Fenòmens com la susceptibilitat dielèctrica i la permitivitat no només es troben a la física, sinó també a la vida quotidiana. En aquest sentit, cal determinar el significat d'aquests fenòmens en la ciència, la seva influència i aplicació a la vida quotidiana.
Determinació de la tensió
La intensitat és una magnitud vectorial en física, que es calcula a partir de la força que afecta una única càrrega positiva col·locada en el punt del camp objecte d'estudi. Després de col·locar el dielèctric en un camp electrostàtic extern, adquireix un moment dipolar, és a dir, es polaritza. Per descriure quantitativament la polarització en un dielèctric, s'utilitza la polarització: un índex físic vectorial calculat com el moment dipolar del valor del volum del dielèctric.
El vector d'intensitat després de passar per la cara entre dos dielèctrics experimenta canvis bruscos, provocant interferències durant el càlcul dels camps electrostàtics. En aquest sentit, s'introdueix una característica addicional: el vectordesplaçament elèctric.
Usant la permitivitat, podeu esbrinar quantes vegades un dielèctric pot debilitar un camp extern. Per tal d'explicar de manera més racional els camps electrostàtics en dielèctrics, s'utilitza el vector de desplaçament elèctric.
Definicions bàsiques
La permitivitat absoluta d'un medi és un coeficient que s'inclou en la notació matemàtica de la llei de Coulomb i l'equació de la relació entre la intensitat del camp elèctric i la inducció elèctrica. La permitivitat absoluta es pot representar com el producte de la permitivitat relativa del medi i la constant elèctrica.
La susceptibilitat dielèctrica, anomenada polarització d'una substància, és una magnitud física que es pot polaritzar sota la influència d'un camp elèctric. També és el coeficient de connexió lineal del camp elèctric extern amb la polarització del dielèctric en un camp petit. La fórmula per a la susceptibilitat dielèctrica s'escriu com: X=na.
En la majoria dels casos, els dielèctrics tenen una susceptibilitat dielèctrica positiva, mentre que aquest valor és adimensional.
La ferroelectricitat és un fenomen físic present en certs cristalls, anomenats ferroelèctrics, a determinats valors de temperatura. Consisteix en l'aparició d'una polarització espontània en un cristall fins i tot sense camp elèctric extern. La diferència entre ferroelèctrics i piroelèctrics ésque en determinats intervals de temperatura la seva modificació de cristalls canvia i la polarització aleatòria desapareix.
Els electricistes del camp no es comporten com a conductors, però comparteixen característiques comunes. Un dielèctric es diferencia d'un conductor en absència de portadors carregats lliurement. Hi són, però en quantitats mínimes. En un conductor, un electró que es mou lliurement a la xarxa cristal·lina d'un metall es convertirà en un portador de càrrega similar. Tanmateix, els electrons d'un dielèctric estan units als seus propis àtoms i no es poden moure fàcilment. Després de la introducció de dielèctrics en un camp amb electricitat, hi apareix l'electrització, com un conductor. La diferència amb un dielèctric és que els electrons no es mouen lliurement per tot el volum, com passa en un conductor. Tanmateix, sota la influència d'un camp elèctric extern, es produeix un lleuger desplaçament de càrregues de l'interior de la molècula de substància: una de positiva es desplaçarà en la direcció del camp, i una de negativa serà a l'inrevés.
En aquest sentit, la superfície adquireix una certa càrrega. El procediment per a l'aparició d'una càrrega a la superfície d'una substància sota la influència de camps elèctrics s'anomena polarització dielèctrica. Si en un dielèctric homogeni i no polar amb una certa concentració de molècules totes les partícules són iguals, llavors la polarització també serà la mateixa. I en el cas de la susceptibilitat dielèctrica del dielèctric, aquest valor serà adimensional.
Càrrecs vinculats
A causa del procés de polarització, apareixen càrregues no compensades en el volum d'una substància dielèctrica, anomenada polarització o lligada. partícules,tenint aquestes càrregues, estan presents a les càrregues de les molècules i, sota la influència d'un camp elèctric extern, es desplacen de la posició d'equilibri sense sortir de la molècula on es troben.
Les càrregues lligades es caracteritzen per la densitat superficial. La susceptibilitat dielèctrica i la permeabilitat del medi determinen quantes vegades la força d'unió de dues càrregues elèctriques a l'espai és menor que el mateix indicador al buit.
