Ainetta, jossa on vapaita hiukkasia, joiden varaus liikkuu kehon läpi järjestelmällisesti vaikuttavan sähkökentän vuoksi, kutsutaan sähköstaattisen kentän johtimeksi. Ja hiukkasten varauksia kutsutaan vapaiksi. Dielektrikillä sitä vastoin ei ole niitä. Johtimilla ja eristeillä on erilaiset luonteet ja ominaisuudet.
Tutkija
Sähköstaattisessa kentässä johtimia ovat metalleja, emäksisiä, happamia ja suolaliuoksia sekä ionisoituja kaasuja. Metallien vapaiden varausten kantajat ovat vapaita elektroneja.
Tasaiseen sähkökenttään, jossa metallit ovat johtimia ilman varausta, liike alkaa kenttäjännitevektoria vastakkaiseen suuntaan. Toiselle puolelle kerääntyessään elektronit luovat negatiivisen varauksen, ja toisella puolella niiden riittämätön määrä aiheuttaa ylimääräisen positiivisen varauksen ilmaantumisen. Osoittautuu, että syytteet ovat erillään. Hyvittämättömät eri maksut syntyvät vaikutuksen alaisenaulkoinen kenttä. Siten ne indusoituvat ja sähköstaattisen kentän johdin jää ilman varausta.
Kopimattomat kulut
Sähköistymistä, kun varaukset jakautuvat uudelleen kehon osien välillä, kutsutaan sähköstaattiseksi induktioksi. Heidän kehonsa muodostavat kompensoimattomat sähkövaraukset, sisäiset ja ulkoiset jännitteet ovat vastakkaisia. Erotessaan ja sitten kerääntyessään johtimen vastakkaisiin osiin, sisäisen kentän intensiteetti kasvaa. Tämän seurauksena siitä tulee nolla. Sitten maksujen saldo.
Tässä tapauksessa koko kompensoimaton maksu on ulkopuolella. Tätä tosiasiaa käytetään sähköstaattisen suojan saamiseksi, joka suojaa laitteita kenttien vaikutukselta. Ne sijoitetaan ritiloihin tai maadoitettuihin metallikoteloihin.
Dielektriikka
Aineita, joissa ei ole vapaita sähkövarauksia normaaleissa olosuhteissa (eli kun lämpötila ei ole liian korkea eikä liian matala), kutsutaan dielektrikuiksi. Tässä tapauksessa hiukkaset eivät voi liikkua kehon ympäri ja ne siirtyvät vain vähän. Siksi sähkövaraukset on kytketty tähän.
Dielektrit jaetaan ryhmiin molekyylirakenteen mukaan. Ensimmäisen ryhmän dielektrien molekyylit ovat epäsymmetrisiä. Näitä ovat tavallinen vesi, nitrobentseeni ja alkoholi. Niiden positiiviset ja negatiiviset varaukset eivät täsmää. Ne toimivat sähködipoleina. Tällaisia molekyylejä pidetään polaarisina. Niiden sähkömomentti on sama kuin finaaliarvo kaikissa eri olosuhteissa.
Toinen ryhmä koostuu dielektrikistä, joissa molekyyleillä on symmetrinen rakenne. Näitä ovat parafiini, happi, typpi. Positiivisilla ja negatiivisilla varauksilla on sama merkitys. Jos ulkoista sähkökenttää ei ole, ei ole myöskään sähkömomenttia. Nämä ovat ei-polaarisia molekyylejä.
Molekyylien vastakkaiset varaukset ulkoisessa kentässä ovat siirtäneet eri suuntiin suunnattuja keskuksia. Ne muuttuvat dipoleiksi ja saavat uuden sähkömomentin.
Kolmannen ryhmän dielektreillä on ionien kiderakenne.
Ihmettelen kuinka dipoli käyttäytyy ulkoisessa yhtenäisessä kentässä (se on loppujen lopuksi molekyyli, joka koostuu ei-polaarisista ja polaarisista dielektrikistä).
Kaikella dipolivarauksella on voima, jolla jokaisella on sama moduuli, mutta eri suunta (vastakohta). Muodostuu kaksi voimaa, joilla on pyörimismomentti, joiden vaikutuksesta dipoli pyrkii kääntymään siten, että vektorien suunta osuu yhteen. Tämän seurauksena hän saa ulomman kentän suunnan.
