Самый лучший диэлектрик

Pereosnastka.ru

Самый лучший диэлектрик

Электроизоляционные материалы

Категория:

Производство радиоаппаратуры

Электроизоляционные материалы

Электроизоляционные материалы — диэлектрики — обладают очень большим электрическим сопротивлением (удельное объемное сопротивление диэлектриков равно 109 — 1020 ом-см.

Диэлектрики используют в радиоаппаратуре для разделения частей, находящихся под различными электрическими потенциалами, а также для изготовления конденсаторов.

Диэлектрики бывают органические и неорганические. К первой группе относятся пластические массы, слоистые пластики, целлюлозные материалы, кремнийорганические полимеры, каучуковые, а также пропиточные материалы, компаунды, лаки и клеи. Ко второй группе — радиотехническая керамика, силикатные стекла, слюда и материалы на ее основе, сегнетоэлектрики, пьезоэлектрики и электреты.

Органические диэлектрики

Полистирол и полиэтилен — органические диэлектрики, относящиеся к классу высокомолекулярных полимеров. Нерастворимы в обычных условиях в минеральных и растительных маслах, стойки к действию влаги, кислот, щелочей и обладают сравнительно большой эластичностью. Недостатками этих материалов являются снижение механической прочности при нагревании для полиэтилена и невысокая температура размягчения для полистирола. Полиэтилен более эластичен, чем полистирол.

Детали из этих материалов изготовляют литьем под давлением или прессованием. Применяются в технике высоких и сверхвысоких частот для изготовления каркасов катушек, установочных радиодеталей, пленочных конденсаторов и для изоляции в высокочастотных кабелях.

Фторопласт-4— фторорганический полимер, обладает высокой теплостойкостью (до 300° С) и морозостойкостью (до —195° С). Нерастворим в кислотах и щелочах, по химической стойкости превосходит золото и платину. Не горит, не смачивается водой и не гигроскопичен. По электрическим характеристикам аналогичен полистиролу и является одним из лучших диэлектриков. К недостаткам фторопласта-4 относится заметная текучесть на холоде под нагрузкой свыше 30 кГ/см2.

Применяется для изготовления пленочных конденсаторов высокого качества, изоляции высокочастотных кабелей и других ответственных деталей. Детали из фторопласта-4 получают холодным прессованием с дальнейшим нагревом в термостатах до 350 °С до появления прозрачности. Иногда для повышения механических характеристик материала производят его закалку.

Пресс-порошки — исходные материалы для изготовления пластмасс, состоящие из связующего вещества, наполнителя, красителя, пластификатора и других добавок. Связующим веществом обычно являются фенолформальдегидные или другие искусственные смолы. В зависимости от соотношения их составных частей пластмасса может быть термореактивной или термопластичной.

Термопластичные материалы в отличие от термореактивных способны после полимеризации к повторному размягчению. В качестве наполнителя используют древесную или минеральную муку, кварцевую пудру, стекловолокно и т. п. Для улучшения технологических свойств порошков применяют пластификатор. Детали из пресс-порошков получают горячим прессованием или литьем под давлением.

Изделия, полученные из пресс-порошков с волокнистым наполнителем, обладают повышенной механической прочностью, но мало эластичны.

На основе пресс-порошков изготовляют высокочастотные и низкочастотные электроизоляционные и конструктивные детали, например корпуса радиоприемников, ламповые панели, штепсельные разъемы, колодки питания, стойки, каркасы и т. п.

Достоинством этих деталей является легкость и прочность, хорошие электрические качества и малая трудоемкость при изготовлении. Детали можно обрабатывать резанием, они могут быть склеены, сварены и покрыты слоем металла (металлизированы): допускают армирование крепежных и токопроводящих деталей.

Наиболее употребительные марки пресс-порошков: К-21-22, К-211-2, К-211-34, К-114-36, АГ-4 и др.

