Fenomenen zoals diëlektrische gevoeligheid en permittiviteit komen niet alleen voor in de natuurkunde, maar ook in het dagelijks leven. In dit verband is het noodzakelijk om de betekenis van deze verschijnselen in de wetenschap, hun invloed en toepassing in het dagelijks leven te bepalen.
Bepaling van de spanning
Intensiteit is een vectorgrootheid in de natuurkunde, die wordt berekend op basis van de kracht die een enkele positieve lading beïnvloedt die op het punt van het bestudeerde veld wordt geplaatst. Nadat het diëlektricum in een extern elektrostatisch veld is geplaatst, krijgt het een dipoolmoment, met andere woorden, het wordt gepolariseerd. Om de polarisatie in een diëlektricum kwantitatief te beschrijven, wordt polarisatie gebruikt - een fysieke vectorindex berekend als het dipoolmoment van de volumewaarde van het diëlektricum.
De intensiteitsvector ondergaat na het passeren van het vlak tussen twee diëlektrica abrupte veranderingen, wat interferentie veroorzaakt tijdens de berekening van elektrostatische velden. In dit opzicht wordt een extra kenmerk geïntroduceerd - de vectorelektrische verplaatsing.
Met behulp van de permittiviteit kun je uitvinden hoe vaak een diëlektricum een extern veld kan verzwakken. Om elektrostatische velden in diëlektrica zo rationeel mogelijk te verklaren, wordt de elektrische verplaatsingsvector gebruikt.
Basisdefinities
De absolute permittiviteit van een medium is een coëfficiënt die is opgenomen in de wiskundige notatie van de wet van Coulomb en de vergelijking van de relatie tussen de elektrische veldsterkte en elektrische inductie. De absolute permittiviteit kan worden weergegeven als het product van de relatieve permittiviteit van het medium en de elektriciteitsconstante.
Diëlektrische gevoeligheid, de polariseerbaarheid van een stof genoemd, is een fysieke grootheid die kan worden gepolariseerd onder invloed van een elektrisch veld. Het is ook de lineaire verbindingscoëfficiënt van het externe elektrische veld met de polarisatie van het diëlektricum in een klein veld. De formule voor de diëlektrische gevoeligheid wordt geschreven als: X=na.
In de meeste gevallen hebben diëlektrica een positieve diëlektrische gevoeligheid, terwijl deze waarde dimensieloos is.
Ferro-elektriciteit is een fysiek fenomeen dat aanwezig is in bepaalde kristallen, ferro-elektriciteit genaamd, bij bepaalde temperatuurwaarden. Het bestaat uit het optreden van spontane polarisatie in een kristal, zelfs zonder een extern elektrisch veld. Het verschil tussen ferro-elektriciteit en pyro-elektriciteit is:dat in bepaalde temperatuurbereiken hun kristalmodificatie verandert en willekeurige polarisatie verdwijnt.
Elektriciens in het veld gedragen zich niet als geleiders, maar ze hebben gemeenschappelijke kenmerken. Een diëlektricum verschilt van een geleider bij afwezigheid van gratis geladen dragers. Ze zijn er, maar in minimale hoeveelheden. In een geleider zal een vrij bewegend elektron in het kristalrooster van een metaal een soortgelijke ladingsdrager worden. Elektronen in een diëlektricum zijn echter gebonden aan hun eigen atomen en kunnen niet gemakkelijk bewegen. Na de introductie van diëlektrica in een veld met elektriciteit, verschijnt daarin elektrisatie, als een geleider. Het verschil met een diëlektricum is dat elektronen niet vrij door het volume kunnen bewegen, zoals in een geleider. Onder invloed van een extern elektrisch veld ontstaat er echter een kleine verplaatsing van ladingen van binnenuit het stofmolecuul: een positieve zal worden verplaatst in de richting van het veld, en een negatieve zal omgekeerd zijn.
In dit opzicht krijgt het oppervlak een bepaalde lading. De procedure voor het verschijnen van een lading op het oppervlak van een stof onder invloed van elektrische velden wordt diëlektrische polarisatie genoemd. Als in een homogeen en niet-polair diëlektricum met een bepaalde concentratie moleculen alle deeltjes hetzelfde zijn, dan zal de polarisatie ook hetzelfde zijn. En in het geval van de diëlektrische gevoeligheid van het diëlektricum, zal deze waarde dimensieloos zijn.
Gebonden kosten
Door het proces van polarisatie verschijnen er niet-gecompenseerde ladingen in het volume van een diëlektrische substantie, polarisatie of gebonden genoemd. deeltjes,die deze ladingen hebben, zijn aanwezig in de ladingen van moleculen en worden, onder invloed van een extern elektrisch veld, uit de evenwichtspositie verplaatst zonder het molecuul te verlaten waarin ze zich bevinden.