Ei ole ulkopuolista sähkökenttää polaarittomassa eristeessä. Siksi molekyyleillä ei ole sähkömomentteja. Polaarisessa dielektrisessä lämpöliikettä tapahtuu täydellisessä häiriötilassa. Tästä johtuen sähkömomenteilla on eri suunta ja niiden vektorisumma on nolla. Eli dielektrillä ei ole sähkömomenttia.
Dielektrinen tasaisessa sähkökentässä
Asetetaan eriste tasaiseen sähkökenttään. Tiedämme jo, että dipolit ovat polaarisia ja ei-polaarisia molekyylejä.dielektrikot, jotka suunnataan ulkoisesta kentästä riippuen. Niiden vektorit ovat järjestyksessä. Tällöin vektorien summa ei ole nolla, ja dielektrillä on sähkömomentti. Sen sisällä on positiivisia ja negatiivisia varauksia, jotka ovat keskenään kompensoituja ja lähellä toisiaan. Siksi eriste ei saa varausta.
Vastakkaisilla pinnoilla on kompensoimattomat polarisaatiovaraukset, jotka ovat yhtä suuret, eli dielektri on polarisoitunut.
Jos otat ionisen dielektrin ja asetat sen sähkökenttään, siinä oleva ionikiteiden hila siirtyy hieman. Tämän seurauksena ionityyppinen eriste saa sähkömomentin.
Polarisoivat varaukset muodostavat oman sähkökentän, jolla on päinvastainen suunta ulkoisen kanssa. Siksi sähköstaattisen kentän intensiteetti, joka muodostuu eristeeseen sijoitetuista varauksista, on pienempi kuin tyhjiössä.
Tutkija
Kapellimestarien kanssa syntyy erilainen kuva. Jos sähkövirran johtimia johdetaan sähköstaattiseen kenttään, siinä syntyy lyhytaikainen virta, koska vapaisiin varauksiin vaikuttavat sähkövoimat myötävaikuttavat liikkeen esiintymiseen. Mutta kaikki tietävät myös termodynaamisen peruuttamattomuuden lain, jolloin minkä tahansa makroprosessin suljetussa järjestelmässä ja liikkeessä täytyy lopulta loppua ja järjestelmä tasapainottuu.
Sähköstaattisen kentän johdin on metallista valmistettu kappale, jossa elektronit alkavat liikkua voimalinjoja vastaan jaalkaa kerääntyä vasemmalle. Oikealla oleva johdin menettää elektroneja ja saa positiivisen varauksen. Kun varaukset erotetaan, se saa sähkökenttänsä. Tätä kutsutaan sähköstaattiseksi induktioksi.
Johtimen sisällä sähköstaattisen kentän voimakkuus on nolla, mikä on helppo todistaa päinvastaisesta siirtymällä.
Latauskäyttäytymisen ominaisuudet
Johtimen varaus kerääntyy pinnalle. Lisäksi se jakautuu siten, että varaustiheys on suunnattu pinnan kaarevuuden mukaan. Täällä sitä on enemmän kuin muissa paikoissa.
Johtimien ja puolijohteiden kaarevuus on eniten kulmakohdissa, reunoissa ja pyöristyksissä. Myös lataustiheys on korkea. Sen lisääntymisen myötä jännitys kasvaa myös lähistöllä. Siksi täällä syntyy vahva sähkökenttä. Näkyviin tulee koronavaraus, joka saa varauksia virtaamaan johtimesta.
Jos tarkastellaan sähköstaattisen kentän johdinta, josta sisäosa poistetaan, löytyy onkalo. Mikään ei muutu tästä, koska alaa ei ole ollut eikä tule olemaan. Loppujen lopuksi se puuttuu onkalosta määritelmän mukaan.
Johtopäätös
Tarkastelimme johtimia ja eristeitä. Nyt voit ymmärtää niiden erot ja piirteet ominaisuuksien ilmenemisestä samanlaisissa olosuhteissa. Joten tasaisessa sähkökentässä ne käyttäytyvät aivan eri tavalla.