Полиметилметакрилат — прозрачный, бесцветный материал, называемый иногда плексигласом, или органическим стеклом. Хорошо обрабатывается и склеивается дихлорэтаном. Плексиглас стоек к щелочам, бензину, керосину и маслам. Выпускается в виде блоков, листов, трубок и пресс-порошков марок Л-1 и Л-2. Применяется как конструкционный материал, реже как изолятор.

Текстолит — слоистый пластик, получаемый посредством пропитки хлопчатобумажной ткани бакелитовой смолой методом горячего прессования. Материал коричневого цвета с характерной волокнистой структурой. Имеет повышенную удельную ударную вязкость и стойкость к истиранию. Допускает обработку резанием и штампованием. Выпускается в виде листов, плит и стержней.

Имеет марки А (повышенные электрические свойства) и Б (повышенные механические свойства). Недостатком текстолита является резкое увеличение диэлектрических потерь при увлажнении. Вследствие очень высокой стоимости может быть применен в отдельных случаях для изготовления деталей, подвергающихся ударным нагрузкам и истиранию.

Из него могут быть изготовлены каркасы катушек трансформаторов и контуров, расшивочные панели.

Гетинакс — слоистый пластик, получаемый в виде листов и прутков методом горячего прессования бумаги, пропитанной бакелитом. По своим характеристикам и внешнему виду похож на текстолит. Выпускается четырех марок: А — повышенная электропрочность; Б — повышенные механические свойства; В — высокочастотный (для деталей радиоаппаратуры); Г — для деталей, работающих в условиях повышенной влажности. Области применения те же, что и у текстолита.

Стеклотекстолит — слоистый пластик, получаемый на основе стеклоткани и кремнийоргапических полимеров. Цвет — светло-кремовый или белый. Достаточно прочен при растяжении и изгибе, теплостоек. Применяется в качестве изоляционных прокладок и других деталей, выдерживающих ударные нагрузки, но обрабатывается хуже, чем текстолит.

Лакоткань — электроизоляционный материал, получаемый путем пропитки хлопчатобумажной или шелковой ткани изоляционным лаком. При пропитке ткани масляным лаком лакоткань имеет светло-желтый цвет, а при пропйтке масляно-битум-ным лаком — черный.

Лакоткань имеет соответственно пропитываемому материалу марки: ЛХ (хлопчатобумажная) и ЛШ (шелковая). Шелковая лакоткань обладает более высокой, чем хлопчатобумажная, электрической прочностью (примерно в 1,5—2 раза) и менее чувствительна к перегибам.

Лакоткани применяют в качестве гибкого электроизоляционного материала для изоляции обмоток трансформаторов, чдросселей и изготовления линоксиновых трубок.

Электрокартон (пресс-шпан) — электроизоляционный органический материал светло-коричневого цвета, получаемый на основе целлюлозы. Достаточно прочен. Выпускается в виде листов (толщиной 0,1—0,8 мм) и рулонов (толщиной 0,5—3,5 мм). Существуют три марки электрокартона: ЭВ, ЭМ, ЭМТ. Марна ЭВ (воздушный) применяется для изоляции обмоток электрических машин, ЭМ (мягкий) и ЭМТ (тряпичный) менее плотны и применяются в масляных трансформаторах.

Конденсаторная бумага — органический диэлектрик светло-коричневого цвета, получаемый на основе древесной целлюлозы. Выпускается в виде рулонов (толщиной 0,007 — 0,022 мм). Существуют две марки бумаги: KOH-I и KOH-II (особо повышенной плотности). При увеличении температуры бумага окисляется, теряет механическую прочность (обугливается). Другим недостатком бумаги является быстрое старение. Применяется главным образом для изготовления бумажных конденсаторов и в качестве электроизоляционного материала.

Конденсаторное масло — смесь жидких углеводородов, продукт перегонки нефти. Слабовязкая нейтральная жидкость. Применяется для заливки и пропитки бумажных конденсаторов.

Компаунды — смеси различных смол, воскообразных веществ и битумов с различными добавками. В зависимости от состава делятся на компаунды на основе битумов и восков; компаунды на основе полиуретанов, компаунды на основе эпоксидных смол. По своему назначению компаунды делятся на пропиточные и заливочные.