Gebonden ladingen worden gekenmerkt door oppervlaktedichtheid. De diëlektrische gevoeligheid en permeabiliteit van het medium bepa alt hoe vaak de bindende kracht van twee elektrische ladingen in de ruimte kleiner is dan dezelfde indicator in vacuüm.
De relatieve luchtgevoeligheid en permeabiliteit van de meeste andere gassen onder standaardomstandigheden is bijna gelijk aan één (vanwege het kleine vlak). De relatieve diëlektrische gevoeligheid en permittiviteit in ferro-elektriciteit is tien- en honderdduizenden op het scheidingsoppervlak van een paar diëlektrica met verschillende absolute permittiviteit en gevoeligheid van de stof, evenals gelijke tangentiële sterktecomponenten daartussen.
Onder veel praktijksituaties is er een ontmoeting met de overgang van stroom van een metalen lichaam naar de omringende wereld, terwijl de specifieke geleidbaarheid van de laatste meerdere malen kleiner is dan de geleidbaarheid van dit lichaam. Soortgelijke situaties kunnen zich bijvoorbeeld voordoen tijdens de stroomdoorgang door metalen elektroden die in de grond zijn begraven. Vaak worden stalen elektroden gebruikt. Als het de taak is om de diëlektrische gevoeligheid van glas te bepalen, wordt de taak enigszins gecompliceerd door het feit dat deze stof een ion-relaxerende eigenschap heeft, waardoor een kleinevertraging.
Op de grens van een paar diëlektrica met verschillende permeabiliteiten in de aanwezigheid van een extern veld, verschijnen polarisatieladingen met verschillende indices met verschillende oppervlaktedichtheden. Zo wordt een nieuwe voorwaarde verkregen voor de breking van de veldlijn tijdens de overgang van een diëlektricum naar een ander.
De brekingswet in het geval van stroomlijnen in zijn vorm kan worden beschouwd als vergelijkbaar met de brekingswet van verplaatsingslijnen op de rand van twee diëlektrica in elektrostatische velden.
Elk lichaam en elke substantie van de omringende wereld heeft bepaalde elektrische eigenschappen. De reden hiervoor ligt in de moleculaire en atomaire structuur - de aanwezigheid van geladen deeltjes die onderling verbonden of vrij zijn.
Als de stof niet wordt beïnvloed door een extern veld, bevinden dergelijke delen zich, in evenwicht met elkaar, in het totale totale volume, zonder extra elektrische velden te creëren. Als er elektrische energie van buitenaf wordt toegepast, zal er een herverdeling van ladingen verschijnen in de bestaande moleculen en atomen, wat zal leiden tot het verschijnen van een eigen intern veld, dat naar buiten zal worden gericht.
Als u het toegepaste externe veld E0 en interne E' aanwijst, dan is het gehele veld E de som van deze waarden.
Alle stoffen in elektriciteit zijn meestal onderverdeeld in:
- geleiders;
- diëlektrica.
Deze classificatie bestaat al heel lang, maar is niet helemaal juist, aangezien de wetenschap al lang lichamen heeft ontdekt met nieuwe of gecombineerdeeigenschappen van materie.
Geleiders
Geleidende stoffen kunnen media zijn waar gratis kosten aan verbonden zijn. Metalen worden vaak als dergelijke zaken beschouwd, omdat hun structuur de constante aanwezigheid van vrije elektronen impliceert die zich in de hele holte van de stof kunnen bewegen. Door de diëlektrische gevoeligheid van het medium kunt u deelnemen aan het thermische proces
Als de geleider is geïsoleerd van de invloed van een extern elektrisch veld, verschijnt er een balans tussen positieve en negatieve ladingen. Deze toestand verdwijnt onmiddellijk wanneer een geleider in een elektrisch veld verschijnt, die geladen deeltjes herverdeelt met zijn energie en het verschijnen van ongebalanceerde ladingen met een positieve en negatieve waarde op het buitenoppervlak veroorzaakt
Dit fenomeen wordt elektrostatische inductie genoemd. De ladingen die onder zijn actie op het oppervlak van het metaal verschenen, worden inductieladingen genoemd.
De inductieve ladingen die in de geleider zijn ontstaan, creëren hun eigen veld, dat de invloed van het externe veld in de geleider compenseert. In dit opzicht wordt de indicator van het totale totale elektrostatische veld gecompenseerd en gelijk aan 0. De potentialen van elk punt binnen en buiten zijn gelijk.
Dit resultaat geeft aan dat er binnen de geleider (zelfs met een extern veld aangesloten) geen verschil in potentialen en geen elektrostatisch veld is. Dit feit wordt gebruikt in afscherming vanwege het gebruikmethode van elektro-optische bescherming van een persoon en elektrische apparatuur die gevoelig is voor velden, met name zeer nauwkeurige meetinstrumenten en microprocessortechnologie.
Er is ook een verband tussen permittiviteit en susceptibiliteit. Het kan echter worden uitgedrukt met behulp van een formule. Dus de relatie tussen de diëlektrische constante en de diëlektrische gevoeligheid heeft de volgende notatie: e=1+X.
