Poláris és nem poláris dielektrikumok

A klasszikus fizika nézetei szerint a dielektrikumok alapvetően különböznek a vezetőktől, mivel normál körülmények között nincsenek bennük szabad elektromos töltések. A dielektromos molekulákat alkotó részecskék teljes töltése nulla. Ez azonban egyáltalán nem jelenti azt, hogy ezeknek az anyagoknak a molekulái ne lennének képesek elektromos tulajdonságokat felmutatni.

Az összes ismert lineáris dielektrikum két nagy csoportra osztható: poláris dielektrikumok és nem poláris dielektrikumok. Ezt a felosztást az egyes dielektrikumtípusok molekuláinak polarizációs mechanizmusaiban mutatkozó különbségek miatt vezették be. Valójában a polarizációs mechanizmus rendkívül fontos szempontnak bizonyul mind a dielektrikumok fizikai és kémiai tulajdonságainak, mind pedig elektromos tulajdonságaik vizsgálatában.

Nem poláris dielektrikumok

A nem poláris dielektrikumokat semleges dielektrikumoknak is nevezik, mivel a molekulák, amelyekből ezek a dielektrikumok állnak, különböznek a bennük lévő negatív és pozitív töltések súlypontjainak egybeesésében.Ennek eredményeként kiderül, hogy a nem poláris dielektrikumok molekuláinak nincs saját elektromos nyomatékuk, az egyenlő nullával. És külső elektromos tér hiányában az ilyen anyagok molekuláinak pozitív és negatív töltései szimmetrikusan vannak elrendezve.

Ha külső elektromos teret alkalmazunk egy nem poláris dielektrikumra, akkor a molekulák pozitív és negatív töltése elmozdul eredeti egyensúlyi helyzetükből, a molekulák dipólusokká válnak, amelyek elektromos nyomatékai most arányosak lesznek az elektromos erővel. mező vonatkozik rájuk, és a mezővel párhuzamosan lesz irányítva.

Példák a manapság elektromos szigetelőanyagként sikeresen alkalmazott nempoláris dielektrikumokra: polietilén, polisztirol, szénhidrogének, kőolaj szigetelőolajok stb. A nem poláris molekulák fényes képviselői például a nitrogén, a szén-dioxid, a metán stb. Úr.

A nem poláris dielektrikumokat alacsony dielektromos veszteség érintő érintőértékük miatt széles körben használják nagyfrekvenciás dielektrikumként olyan kondenzátorokban, mint a K78-2.

Poláris dielektrikumok

A poláris dielektrikumokban, amelyeket dipólus dielektrikumnak is neveznek, a molekulák saját elektromos momentummal rendelkeznek, vagyis molekuláik polárisak. Ennek az az oka, hogy a poláris dielektrikumok molekulái aszimmetrikus szerkezetűek, így az ilyen dielektrikumok molekuláiban a negatív és pozitív töltések tömegközéppontjai nem esnek egybe.

Ha egy apoláris polimerben a hidrogénatomok egy részét más elemek atomjaival vagy nem szénhidrogén gyökökkel helyettesítjük, akkor csak poláris (dipólus) dielektrikumot kapunk, mivel a szimmetria megbomlik egy ilyen reakció eredményeként. csere. Egy anyag polaritásának kémiai képlete alapján történő meghatározásához a kutatónak természetesen fogalma kell legyen molekuláinak térbeli szerkezetéről.

Ha nincs külső elektromos tér, a molekuláris dipólusok tengelyei a hőmozgás következtében tetszőlegesen orientálódnak, így a dielektrikum felületén és térfogatának minden elemében az elektromos töltés átlagosan nulla. A dielektrikum külső térbe történő bevezetésekor azonban a molekuláris dipólusok részleges orientációja következik be, ennek eredményeként a dielektrikum felületén makroszkopikusan összefüggő kompenzálatlan töltések jelennek meg, amelyek a külső tér felé irányított mezőt hoznak létre.

A poláris dielektrikumok példái a következők: klórozott szénhidrogének, epoxi- és fenol-formaldehid gyanták, szilícium-szilíciumvegyületek stb. A víz- és alkoholmolekulák például szintén figyelemre méltó példái a poláris molekuláknak. A poláris dielektrikumokat széles körben használják a technológia különböző területein, mint például piezoelektromos és ferroelektromos, optikában, nemlineáris optikában, elektronikában, akusztikában stb.