Читайте также  Лучшая встраиваемая техника для кухни рейтинг

В последнее время стали широко применяться компаунды, отвердевающиеся при комнатной температуре. Наиболее употребительны компаунды КГМС-1 для пропитки и заливки высоковольтных силовых и импульсных трансформаторов, работающих в условиях тропической влажности, МБК — для заливки трансформаторов низкой частоты и компаунды на основе эпоксидных смол (ЭД-6, ЭД-5, Э-40 и Э-37) для заливки блоков и узлов и др.

Лаки — коллоидные растворы смол, битумов, масел в летучих растворителях. По применению лаки делятся на пропиточные покровные и клеящие, а по составу — на масляные, масляно смоляные, масляно-битумные, смоляные, эфиро-целлюлозные.

Наи более часто употребляют асфальтомасляный лак № 447 для про питки катушек низкочастотных трансформаторов, дросселей и реле: глифталевый лак ГФ-95 (бывш.

№ 1154) —для пропитки катушек высокочастотных трансформаторов; полистирольный лак — для пропитки высокочастотных катушек; лак СБ-1с—для пропитки высоковольтных трансформаторов, печатных схем и обволакивания объемного монтажа; лак МГМ-16 — для защиты деталей из алюминиевых и медных сплавов.

В последнее время находит широкое применение эпоксидный лак Э-4100 — композиция из 30%-ного раствора эпоксидной смолы ЭД-4, смеси растворителей (30% ацетона, 40% ксилола и 30% этилцеллюлозы) и отвердителя № 1 (50%-иого раствора гексаме-тилендиамина в спирте).

Лак Э-4100 обладает высокой устойчивостью против воздействия влаги и щелочей и достаточной термостойкостью. Применяется для электроизоляционной защиты функциональных узлов и субпанелей радиоэлектронной аппаратуры, а также для покрытия намоточных изделий. Известно также применение лака Э-4100 для защиты от коррозии деталей машин из черных и цветных металлов, работающих в агрессивных средах (щелочной и кислой) при высоких температурах.

Защита изделий радиоэлектронной аппаратуры с объемным и печатным монтажом на полупроводниковых приборах осуществляется лаком УР-231, основу которого составляют смола Э-30 и уретан ДГУ, а в качестве растворителя применяется бутилацетат и ксилол.

Неорганические диэлектрики

Слюда — слоистый минерал, легко расщепляемый на пластинки. Важнейшими видами слюды являются мусковит и флогопит. Первая — прозрачного цвета с красноватым или зеленоватым оттенком, вторая — более темного цвета, коричневая почти до черного. Выпускается в виде пластин. Применяется для изготовления слюдяных конденсаторов, а также изоляторов (фасонных).

Микалекс — неорганический диэлектрик, получаемый горячим прессованием порошков слюды и стекла. Выпускается в виде листов и стержней. Хорошо обрабатывается режущим инструментом. Применяется для изготовления держателей мощных генераторных и выпрямительных ламп, плат, переключателей и др.

Электроизоляционные стекла — аморфные термопластики, представляющие смеси самых различных окислов. Прочный, но хрупкий материал, обладающий хорошей теплостойкостью и химической стойкостью. Наилучшими электрическими характеристиками обладает кварцевое стекло. У этого сорта стекла самый меньший коэффициент линейного расширения из всех известных веществ, т. е. изделия из кварцевого стекла могут работать в условиях резкой смены температур. Применяется для изготовления баллонов ламп, трубок.

Радиофарфор и ультрафарфор — неорганические диэлектрики, представляющие собой муллитовую керамику (радиофарфор), а также корундовую керамику (ультрафарфор). До обжига керамика представляет собой пластичную массу. Детали из нее изготовляют формованием, выдавливанием через мундштук, литьем.

