En artikel om dielektri. Denne artikel samler materialer fra en række elektriske ingeniørstudier og bøger. Molekylstrukturen, det elektriske moment for dielektrikum er beskrevet. Et dielektrikum er et stof, hvis vigtigste elektriske egenskab er evnen til at polarisere i et elektrisk felt.
Et karakteristisk træk ved dielektri er tilstedeværelsen af stærkt koblede positive og negative ladninger i molekylerne, der udgør stoffet. Af de eksisterende bindingsformer for dielektrik anvendt inden for elektrisk og radioteknik er de mest typiske kovalente upolare, kovalente polære eller homøopolære, ioniske eller heteropolære, donoracceptorer. Forbindelseskræfterne bestemmer ikke kun et stofs struktur og grundlæggende egenskaber, men også tilstedeværelsen i det af kaotisk eller ordnet orienterede elektriske momenter i mikro- eller makroskopiske mængder af et stof.
Det elektriske moment forekommer i et system med to elektriske ladninger af samme størrelse og modsat i tegn ± q, der ligger i en bestemt afstand l fra hinanden, og bestemmes af forholdet? = ql.
Et sådant ladningssystem kaldes normalt en dipol, og et molekyle dannet af dette ladningssystem kaldes en dipol.
Kovalent binding
opstår, når atomer kombineres til molekyler, hvilket resulterer i, at valenselektroner socialiseres, og den ydre elektronskal skal suppleres til en stabil tilstand.
Molekyler med en kovalent ikke-polær binding opstår, når atomer med samme navn, såsom H2, O2, Cl2, C, S, Si, etc. kombineres. og har en symmetrisk struktur. Som følge af sammenfaldet af centrene for positive og negative ladninger er molekylets elektriske moment nul, molekylet er upolært og stoffet (dielektrisk) er upolært.
Hvis molekyler med en kovalent binding dannes af forskellige atomer på grund af deling af par af valenselektroner, for eksempel H2O, CH4, CH3Cl osv., Vil fraværet eller tilstedeværelsen af et elektrisk moment afhænge af atomernes indbyrdes arrangement i forhold til hinanden. Med et symmetrisk arrangement af atomer og derfor sammenfald af ladningscentre vil molekylet være upolært. Med et asymmetrisk arrangement på grund af forskydningen af ladningscentrene i en bestemt afstand opstår der et elektrisk moment, molekylet kaldes polært, og stoffet (dielektrisk) er polært. Strukturelle modeller af ikke-polare og polære molekyler er vist i figuren herunder.
Uanset om det er et polært eller upolært dielektrikum, fører tilstedeværelsen af et elektrisk moment i molekyler til udseendet af et iboende elektrisk felt i hvert mikroskopisk volumen af et stof. Med en kaotisk orientering af molekylernes elektriske øjeblikke på grund af deres gensidige kompensation er det samlede elektriske felt i dielektrikum nul. Hvis molekylernes elektriske øjeblikke overvejende er orienteret i en retning, opstår det elektriske felt i hele stoffets volumen.
Dette fænomen observeres i stoffer med spontan (spontan) polarisering, især i ferroelektriske stoffer.
Ioniske og donor-acceptor bindinger
opstår, når et stof dannes ud fra ulige atomer. I dette tilfælde giver atomet i det ene kemiske element op, og det andet vedhæfter eller fanger en elektron. Som et resultat dannes to ioner, mellem hvilke der opstår et elektrisk moment.
Ifølge molekylernes struktur kan dielektrikum således opdeles i tre grupper:
- ikke-polære dielektrikker, hvis elektriske moment af molekylerne er lig med nul;
- polære dielektrikker, hvis elektriske moment af molekylerne er nul;
- ioniske dielektrikere, hvor der opstår et elektrisk øjeblik mellem ionerne i de kemiske elementer, der udgør stoffet.
Tilstedeværelsen af elektriske øjeblikke i dielektrikker, uanset årsagerne til deres forekomst, bestemmer deres hovedegenskab - evnen til at polarisere i et elektrisk felt.
