Dielektri on materiaali tai aine, joka ei käytännössä siirrä sähkövirtaa. Tämä johtavuus johtuu elektronien ja ionien pienestä määrästä. Nämä hiukkaset muodostuvat johtamattomaan materiaaliin vain, kun saavutetaan korkean lämpötilan ominaisuudet. Tässä artikkelissa käsitellään dielektristä eristettä.
Kuvaus
Jokainen elektroniikka- tai radiojohdin, puolijohde tai varautunut eriste kuljettaa läpi sähkövirran, mutta eristeen erikoisuus on, että jopa korkealla yli 550 V jännitteellä siinä virtaa pieni virta. Sähkövirta dielektrissä on varautuneiden hiukkasten liikettä tiettyyn suuntaan (se voi olla positiivinen tai negatiivinen).
Virtatyypit
Dielektrien sähkönjohtavuus perustuu:
- Absorptiovirrat - virta, joka kulkee eristeessä vakiovirralla, kunnes se saavuttaa tasapainotilan ja muuttaa suuntaa, kun se kytketään päälle ja kun siihen syötetään jännite ja kun se sammutetaan. Vaihtovirralla eristeen jännitys on siinä koko ajan, kun se on sähkökentän vaikutuksesta.
- Elektroninen johtavuus - elektronien liike kentän vaikutuksesta.
- Ioninen sähkönjohtavuus - on ionien liikettä. Sitä esiintyy elektrolyyttiliuoksissa - suoloissa, hapoissa, emäksissä sekä monissa eristeissä.
- Molinien sähkönjohtavuus on molioneiksi kutsuttujen varautuneiden hiukkasten liikettä. Sitä löytyy kolloidisista systeemeistä, emulsioista ja suspensioista. Molionin liikkeen ilmiötä sähkökentässä kutsutaan elektroforeesiksi.
Eristemateriaalit luokitellaan niiden aggregaatiotilan ja kemiallisen luonteen mukaan. Ensimmäiset jaetaan kiinteisiin, nestemäisiin, kaasumaisiin ja jähmettyviin. Kemiallisen luonteen mukaan ne jaetaan orgaanisiin, epäorgaanisiin ja organoelementteihin.
Dielektrien sähkönjohtavuus aggregaatiotilan mukaan:
- Kaasujen sähkönjohtavuus. Kaasumaisilla aineilla on melko alhainen virranjohtavuus. Se voi tapahtua vapaiden varautuneiden hiukkasten läsnä ollessa, mikä ilmenee ulkoisten ja sisäisten, elektronisten ja ionisten tekijöiden vaikutuksesta: röntgensäteily ja radioaktiiviset lajit, molekyylien ja varautuneiden hiukkasten törmäys, lämpötekijät.
- Nestemäisen eristeen sähkönjohtavuus. Riippuvuustekijät: molekyylirakenne, lämpötila, epäpuhtaudet, suurten elektronien ja ionien varausten läsnäolo. Nestemäisten eristeiden sähkönjohtavuus riippuu suurelta osin kosteuden ja epäpuhtauksien läsnäolosta. Polaaristen aineiden sähkönjohtavuus syntyy jopa nesteen avulla, jossa on dissosioituneita ioneja. Kun verrataan polaarisia ja ei-polaarisia nesteitä,edellisillä on selkeä etu johtavuudessa. Jos neste puhdistetaan epäpuhtauksista, tämä vähentää sen johtavia ominaisuuksia. Nestemäisen aineen johtavuuden ja lämpötilan kasvaessa sen viskositeetti pienenee, mikä johtaa ionien liikkuvuuden lisääntymiseen.
- Kiinteät dielektriset materiaalit. Niiden sähkönjohtavuus määräytyy varautuneiden dielektristen hiukkasten ja epäpuhtauksien liikkeenä. Vahvissa sähkövirtakentissä havaitaan sähkönjohtavuus.
Dielektriikan fysikaaliset ominaisuudet
Kun materiaalin ominaisvastus on alle 10-5 ohmm, ne voidaan katsoa johtimien syyksi. Jos yli 108 ohmm - dielektrikoihin. On tapauksia, joissa resistanssi on monta kertaa suurempi kuin johtimen vastus. Välillä 10-5-108 ohmm on puolijohde. Metallimateriaali on erinomainen sähkövirran johde.