Далее их механически обрабатывают, после чего подвергают обжигу. Применяют для изготовления установочных высокочастотных деталей: ламновых панелей, каркасов катушек, изоляторов, плат переключателей, оснований непроволочных резисторов, „сей переменных конденсаторов.

Выпускается несколько марок: рф-34 и РФ-42, УФ-46, УФ-50 и УФ-53.

Стеатит-— установочная радиокерамика, получаемая на основе природного талька. По своим характеристикам стеатит сходен с радиофарфором. Имеет марки С-4, С-55, Б-17. Применяется для изготовления контурных конденсаторов, осей переменных конденсаторов и для других целей.

Термоконд — конденсаторная керамика, получаемая на основе двуокиси титана. Обладает малым температурным коэффициентом диэлектрической проницаемости. Термоконд применяют для изготовления стабильных контурных конденсаторов.

Тиконд — конденсаторная керамика. Существуют марки Т-60, Т-80 и Т-150. Температурный коэффициент емкости тикодовых конденсаторов отрицателен.

Реклама:

Полупроводниковые материалы в изготовлении радиаппаратуры

Источник: http://pereosnastka.ru/articles/elektroizolyatsionnye-materialy

Диэлектрик — что такое? Свойства диэлектриков

Диэлектрик — это материал или вещество, которое практически не пропускает электрический ток. Такая проводимость получается вследствие небольшого количества электронов и ионов. Данные частицы образуются в не проводящем электрический ток материале только при достижении высоких температурных свойств. О том, что такое диэлектрик и пойдёт речь в этой статье.

Описание

Каждый электронный или радиотехнический проводник, полупроводник или заряженный диэлектрик пропускает через себя электрический ток, но особенность диэлектрика в том, что в нем даже при высоком напряжении свыше 550 В будет протекать ток малой величины. Электрический ток в диэлектрике — это движение заряженных частиц в определённом направлении (может быть положительным и отрицательным).

Виды токов

В основе электропроводимости диэлектриков лежат:

  • Токи абсорбционные – ток, который протекает в диэлектрике при постоянном токе до тех пор, пока не достигнет состояния равновесия, изменяя направление при включении и подаче на него напряжения и при отключении. При переменном токе напряжённость в диэлектрике будет присутствовать в нём всё время, пока находится в действии электрического поля.
  • Электронная электропроводность – перемещение электронов под действием поля.
  • Ионная электропроводность – представляет собой движение ионов. Находится в растворах электролитов – соли, кислоты, щёлочь, а так же во многих диэлектриках.
  • Молионная электропроводность – движение заряженных частиц, называемых молионами. Находится в коллоидных системах, эмульсиях и суспензиях. Явление движения молионов в электрическом поле называется электрофорезом.

Электроизоляционные материалы классифицируют по агрегатному состоянию и химической природе. Первые делятся на твёрдые, жидкостные, газообразные и затвердевающие. По химической природе делятся на органику, неорганику и элементоорганические материалы.

Электропроводимость диэлектриков по агрегатному состоянию:

  • Электропроводимость газов. У газообразных веществ достаточно малая проводимость тока. Он может возникать при наличии свободных заряженных частиц, что появляется из-за воздействия внешних и внутренних, электронных и ионных факторов: излучение рентгена и радиоактивного вида, соударение молекул и заряженных частиц, тепловые факторы.
  • Электропроводимость жидкого диэлектрика. Факторы зависимости: структура молекулы, температура, примеси, присутствие крупных зарядов электронов и ионов. Электропроводимость жидких диэлектриков во многом зависит от наличия влаги и примесей. Проводимость электричества полярных веществ создаётся ещё при помощи жидкости с диссоциированными ионами. При сравнении полярных и неполярных жидкостей, явное преимущество в проводимости имеют первые. Если очистить жидкость от примесей, то это поспособствует уменьшению её проводимых свойств. При росте проводимости жидкого вещества и его температуры возникает уменьшение её вязкости, приводящее к увеличению подвижности ионов.
  • Твёрдые диэлектрики. Их электропроводимость обуславливается как перемещение заряженных частиц диэлектрика и примесей. В сильных полях электрического тока выявляется электропроводимость.