La susceptibilitat relativa a l'aire i la permeabilitat de la majoria dels altres gasos en condicions estàndard és propera a la unitat (a causa del petit avió). La susceptibilitat dielèctrica relativa i la permitivitat en ferroelèctrics és de desenes i centenars de milers a la superfície de separació d'un parell de dielèctrics amb diferents permitivitat i susceptibilitat absoluta de la substància, així com components de força tangencial iguals entre ells.
Entre moltes situacions pràctiques, hi ha una trobada amb la transició de corrent d'un cos metàl·lic al món circumdant, mentre que la conductivitat específica d'aquest últim és diverses vegades menor que la conductivitat d'aquest cos. Es poden produir situacions similars, per exemple, durant el pas de corrent a través d'elèctrodes metàl·lics enterrats a terra. Sovint s'utilitzen elèctrodes d'acer. Si la tasca és determinar la susceptibilitat dielèctrica del vidre, aleshores la tasca serà una mica complicada pel fet que aquesta substància té una propietat de relaxació d'ions, per la qual cosa un petittardança.
Al límit d'un parell de dielèctrics amb diferents permeabilitats en presència d'un camp extern, apareixen càrregues de polarització amb diferents índexs amb diferents densitats superficials. Així s'obté una nova condició per a la refracció de la línia de camp durant la transició d'un dielèctric a un altre.
La llei de refracció en el cas de les línies de corrent en la seva forma es pot considerar similar a la llei de refracció de les línies de desplaçament a la vora de dos dielèctrics en camps electrostàtics.
Cada cos i substància del món circumdant té certes propietats elèctriques. El motiu d'això rau en l'estructura molecular i atòmica: la presència de partícules carregades que es troben en un estat interconnectat o lliure.
Si la substància no es veu afectada per un camp extern, aquestes parts es localitzen, equilibrant-se entre elles, en el volum total total, sense crear camps elèctrics addicionals. Si hi ha una aplicació d'energia elèctrica des de l'exterior, apareixerà una redistribució de càrregues a l'interior de les molècules i àtoms existents, que donarà lloc a l'aparició d'un camp intern propi, que es dirigirà cap a l'exterior.
Quan designeu el camp extern aplicat com a E0 i E' intern, tot el camp E serà la suma d'aquests valors.
Totes les substàncies de l'electricitat es divideixen normalment en:
- conductors;
- dielèctrics.
Aquesta classificació ha existit durant molt de temps, però no és del tot exacta, ja que la ciència fa temps que ha descobert cossos amb nous o combinats.propietats de la matèria.
Conductors
Com a substàncies conductores poden ser mitjans en els quals hi ha càrrecs gratuïts. Sovint es consideren metalls com aquestes matèries, ja que la seva estructura implica la presència constant d'electrons lliures que es poden moure dins de tota la cavitat de la substància. La susceptibilitat dielèctrica del medi et permet participar en el procés tèrmic
Si el conductor està aïllat de la influència d'un camp elèctric extern, apareix un equilibri al seu interior entre càrregues positives i negatives. Aquest estat desapareix immediatament quan apareix un conductor en un camp elèctric, que redistribueix les partícules carregades amb la seva energia i provoca l'aparició de càrregues desequilibrades amb un valor positiu i negatiu a la superfície exterior
Aquest fenomen s'anomena inducció electrostàtica. Les càrregues que apareixien sota la seva acció a la superfície del metall s'anomenen càrregues d'inducció.
Les càrregues inductives que han sorgit en el conductor creen el seu propi camp, que compensa la influència del camp extern dins del conductor. En aquest sentit, l'indicador del camp electrostàtic total total serà compensat i igual a 0. Els potencials de cada punt interior i exterior són iguals.
Aquest resultat indica que dins del conductor (fins i tot amb un camp extern connectat) no hi ha cap diferència de potencials ni camp electrostàtic. Aquest fet s'utilitza en blindatge a causa de l'úsmètode de protecció electroòptica d'una persona i d'equips elèctrics sensibles als camps, especialment instruments de mesura d' alta precisió i tecnologia de microprocessador.