ESD-principe
Met behulp van afscherming worden kleding en schoenen gemaakt van materialen met geleidende eigenschappen, waaronder hoeden, gebruikt in de energiesector voor de veiligheid van personeel dat werkt in omstandigheden van hoge spanning veroorzaakt door hoogspanningsapparatuur. Het elektrostatische veld dringt niet door in de geleider, omdat wanneer de geleider in het elektrische veld wordt geïntroduceerd, deze wordt gecompenseerd door het veld dat ontstaat door de beweging van vrije ladingen.
Diëlektrica
Deze naam behoort tot stoffen die isolerende eigenschappen hebben. Ze bevatten alleen onderling verbonden kosten, geen gratis. Elk positief deeltje daarin zal worden gebonden aan een negatief deeltje in een atoom met een gemeenschappelijke neutrale lading zonder vrije beweging. Ze worden vanuit de diëlektrica verdeeld en kunnen hun positie niet veranderen onder invloed van externe velden. Tegelijkertijd brengen de diëlektrische gevoeligheid van de stof en de resulterende energie nog steeds bepaalde veranderingen in de structuur van de stof met zich mee. Van binnenuit het atoom en het molecuul verandert de verhoudingpositieve en negatieve ladingen van het deeltje, en extra ongebalanceerde onderling verbonden ladingen verschijnen op het oppervlak van de stof, waardoor een intern elektrisch veld ontstaat. Het is gericht op de spanning die van buitenaf wordt uitgeoefend.
Dit fenomeen wordt diëlektrische polarisatie genoemd. Het kan worden gekenmerkt door het feit dat er een elektrisch veld ontstaat van binnenuit de stof, veroorzaakt door de invloed van externe energie, maar verzwakt door de tegenwerking van het interne veld.
Soorten polarisatie
Binnen diëlektrica kan het worden weergegeven door twee typen:
- oriëntatie;
- elektronisch.
Het eerste type heeft ook een extra naam - dipoolpolarisatie. Deze eigenschap is inherent aan diëlektrica met verplaatste centra op de positieve en negatieve lading, die moleculen creëren uit kleine dipolen - een neutrale combinatie van een paar ladingen. Dit fenomeen is typisch voor een vloeistof, waterstofsulfide, gedragen stikstof.
Zonder de invloed van een extern elektrisch veld in deze stoffen, worden moleculaire dipolen willekeurig georiënteerd onder invloed van bestaande temperatuurveranderingen, wanneer er geen elektrische lading aan de buitenkant van het diëlektricum verschijnt.
Dit beeld verandert onder invloed van energie die van buitenaf wordt toegepast, wanneer de dipolen hun oriëntatie niet veel veranderen en er niet-gecompenseerde macroscopische gebonden ladingen op het oppervlak verschijnen, waardoor een veld ontstaat met de tegenovergestelde richting van het veld dat van buitenaf wordt toegepast.
Elektronische polarisatie, elastischmechanisme
Dit fenomeen doet zich voor in niet-polaire diëlektrica - materialen van een ander type met moleculen waarin er geen dipoolmoment is, dat, onder invloed van een extern veld, wordt vervormd zodat alleen positieve ladingen in de richting van de externe veldvector, en negatieve ladingen - in de tegenovergestelde richting.
Als resultaat functioneert elk molecuul als een elektrische dipool, georiënteerd langs de as van het aangelegde externe veld. Op een vergelijkbare manier verschijnt er een eigen veld op het buitenoppervlak, dat de tegenovergestelde richting heeft.
Polarisatie van een niet-polair diëlektricum
Voor deze stoffen is de verandering van moleculen en de daaropvolgende polarisatie door de invloed van het veld buiten niet afhankelijk van hun beweging onder invloed van temperatuur. Methaan CH4 kan worden gebruikt als een niet-polair diëlektricum. De numerieke indicatoren van het interne veld voor beide diëlektrica zullen aanvankelijk in grootte veranderen in verhouding tot de verandering in het externe veld, en na verzadiging treden effecten van een niet-lineair type op. Ze verschijnen wanneer elke moleculaire dipool is opgesteld langs de krachtlijnen in de buurt van polaire diëlektrica, of wanneer veranderingen in niet-polaire stoffen optreden, veroorzaakt door een sterke vervorming van atomen en moleculen door een grote hoeveelheid energie die van buitenaf wordt toegepast. In praktische gevallen gebeurt dit uiterst zelden.
Diëlektrische constante
Onder isolatiematerialen wordt een serieuze rol gegeven aan elektrische indicatoren en een kenmerk als diëlektrische constante. Beide worden beoordeeld op twee verschillende kenmerken:
- absolute waarde;
- relatieve indicator.
De term absolute permittiviteit van een stof verwijst naar de wiskundige notatie van de wet van Coulomb. Met zijn hulp wordt de relatie tussen de inductievector en de intensiteit beschreven in de vorm van een coëfficiënt.