Физические свойства диэлектриков

При удельном сопротивлении материала равном меньше 10-5 Ом*м их можно отнести к проводникам. Если больше 108 Ом*м — к диэлектрикам. Возможны случаи, когда удельное сопротивление будет в разы больше сопротивления проводника. В интервале 10-5-108 Ом*м находится полупроводник. Металлический материал — отличный проводник электрического тока.

Читайте также  Лучшие производители стиральных машин с фронтальной загрузкой

Из всей таблицы Менделеева только 25 элементов относятся к неметаллам, причём 12 из них, возможно, будут со свойствами полупроводника. Но, разумеется, кроме веществ таблицы, существует ещё множество сплавов, композиций или химических соединений со свойством проводника, полупроводника или диэлектрика. Исходя из этого, трудно провести определённую грань значений различных веществ с их сопротивлениями. Для примера, при пониженном температурном факторе полупроводник станет вести себя подобно диэлектрику.

Применение

Использование не проводящих электрический ток материалов очень обширно, ведь это один из популярно используемых классов электротехнических компонентов. Стало достаточно ясно, что их можно применять благодаря свойствам в активном и пассивном виде.

В пассивном виде свойства диэлектриков используют для применения в электроизоляционном материале.

В активном виде они используются в сегнетоэлектрике, а также в материалах для излучателей лазерной техники.

Основные диэлектрики

К часто встречающимся видам относятся:

  • Стекло.
  • Резина.
  • Нефть.
  • Асфальт.
  • Фарфор.
  • Кварц.
  • Воздух.
  • Алмаз.
  • Чистая вода.
  • Пластмасса.

Что такое диэлектрик жидкий?

Поляризация данного вида происходит в поле электрического тока. Жидкостные токонепроводящие вещества используются в технике для заливки или пропитки материалов. Есть 3 класса жидких диэлектриков:

Нефтяные масла – являются слабовязкими и в основном неполярными. Их часто используют в высоковольтных аппаратурах: масло трансформаторное, высоковольтные воды. Масло трансформаторное — это неполярный диэлектрик.

Кабельное масло нашло применение в пропитке изоляционно-бумажных проводов с напряжением на них до 40 кВ, а также покрытий на основе металла с током больше 120 кВ. Масло трансформаторное по сравнению с конденсаторным имеет более чистую структуру.

Данный вид диэлектрика получил широкое распространение в производстве, несмотря на большую себестоимость по сравнению с аналоговыми веществами и материалами.

Что такое диэлектрик синтетический? В настоящее время практически везде он запрещён из-за высокой токсичности, так как производится на основе хлорированного углерода.

А жидкий диэлектрик, в основе которого кремний органический, является безопасным и экологически чистым. Данный вид не вызывает металлической ржавчины и имеет свойства малой гигроскопичности.

Существует разжиженный диэлектрик, содержащий фторорганическое соединение, которое особо популярно из-за своей негорючести, термических свойств и окислительной стабильности.

И последний вид, это растительные масла. Они являются слабо полярными диэлектриками, к ним относятся льняное, касторовое, тунговое, конопляное. Касторовое масло является сильно нагреваемым и применяется в бумажных конденсаторах. Остальные масла — испаряемые. Выпаривание в них обуславливается не естественным испарением, а химической реакцией под названием полимеризация. Активно применяется в эмалях и красках.

Заключение

В статье было подробно рассмотрено, что такое диэлектрик. Были упомянуты различные виды и их свойства. Конечно, чтобы понять всю тонкость их характеристик, придётся более углубленно изучить раздел физики о них.

Источник: http://fb.ru/article/327923/dielektrik---chto-takoe-svoystva-dielektrikov

Чем отличаются диэлектрики от проводников?

Все вещества состоят из молекул, молекулы из атомов, атомы из положительно заряженных ядер вокруг которых располагаются отрицательные электроны. При определенных условиях электроны способны покидать свое ядро и передвигаться к соседним. Сам атом при этом становится положительно заряженным, а соседний получает отрицательный заряд. Передвижение отрицательных и положительных зарядов под действием электрического поля получило название электрического тока.