També hi ha una connexió entre la permitivitat i la susceptibilitat. Tanmateix, es pot expressar mitjançant una fórmula. Així, la relació entre la constant dielèctrica i la susceptibilitat dielèctrica té la notació següent: e=1+X.
principi ESD
Amb l'ajuda de blindatges, roba i calçat fets de materials amb propietats conductores, inclosos els barrets, s'utilitzen en el sector energètic per a la seguretat del personal que treballa en condicions d' alta tensió provocades per dispositius d' alta tensió. El camp electrostàtic no penetra a l'interior del conductor, perquè quan el conductor s'introdueix en el camp elèctric, es compensarà pel camp que sorgeix pel moviment de les càrregues lliures.
Dielèctrics
Aquest nom pertany a substàncies que tenen qualitats aïllants. Només contenen càrrecs interconnectats, no gratuïts. Cada partícula positiva que hi ha en ells estarà unida a una de negativa dins d'un àtom amb una càrrega neutra comuna sense moviment lliure. Es distribueixen des de l'interior dels dielèctrics i no poden canviar la seva posició sota la influència de camps externs. Al mateix temps, la susceptibilitat dielèctrica de la substància i l'energia resultant encara comporten certs canvis en l'estructura de la substància. Des de l'interior de l'àtom i la molècula, la proporció canviaLes càrregues positives i negatives de la partícula i les càrregues interconnectades extra desequilibrades apareixen a la superfície de la substància, creant un camp elèctric intern. Es dirigeix cap a la tensió aplicada des de l'exterior.
Aquest fenomen s'anomena polarització dielèctrica. Es pot caracteritzar pel fet que de l'interior de la substància sorgeix un camp elèctric, provocat per la influència de l'energia externa, però debilitat per la contraacció del camp intern.
Tipus de polarització
Dins dels dielèctrics, es pot representar amb dos tipus:
- orientació;
- electrònic.
El primer tipus també té un nom addicional: polarització dipolar. Aquesta propietat és inherent als dielèctrics amb centres desplaçats a la càrrega positiva i negativa, que creen molècules a partir de petits dipols: una combinació neutra d'un parell de càrregues. Aquest fenomen és típic d'un líquid, sulfur d'hidrogen, transportat nitrogen.
Sense la influència d'un camp elèctric extern en aquestes substàncies, els dipols moleculars s'orienten aleatòriament sota la influència dels canvis de temperatura existents, quan una càrrega elèctrica no apareix a l'exterior del dielèctric.
Aquesta imatge canvia sota l'acció de l'energia aplicada des de l'exterior, quan els dipols no canvien gaire la seva orientació i a la superfície apareixen càrregues lligades macroscòpiques no compensades, creant un camp amb sentit contrari al camp aplicat des de l'exterior.
Polarització electrònica, elàsticamecanisme
Aquest fenomen es produeix en dielèctrics no polars: materials d'un tipus diferent amb molècules en les quals no hi ha moment dipolar, que, sota l'acció d'un camp extern, es deforma de manera que només s'orienten les càrregues positives en el direcció del vector de camp extern i càrregues negatives - en la direcció oposada.
Com a resultat, cada molècula funciona com un dipol elèctric orientat al llarg de l'eix del camp extern aplicat. De la mateixa manera, apareix un camp propi a la superfície exterior, que té la direcció oposada.
Polarització d'un dielèctric no polar
Per a aquestes substàncies, el canvi de molècules i la polarització posterior per la influència del camp exterior no depèn del seu moviment sota la influència de la temperatura. El metà CH4 es pot utilitzar com a dielèctric no polar. Els indicadors numèrics del camp intern d'ambdós dielèctrics canviaran inicialment de magnitud en proporció al canvi del camp extern, i després de la saturació apareixen efectes de tipus no lineal. Apareixen quan cada dipol molecular s'alinea al llarg de les línies de força prop dels dielèctrics polars, o es produeixen canvis en les substàncies no polars, causats per una forta deformació d'àtoms i molècules a partir d'una gran quantitat d'energia aplicada des de l'exterior. En casos pràctics, això passa molt poques vegades.
Constante dielèctrica
Entre els materials aïllants, els indicadors elèctrics i una característica com la constant dielèctrica tenen un paper important. Tots dos es jutgen per dues característiques diferents:
- valor absolut;
- indicador relatiu.
El terme permitivitat absoluta d'una substància fa referència a la notació matemàtica de la llei de Coulomb. Amb la seva ajuda, la relació entre el vector d'inducció i la intensitat es descriu en forma de coeficient.
