Szabad és kötött elektromos töltések, vezetési és elmozdulási áramok

Bármely anyagot alkotó részecskék rendelkeznek elektromos töltések… Az elektron negatív töltése e = 0,16 * 10-18 k, és a proton is ugyanolyan pozitív töltésű. Egy atom, molekula vagy sok molekulából álló test teljes töltése lehet pozitív, negatív vagy nullával egyenlő, attól függően, hogy milyen arányban van az őket alkotó elemi részecskék teljes pozitív és negatív töltése.

Az elektromos térben való mozgás képességétől függően a töltések két nagy csoportra oszthatók. Az első csoport töltéseit az elektromos térben való korlátlan mozgás lehetősége jellemzi, ezért ún. ingyenes díjak… A töltések második csoportja nem rendelkezik ilyen lehetőséggel, mozgásukat korlátozza egy atom, molekula, kristály szerkezete vagy az anyag szerkezetének heterogenitása. Ezeket a díjakat ún összekötött.

A szabad és kötött töltések szétválasztása nem mindig csak a vizsgált részecskék fizikai természetétől függ.A homogén közegben szabad töltések különböző anyagokból álló kompozíciók kialakításában kapcsolhatók össze.

Az anyag szabad elektronjai és ionjai elektromos tér hatására az egyik elektródáról a másikra mozognak, és kialakulnak vezetési áram.

Az elektromos tér hatására összefüggő elektromos töltések csak bizonyos, gyakran nagyon korlátozott határokon belül képesek keveredni. Ez a mozgási folyamat, az ún polarizáció, polarizációs vektor jellemzi, és lényegében a töltések közötti fizikai kapcsolatoktól függ. A polarizáció során a töltések elektromos tér hatására elmozdulnak és megjelennek eltérítő áram.

A dielektrikum egyenlő számú pozitív és negatív összekapcsolt töltést tartalmaz, és a külső elektromos tér hatása befolyásolja a pozitív és negatív töltések középpontjainak kölcsönös elmozdulását, és az ellentétes töltéspárok elektromos pillanataiban - a dipólusmomentumokban. Egyenletes mezőben a polarizációs vektor a teljes dipólusmomentum térfogategységenkénti átlagértéke. A dielektrikum polarizációja az elektromos tér erősségétől függ.

Azokat az anyagokat, amelyekben csak a vezetési áram számít, az eltolási áram pedig elhanyagolható járművezetők… Azokat az anyagokat, amelyekben a vezetési áram elhanyagolható és elhanyagolható, nevezzük szigetelők… Azokat az anyagokat, amelyekben a polarizáció nagy jelentőséggel bír, dielektrikumoknak nevezzük (lásd - Fémek és dielektrikumok – mi a különbség?). Azok az anyagok, amelyeknél figyelembe kell venni mind a vezetési áramokat, mind az eltolási áramokat, a kategóriába tartoznak félvezetők.

A dielektrikumok polarizációjának jelenségét és az előfeszítő áram megjelenését az iparban dielektrikumok (például fa szárítása, kartonpapír szárítása, élelmiszeripar melegítése) és félvezetők nagyfrekvenciás melegítésére használják.

A felmelegítendő anyagot a kondenzátor lapjai közé helyezzük, amelyre nagyfrekvenciás feszültséget kapcsolunk. A nagyfrekvenciás elektromos térbe helyezett anyagban fellépő vezetési és eltolási áramok hőképződést okoznak az anyagban és annak felmelegedését. Ezt a fűtési módot ún dielektromos fűtés.

A nedves anyagok szárításának folyamata, i.e. nedvesség eltávolítása belőlük, két jelenség miatt következhet be: az anyagon belüli nedvesség közvetlen elpárolgása és gőz formájában történő felszabadulása, valamint a nedvesség folyadékfázisban történő mozgása a belső területekről a felszínre. Az elektromos mező jelenléte az anyagban jelentősen befolyásolja a nedvesség elpárolgását és mozgását, ami lehetővé teszi a szárítási folyamat jelentős fokozását.