В зависимости от свойства материалов проводить электрический ток их делят на:

  1. Проводники.
  2. Диэлектрики.
  3. Полупроводники.

Свойства проводников

Проводники отличаются хорошей электропроводностью. Это связано с наличием у них большого количества свободных электронов не принадлежащих конкретно ни одному из атомов, которые под действием электрического поля могут свободно перемещаться.

Большинство проводников имеют малое удельное сопротивление и проводят электрический ток с очень небольшими потерями. В связи с тем, что идеально чистых по химическому составу элементов в природе не существует, любой материал в своем составе содержит примеси. Примеси в проводниках занимают места в кристаллической решетке и, как правило, препятствуют прохождению свободных электронов под действием приложенного напряжения.

Примеси ухудшают свойства проводника. Чем больше примесей, тем сильнее они влияю на параметры проводимости.

Хорошими проводниками с малым удельным сопротивлением являются такие материалы:

  • Золото.
  • Серебро.
  • Медь.
  • Алюминий.
  • Железо.

Золото и серебро – хорошие проводники, но из-за высокой стоимости применяются там, где необходимо получить хорошие качественные проводники с малым объемом. Это в основном электронные схемы, микросхемы, проводники высокочастотных устройств у которых сам проводник изготовлен из дешевого материала (медь), который сверху покрыт тонким слоем серебра или золота. Это дает возможности  при минимальном расходе драгоценного металла хорошие частотные характеристики проводника.

Медь и алюминий — более дешевые металлы. При незначительном снижении характеристик этих материалов, их цена на порядки ниже, что дает возможность для их массового применения. Применяют в электронике, в электротехнике. В электронике – это дорожки печатных плат, ножки радиоэлементов, радиаторы и др. В электротехнике очень широко применяется в обмотках двигателей, для прокладки электрических сетей высокого и низкого напряжения, разводку электричества в квартирах, домах, в транспорте.

Параметр проводимости очень сильно зависит от температуры самого материала. При увеличении температуры кристалла, колебания электронов в кристаллической решетке увеличивается, препятствуя свободному прохождению свободных электронов. При снижении – наоборот, сопротивление уменьшается и при некотором значении близком к абсолютному нулю, сопротивление становится нулевым и возникает эффект сверхпроводимости.

Диэлектрики в своей кристаллической решетке содержат очень мало свободных электронов, способных переносить заряде под действием электрического поля.

В связи с этим при создании разности потенциалов на диэлектрике, ток, проходящий через него такой незначительный, что считается равным нулю — диэлектрик не проводит электрический ток.

Наряду с этим, примеси, содержащиеся в любом диэлектрике, как правило, ухудшают его диэлектрические свойства. Ток, проходящий через диэлектрик под действием приложенного напряжения в основном определяется количеством примесей.

Диэлектрики

Наибольшее распространение диэлектрики получили в электротехнике там, где необходимо защитить обслуживающий персонал от вредного воздействия электрического тока. Это изолирующие ручки разных приборов, устройств измерительной техники. В электронике – прокладки конденсаторов, изоляция проводов, диэлектрические прокладки необходимые для теплоотвода активных элементов, корпуса приборов.

Полупроводники – материалы, которые проводят электричество при определенных условиях, в другом случае ведут себя как диэлектрики.

Таблица: чем отличаются проводники и диэлектрики?

