3. Діелектрики

Діеле́ктрики (англ. dielectric) — речовини, що погано проводять електричний струм і питомий опір яких становить 108...1017Ом. У таких речовинах заряди не можуть пересуватися з однієї частини в іншу (зв'язані заряди). Зв'язаними зарядами є заряди, що входять в склад атомів або молекул діелектрика, зарядиіонів, в кристалах з іонною ґраткою.

На практиці абсолютних діелектриків немає. Розглядання певного тіла як діелектрика залежить від постановки експерименту — якщо заряд, що пройшов через певне тіло малий у порівнянні з зарядами, що пройшли через інше тіло в даному експерименті, то перше тіло можна вважати діелектриком.

Напруженість електричного поля в діелектрику є меншою ніж напруженість такого ж поля у вакуумі. Співвідношення

— визначає діелектричну проникність  . Тут Е — напруженість поля, яка створювалася б за одинакових умов у вакуумі, Е0 — напруженість у діелектрику. Очевидно, що у вакуумі  .

Класифікація

За агрегатним станом діелектрики поділяють на

• газоподібні (більшість газів);

• рідкі (гліцерин, олія, хімічно чиста вода);

• тверді (пластмаси, скло, полімерні смоли).

Основні електричні характеристики:

• Питомий електричний опір,

• Діелектрична проникність,

• Тангенс кута діелектричних втрат,

• Напруженість електричного поля за якої відбувається пробій.

Фізичні властивості

Умовно до провідників відносять матеріали з питомим електричним опором ρ <10-5 Ом · м, а до діелектриків - матеріали, у яких ρ> 108 Ом · м. При цьому треба зауважити, що питомий опір хороших провідників може становити всього 10-8 Ом · м, а у кращих діелектриків перевершувати 1016 Ом · м. Питомий опір напівпровідників в залежності від будови і складу матеріалів, а також від умов їх експлуатації може змінюватися в межах 10-5-108 Ом · м. Добрими провідниками електричного струму є метали. З 105 хімічних елементів лише двадцять п'ять є неметалами, причому дванадцять елементів можуть проявляти напівпровідникові властивості.

Але крім елементарних речовин існують тисячі хімічних сполук, сплавів або композицій із властивостями провідників, напівпровідників або діелектриків. Чітку межу між значеннями питомого опору різних класів матеріалів провести досить складно. Наприклад, багато напівпровідники при низьких температурах поводяться подібно діелектриків. У той же час діелектрики при сильному нагріванні можуть проявляти властивості напівпровідників. Якісна відмінність полягає в тому, що для металів провідний стан є основним, а для напівпровідників і діелектриків - збудженим.

Розвиток радіотехніки зажадало створення матеріалів, у яких специфічні високочастотні властивості поєднуються з необхідними фізико-механічними параметрами. Такі матеріали називають високочастотними. Для розуміння електричних, магнітних і механічних властивостей матеріалів, а також причин старіння потрібні знання їх хімічного і фазового складу, атомної структури і структурних дефектів.

Питомий опір деионизированной води (див. Також: Бидистиллят) - 10-20 МОм.

Параметри

Фізичним параметром, який характеризує діелектрик, є діелектрична проникність.

Приклади

До діелектриків відносяться повітря та інші гази, скла, різні смоли, пластмаси, багато видів гуми.

Ряд діелектриків проявляють цікаві фізичні властивості. До них відносяться Електрети, п'єзоелектрики, піроелектрики, сегнетоеластікі, сегнетоелектрики, релаксори і сегнетомагнетікі.

Використання

При застосуванні діелектриків - одного з найбільш великих класів електротехнічних матеріалів - досить чітко визначилася необхідність використання як пасивних, так і активних властивостей цих матеріалів.

Діелектрики використовуються не тільки як ізоляційні матеріали.

Пасивні властивості діелектриків

Пасивні властивості діелектричних матеріалів використовуються, коли їх застосовують як електроізоляційних матеріалів і діелектриків конденсаторів звичайних типів. Електроізоляційними матеріалами називають діелектрики, які не допускають витоку електричних зарядів, тобто з їх допомогою відділяють електричні ланцюги один від одного або струмопровідні частини пристроїв, приладів і апаратів від провідних, але не струмоведучих частин (від корпусу, від землі). У цих випадках діелектрична проникність матеріалу не грає особливої ​​ролі чи вона повинна бути можливо меншою, щоб не вносити в схеми паразитних ємностей. Якщо матеріал використовується в якості діелектрика конденсатора певної ємності і найменших розмірів, то за інших рівних умов бажано, щоб цей матеріал мав велику діелектричну проникність.

Активні властивості діелектриків

Активними (керованими) діелектриками є сегнетоелектрики, п'єзоелектрики, піроелектрики, електролюмінофори, матеріали для випромінювачів і затворів в лазерній техніці, електрети та ін.

Література

1. Елементи та пристрої систем управління автоматики [Електронний ресурс] – Режим доступу: http://opticstoday.com/katalog-statej/stati-na-ukrainskom/elementi-ta-pristroi-sistem-upravlinnya-avtomatiki/magnetizm/magnitni-materiali.html

2. Діелектрики [Електронний ресурс] - Режим доступу: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D0%B8%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%B8%D0%BA

3. Суриков В.С. Основи електродинаміки - М. "Протон" - 2000 р.

4. Провідник [Електронний ресурс] - Режим доступу: https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D0%B2%D1%96%D0%B4%D0%BD%D0%B8%D0%BA