stavu, mění směr, když je zapnuto a když je na něj přiloženo napětí a když je vypnuto. Při střídavém proudu v něm bude napětí v dielektriku přítomno po celou dobu, kdy bude působit elektrické pole.
- Elektronická vodivost - pohyb elektronů pod vlivem pole.
- Iontová elektrická vodivost – je pohyb iontů. Nachází se v roztocích elektrolytů – solí, kyselin, alkálií a také v mnoha dielektrikách.
- Molionová elektrická vodivost je pohyb nabitých částic nazývaných moliony. Nachází se v koloidních systémech, emulzích a suspenzích. Jev pohybu molionů v elektrickém poli se nazývá elektroforéza.
Izolační materiály jsou klasifikovány podle jejich stavu agregace a chemické povahy. První se dělí na pevné, kapalné, plynné a tuhnoucí. Podle chemické povahy se dělí na organické, anorganické a organoprvkové materiály.
Elektrická vodivost dielektrik podle stavu agregace:
- Elektrická vodivost plynů. Plynné látky mají spíše nízkou proudovou vodivost. Může k němu dojít v přítomnosti volných nabitých částic, které se objevují vlivem vnějších a vnitřních, elektronických a iontových faktorů: rentgenové a radioaktivní částice, srážky molekul a nabitých částic, tepelné faktory.
- Elektrická vodivost kapalného dielektrika. Faktory závislosti: molekulární struktura, teplota, nečistoty, přítomnost velkých nábojů elektronů a iontů. Elektrická vodivost kapalných dielektrik do značné míry závisí na přítomnosti vlhkosti a nečistot. Vodivost elektřiny polárních látek vzniká i pomocí kapaliny s disociovanými ionty. Při porovnávání polárních a nepolárních kapalin,ty první mají jasnou výhodu ve vodivosti. Pokud je kapalina očištěna od nečistot, přispěje to ke snížení jejích vodivých vlastností. Se zvýšením vodivosti kapalné látky a její teploty dochází ke snížení její viskozity, což vede ke zvýšení pohyblivosti iontů.
- Pevné dielektrika. Jejich elektrická vodivost je určena jako pohyb nabitých dielektrických částic a nečistot. V polích silného elektrického proudu je detekována elektrická vodivost.
Fyzikální vlastnosti dielektrik
Pokud je měrný odpor materiálu menší než 10-5 Ohmm, lze jej připsat vodičům. Pokud je více než 108 Ohmm - na dielektrika. Jsou případy, kdy odpor bude mnohonásobně větší než odpor vodiče. V intervalu 10-5-108 Ohmm se nachází polovodič. Kovový materiál je vynikající vodič elektrického proudu.
Z celé periodické tabulky pouze 25 prvků patří nekovům a 12 z nich možná bude mít vlastnosti polovodiče. Ale samozřejmě kromě látek tabulky existuje mnohem více slitin, kompozic nebo chemických sloučenin s vlastností vodiče, polovodiče nebo dielektrika. Na základě toho je obtížné nakreslit určitou hranici mezi hodnotami různých látek s jejich odpory. Například se sníženým teplotním faktorem se bude polovodič chovat jako dielektrikum.
Aplikace
Použití nevodivých materiálů je velmi rozsáhlé, protože jde o jednu z nejběžněji používaných jakostíelektrické součástky. Zcela jasně se ukázalo, že je lze díky vlastnostem používat v aktivní i pasivní formě.
V pasivní formě se vlastnosti dielektrik využívají pro použití v elektroizolačních materiálech.
V aktivní formě se používají ve feroelektrice a také v materiálech pro zářiče laserové technologie.
Základní dielektrika
Mezi běžné druhy patří:
- Sklo.
- Guma.
- Oil.
- Asf alt.
- porcelán.
- Křemen.
- Air.
- Diamant.
- Čistá voda.
- Plast.
Co je to kapalné dielektrikum?
Polarizace tohoto typu se vyskytuje v poli elektrického proudu. Kapalné nevodivé látky se používají ve strojírenství k lití nebo impregnaci materiálů. Existují 3 třídy kapalných dielektrik:
Ropné oleje mají nízkou viskozitu a většinou nepolární. Často se používají ve vysokonapěťových zařízeních: transformátorový olej, vysokonapěťová voda. Transformátorový olej je nepolární dielektrikum. Kabelový olej našel uplatnění při impregnaci vodičů z izolačního papíru s napětím do 40 kV a také povlaků na bázi kovů s proudem nad 120 kV. Transformátorový olej má čistší strukturu než kondenzátorový olej. Tento typ dielektrika je široce používán ve výrobě, navzdory vysokým nákladům ve srovnání s analogovými látkami a materiály.
Co je syntetické dielektrikum? V současné době je téměř všude zakázán kvůli své vysoké toxicitě, protože se vyrábí na bázi chlorovaného uhlíku. Kapalné dielektrikum na bázi organického křemíku je bezpečné a šetrné k životnímu prostředí. Tento typ nezpůsobuje rez kovů a má vlastnosti nízké hygroskopičnosti. Existuje zkapalněné dielektrikum obsahující organofluorovou sloučeninu, která je oblíbená zejména pro svou nehořlavost, tepelné vlastnosti a oxidační stabilitu.
A posledním druhem jsou rostlinné oleje. Jsou to slabě polární dielektrika, patří sem lněné semínko, ricino, tung, konopí. Ricinový olej je vysoce zahřátý a používá se v papírových kondenzátorech. Zbytek olejů se odpaří. Odpařování v nich není způsobeno přirozeným vypařováním, ale chemickou reakcí zvanou polymerace. Aktivně se používá v emailech a barvách.
Závěr
Článek podrobně pojednává o tom, co je dielektrikum. Byly zmíněny různé druhy a jejich vlastnosti. Samozřejmě, abyste pochopili jemnost jejich vlastností, budete si muset prostudovat část fyziky o nich hlouběji.