Проводник Диэлектрик
Наличие свободных электронов Присутствуют в большом количестве Отсутствуют, или присутствуют, но очень мало
Способность материалов проводить электрический ток Хорошо проводит Не проводит, или ток незначительно мал
Что происходит при увеличении приложенного напряжение Ток, проходящий через проводник, увеличивается согласно закону Ома Ток, проходящий через диэлектрик изменяется незначительно и, при достижения определенного значения, происходит электрический пробой
Материалы Золото, серебро, медь и ее сплавы, алюминий и сплавы, железо и другие Эбонит, фторопласт, резина, слюда, различные пластмассы, полиэтилен и другие материалы
Сопротивление от 10-5 до 10-8 степени Ом/м 1010 – 1016 Ом/м
Влияние посторонних примесей на сопротивление материала Примеси ухудшают свойство проводимости материала, что ухудшает его свойства Примеси улучшают проводимость материала, что ухудшает его свойства
Изменение свойств при изменении температуры окружающей среды При увеличении температуры – сопротивление увеличивается, при снижении – уменьшается. При очень низких температурах – сверхпроводимость. При увеличении температуры – сопротивление уменьшается.
Читайте также  Самая лучшая мясорубка на сегодняшний день

Источник: https://vchemraznica.ru/chem-otlichayutsya-dielektriki-ot-provodnikov/

Электропроводность диэлектриков. Виды диэлектриков, их свойства и применение

Образование 9 сентября 2017

Электропроводность диэлектриков является важной физической характеристикой. Информация о ней позволяет выявлять сферы применения материалов.

Термины

По проводимости электрического тока вещества подразделяют на группы:

  • диэлектрики;
  • полупроводники;
  • проводники.

Отлично проводят ток металлы — величина их удельной электропроводимости достигает 106-108 (Ом · м)-1.

А диэлектрические материалы не способны проводить электрический ток, поэтому они применяются в качестве изоляторов. Они не имеют свободных носителей зарядов, отличаются дипольным строением молекул.

Полупроводниками же являются твердые материалы, имеющие промежуточные значения проводимости.

Классификация

Все диэлектрические материалы подразделяют на полярные и неполярные виды. У полярных изоляторов центры положительных и отрицательных зарядов смещены от центра. Молекулы таких веществ по своим электрическим параметрам аналогичны жесткому диполю, имеющему свой дипольный момент. В качестве полярных диэлектриков можно привести воду, аммиак, хлороводород.

Неполярные диэлектрики отличаются совпадением центров положительных и отрицательных зарядов. Они сходны по электрическим характеристикам упругому диполю. Примерами таких изоляторов являются водород, кислород, тетрахлорметан.

Электропроводность

Электропроводность диэлектриков объясняется присутствием в их молекулах незначительного числа свободных электронов. При смещении зарядов внутри вещества за некоторый промежуток времени, наблюдается постепенное установление равновесного положения, что и является причиной появления тока. Электропроводность диэлектриков существует в момент выключения и включения напряжения. Технические образцы изоляторов имеют максимальное количество свободных зарядов, поэтому в них появляются незначительные сквозные токи.

Электропроводность диэлектриков в случае постоянного значения напряжения вычисляется по сквозному току. Данный процесс предполагает выделение и нейтрализацию на электродах имеющихся зарядов. В случае переменного напряжения на величину активной проводимости влияет не только сквозной ток, но и активные компоненты поляризационных токов.

Электрические свойства диэлектриков зависят от плотности тока, сопротивления материала.

Твердые диэлектрики

Электропроводность твердых диэлектриков подразделяют на объемную и поверхностную. Для проведения сравнения этих параметров у различных материалов применяют значения объемного удельного и поверхностного удельного сопротивления.

Полная проводимость суммируется из двух этих величин, ее величина зависит от влажности среды и температуры окружающего воздуха. В случае продолжительной работы под напряжением, наблюдается уменьшение сквозного тока, проходящего через жидкие и твердые изоляторы.

А в случае увеличения тока через некоторый промежуток времени, можно вести речь о том, что внутри вещества будут протекать необратимые процессы, ведущие к разрушению (пробой диэлектрика).

Особенности газообразного состояния

Газообразные диэлектрики имеют незначительную электропроводность в том случае, если напряженность поля принимает минимальные значения. Возникновение тока в газообразных веществах возможно только в тех случаях, когда в них присутствуют свободные электроны либо заряженные ионы.