Koko jaksollisesta taulukosta vain 25 alkuainetta kuuluu ei-metalleihin, ja niistä 12:lla kenties on puolijohteen ominaisuudet. Mutta tietysti taulukon aineiden lisäksi on monia muita seoksia, koostumuksia tai kemiallisia yhdisteitä, joilla on johtimen, puolijohteen tai eristeen ominaisuus. Tämän perusteella on vaikea vetää tiettyä rajaa erilaisten aineiden arvojen välille niiden vastusten välillä. Esimerkiksi pienemmällä lämpötilakertoimella puolijohde käyttäytyy kuin dielektri.
Hakemus
Ei johtavien materiaalien käyttö on erittäin laajaa, koska se on yksi yleisimmin käytetyistä laaduistasähkökomponentit. On käynyt melko selväksi, että niitä voidaan käyttää ominaisuuksien ansiosta aktiivisessa ja passiivisessa muodossa.
Passiivisessa muodossa eristeiden ominaisuuksia käytetään käytettäväksi sähköeristeissä.
Aktiivisessa muodossaan niitä käytetään ferrosähköisissä materiaaleissa sekä lasertekniikan emitterien materiaaleissa.
Perusdielektriikka
Yleisiä lajeja ovat:
- Lasi.
- Kumi.
- Öljy.
- Asf altti.
- Posliini.
- Kvartsi.
- Air.
- Timantti.
- Puhdas vesi.
- Muovi.
Mikä on nestemäinen eriste?
Tällaista polarisaatiota tapahtuu sähkövirtakentässä. Nestemäisiä johtamattomia aineita käytetään materiaalien kaatamiseen tai kyllästämiseen. Nestemäisiä eristeitä on 3 luokkaa:
Öljyöljyt ovat alhaisen viskositeetin ja enimmäkseen ei-polaarisia. Niitä käytetään usein suurjännitelaitteissa: muuntajaöljy, suurjännitevesi. Muuntajaöljy on ei-polaarinen dielektrinen aine. Kaapeliöljylle on löydetty käyttöä jopa 40 kV jännitteisten eristyspaperilankojen kyllästämisessä sekä yli 120 kV virralla olevien metallipohjaisten pinnoitteiden kyllästämisessä. Muuntajaöljyllä on puhtaampi rakenne kuin kondensaattoriöljyllä. Tämän tyyppistä eristettä käytetään laaj alti tuotannossa huolimatta korkeista kustannuksista verrattuna analogisiin aineisiin ja materiaaleihin.
Mikä on synteettinen eriste? Tällä hetkellä se on kielletty lähes kaikkialla korkean myrkyllisyytensä vuoksi, koska se on valmistettu klooratun hiilen pohj alta. Orgaaniseen piiin perustuva nestemäinen eriste on turvallinen ja ympäristöystävällinen. Tämä tyyppi ei aiheuta metallien ruostetta ja sillä on alhainen hygroskooppisuus. On olemassa nesteytettyä eristettä, joka sisältää organofluoriyhdistettä, joka on erityisen suosittu syttymättömyytensä, lämpöominaisuuksiensa ja oksidatiivisen stabiilisuutensa vuoksi.
Ja viimeinen laji on kasviöljyt. Ne ovat heikosti polaarisia dielektrisiä aineita, joita ovat pellavansiemen, risiini, tung, hamppu. Risiiniöljy kuumennetaan voimakkaasti ja sitä käytetään paperikondensaattoreissa. Loput öljyt haihdutetaan. Haihtumista niissä ei aiheuta luonnollinen haihtuminen, vaan kemiallinen reaktio, jota kutsutaan polymeroitumiseksi. Käytetään aktiivisesti emaleissa ja maaleissa.
Johtopäätös
Artikkelissa käsiteltiin yksityiskohtaisesti, mitä eriste on. Erilaisia lajeja ja niiden ominaisuuksia on mainittu. Tietenkin ymmärtääksesi niiden ominaisuuksien hienovaraisuuden, sinun on tutkittava niitä koskevaa fysiikan osaa tarkemmin.
