Dielektrikum je materiál alebo látka, ktorá prakticky neprenáša elektrický prúd. Táto vodivosť je spôsobená malým počtom elektrónov a iónov. Tieto častice sa tvoria v nevodivom materiáli iba vtedy, keď sa dosiahnu vlastnosti pri vysokej teplote. O tom, čo je dielektrikum a o čom sa bude diskutovať v tomto článku.
Popis
Každý elektronický alebo rádiový vodič, polovodič alebo nabité dielektrikum prechádza cez seba elektrický prúd, ale zvláštnosťou dielektrika je, že aj pri vysokom napätí nad 550 V ním potečie malý prúd. Elektrický prúd v dielektriku je pohyb nabitých častíc v určitom smere (môže byť kladný alebo záporný).
Typy prúdov
Elektrická vodivosť dielektrika je založená na:
- Absorpčné prúdy - prúd, ktorý tečie v dielektriku konštantným prúdom, kým nedosiahne rovnovážny stav, pričom mení smer, keď je zapnuté a keď je naň privedené napätie a keď je vypnuté. Pri striedavom prúde bude napätie v dielektriku prítomné po celý čas, kým bude v pôsobení elektrického poľa.
- Elektronická vodivosť - pohyb elektrónov pod vplyvom poľa.
- Iónová elektrická vodivosť – je pohyb iónov. Nachádza sa v roztokoch elektrolytov – soli, kyseliny, zásady, ako aj v mnohých dielektrikách.
- Molionová elektrická vodivosť je pohyb nabitých častíc nazývaných moliony. Nachádza sa v koloidných systémoch, emulziách a suspenziách. Fenomén pohybu molionov v elektrickom poli sa nazýva elektroforéza.
Izolačné materiály sú klasifikované podľa ich stavu agregácie a chemickej povahy. Prvé sa delia na tuhé, kvapalné, plynné a tuhnúce. Podľa chemickej povahy sa delia na organické, anorganické a organoprvkové materiály.
Elektrická vodivosť dielektrika podľa stavu agregácie:
- Elektrická vodivosť plynov. Plynné látky majú pomerne nízku prúdovú vodivosť. Môže sa vyskytnúť v prítomnosti voľných nabitých častíc, ktoré vznikajú vplyvom vonkajších a vnútorných, elektrónových a iónových faktorov: röntgenové a rádioaktívne častice, kolízia molekúl a nabitých častíc, tepelné faktory.
- Elektrická vodivosť kvapalného dielektrika. Faktory závislosti: molekulárna štruktúra, teplota, nečistoty, prítomnosť veľkých nábojov elektrónov a iónov. Elektrická vodivosť kvapalných dielektrík do značnej miery závisí od prítomnosti vlhkosti a nečistôt. Elektrická vodivosť polárnych látok vzniká aj pomocou kvapaliny s disociovanými iónmi. Pri porovnaní polárnych a nepolárnych kvapalínprví majú jasnú výhodu vo vodivosti. Ak je kvapalina očistená od nečistôt, prispeje to k zníženiu jej vodivých vlastností. So zvýšením vodivosti kvapalnej látky a jej teploty dochádza k zníženiu jej viskozity, čo vedie k zvýšeniu pohyblivosti iónov.
- Pevné dielektrikum. Ich elektrická vodivosť sa určuje ako pohyb nabitých dielektrických častíc a nečistôt. V poliach silného elektrického prúdu sa zistí elektrická vodivosť.
Fyzikálne vlastnosti dielektrika
Keď je merný odpor materiálu menší ako 10-5 Ohmm, možno ich pripísať vodičom. Ak je viac ako 108 Ohmm - na dielektrikum. Existujú prípady, keď odpor bude mnohonásobne väčší ako odpor vodiča. V intervale 10-5-108 Ohmm sa nachádza polovodič. Kovový materiál je vynikajúci vodič elektrického prúdu.
Z celej periodickej tabuľky len 25 prvkov patrí nekovom a 12 z nich možno bude mať vlastnosti polovodiča. Ale samozrejme okrem látok tabuľky existuje oveľa viac zliatin, kompozícií alebo chemických zlúčenín s vlastnosťou vodiča, polovodiča alebo dielektrika. Na základe toho je ťažké nakresliť určitú hranicu medzi hodnotami rôznych látok s ich odpormi. Napríklad so zníženým teplotným faktorom sa polovodič bude správať ako dielektrikum.
Aplikácia
Použitie nevodivých materiálov je veľmi rozsiahle, keďže ide o jednu z najbežnejšie používaných triedelektrické komponenty. Je celkom jasné, že vďaka vlastnostiam sa dajú použiť v aktívnej aj pasívnej forme.
V pasívnej forme sa vlastnosti dielektrika využívajú na použitie v elektroizolačných materiáloch.
V aktívnej forme sa používajú vo feroelektrike, ako aj v materiáloch pre žiariče laserovej techniky.
Základné dielektrika
Bežné druhy zahŕňajú:
- Sklo.
- Guma.
- Oil.
- Asf alt.
- porcelán.
- Quartz.
- Air.
- Diamant.
- Čistá voda.
- Plast.
Čo je tekuté dielektrikum?
Polarizácia tohto typu sa vyskytuje v poli elektrického prúdu. Kvapalné nevodivé látky sa používajú v strojárstve na zalievanie alebo impregnáciu materiálov. Existujú 3 triedy kvapalných dielektrík:
Ropné oleje majú nízku viskozitu a väčšinou sú nepolárne. Často sa používajú vo vysokonapäťových zariadeniach: transformátorový olej, vysokonapäťová voda. Transformátorový olej je nepolárne dielektrikum. Káblový olej našiel uplatnenie pri impregnácii vodičov z izolačného papiera s napätím do 40 kV, ako aj náterov na báze kovu s prúdom nad 120 kV. Transformátorový olej má čistejšiu štruktúru ako kondenzátorový olej. Tento typ dielektrika je vo výrobe široko používaný, napriek vysokým nákladom v porovnaní s analógovými látkami a materiálmi.
Čo je syntetické dielektrikum? V súčasnosti je takmer všade zakázaný pre jeho vysokú toxicitu, keďže sa vyrába na báze chlórovaného uhlíka. Kvapalné dielektrikum na báze organického kremíka je bezpečné a šetrné k životnému prostrediu. Tento typ nespôsobuje kovovú hrdzu a má vlastnosti nízkej hygroskopickosti. Existuje skvapalnené dielektrikum obsahujúce organickú zlúčeninu fluóru, ktorá je obzvlášť populárna pre svoju nehorľavosť, tepelné vlastnosti a oxidačnú stabilitu.
A posledným druhom sú rastlinné oleje. Sú to slabo polárne dielektriká, patrí sem ľanové semienko, ricín, tung, konope. Ricínový olej je vysoko zahriaty a používa sa v papierových kondenzátoroch. Zvyšok olejov sa odparí. Vyparovanie v nich nie je spôsobené prirodzeným vyparovaním, ale chemickou reakciou nazývanou polymerizácia. Aktívne sa používa v emailoch a farbách.
Záver
Článok podrobne rozoberá, čo je dielektrikum. Boli spomenuté rôzne druhy a ich vlastnosti. Samozrejme, aby ste pochopili jemnosť ich vlastností, budete si musieť podrobnejšie preštudovať časť fyziky o nich.