Газообразные диэлектрики являются качественными изоляторами, поэтому используются в современной электронике в больших объемах. Ионизация в таких веществах обуславливается внешними факторами.

Из-за соударений ионов газа, а также при термическом воздействии, ультрафиолетовом или рентгеновском действии, наблюдается и процесс образования нейтральных молекул (рекомбинация). Благодаря этому процессу ограничивается увеличение количества ионов в газе, устанавливается определенная концентрация заряженных частиц через короткий временной промежуток после воздействия внешнего источника ионизации.

В процессе возрастания напряжения, прикладываемого к газу, увеличивается движение ионов к электродам. Они не успевают рекомбинироваться, поэтому осуществляется их разряжение на электродах. При последующем повышении напряжения ток не возрастает, его именуют током насыщения.

Рассматривая неполярные диэлектрики, отметим, что воздух является совершенным изолятором.

Жидкие диэлектрики

Электропроводность жидких диэлектриков объясняется особенностями строения молекул жидкости. В неполярных растворителях существуют диссоциированные примеси, включая и влагу. В полярных молекулах проводимость электрического тока объясняется также процессом распада на ионы самой жидкости.

В этом агрегатном состоянии ток также вызывается движением коллоидных частиц. Из-за нереальности полного выведения из такого диэлектрика примесей, возникают проблемы получения жидкостей с незначительной проводимостью тока.

Все виды изоляции предполагают поиск вариантов снижения удельной проводимости диэлектриков. Например, удаляют примеси, корректируют температурный показатель. Повышение температуры вызывает снижение вязкости, возрастание подвижности ионов, рост степени тепловой диссоциации. Данные факторы воздействуют на величину удельной проводимости диэлектрических материалов.

Электропроводность твердых тел

Она объясняется перемещением не только ионов самого изолятора, но и заряженных частиц примесей, содержащихся внутри твердого материала. По мере прохождения через твердый изолятор происходит частичное удаление примесей, что постепенно сказывается на проводимости тока. Учитывая особенности строения кристаллической решетки, перемещение заряженных частиц обусловлено флуктуацией теплового движения.

При невысоких температурах происходит движение положительных и отрицательных ионов примесей. Такие виды изоляции характерны для веществ с молекулярной и атомной кристаллической структурой.

Для анизотропных кристаллов величина удельной проводимости меняется в зависимости от его осей. К примеру, в кварце в направлении, расположенном параллельно основной оси, она превышает в 1000 раз перпендикулярное положение.

В твердых пористых диэлектриках, где практически нет влаги, незначительное повышение электрического сопротивления приводит к повышению их электрического сопротивления. У веществ, которые содержат примеси, растворимые в воде, наблюдается существенное уменьшение объемного сопротивления из-за изменения влажности.

Поляризация диэлектриков

Данное явление связано с изменением положения частиц изолятора в пространстве, которое приводит к приобретению каждым макроскопическим объемом диэлектрика некоторого электрического (индуцированного) момента.

Существует поляризация, которая возникаем под воздействием внешнего поля. Также выделяют самопроизвольный вариант поляризации, появляющейся даже при отсутствии действия внешнего поля.

Относительная диэлектрическая проницаемость характеризуется:

  • емкостью конденсатора с этим диэлектриком;
  • ее величиной в вакууме.

Сопровождается этот процесс возникновением на поверхности диэлектрика связанных зарядов, которые уменьшают внутри вещества величину напряженности.

В случае полного отсутствия внешнего поля отдельный элемент объема диэлектрика не обладает электрическим моментом, поскольку сумма всех зарядов равна нулю и наблюдается совпадение отрицательных и положительных зарядов в пространстве.

Варианты поляризации

При электронной поляризации происходит смещение под воздействием внешнего поля электронных оболочек атома. В ионном варианте наблюдается смещение узлов решетки. Для дипольной поляризации характерны потери на преодоление внутреннего трения и сил связи. Структурный же вариант поляризации считается самым медленным процессом, он характеризуется ориентацией неоднородных макроскопических примесей.

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
Добавить комментарий