Диэлектрик - что такое? Свойства диэлектриков. Диэлектрические тела Изготовление из диэлектрика тело называется

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ТЕЛА

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ТЕЛА

иначе изоляторы, т. е. тела, не проводящие электричества, не проводник.

Полный словарь иностранных слов, вошедших в употребление в русском языке.- Попов М. , 1907 .

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ТЕЛА

непроводящие электричество, изоляторы.

, 1907 .

ИЗОЛЯТОРЫ ИЛИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ТЕЛА

вообще все тела, дурно проводящие электричество и служащая для изолирования проводников; в частности же этим именем называются стеклянные или фарфоровые стаканы, употр. на телеграфной линии для изолирования проволоки в местах прикрепления её к столбам.

Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка.- Павленков Ф. , 1907 .

Смотреть что такое "ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ТЕЛА" в других словарях:

Название, данное Майклом Фарадеем телам, не проводящим, или, иначе, плохо проводящим электричество, как, напр., воздух, стекло, различные смолы, сера и т. д. Подобные тела называются также изоляторами. До исследований Фарадея, произведенных в 30… …

Название, данное Михаилом Фарадеем телам непроводящимили, иначе, дурно проводящим электричество, как, напр., воздух, стекло,различные смолы, сера и т. д. Подобные тела называются такжеизоляторами. До исследований Фарадея, произведенных в 30 х… … Энциклопедия Брокгауза и Ефрона

Дурные проводники электричества и потому употребляемые для изолирования проводников. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ИЗОЛЯТОРЫ ИЛИ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ТЕЛА вообще все тела, дурно проводящие… … Словарь иностранных слов русского языка

Вещества, плохо проводящие электрический ток. Термин «Д.» (от греч. diá через и англ. electric электрический) введён М. Фарадеем (См. Фарадей) для обозначения веществ, через которые проникают электрические поля. В любом веществе,… … Большая советская энциклопедия

УЛЬТРАКОРОТКИЕ ВОЛНЫ - были впервые применены в терапии Шлипгаке (Schliephake). Переменные токи, применяемые в диатермии, характеризуются частотой от 800 000 до 1 млн. колебаний в секунду при длине волны в 300 400 м. В наст, время в терапию введены токи с частотой в 10 … Большая медицинская энциклопедия

электрический - 3.45 электрический [электронный, программируемый электронный]; Е/Е/РЕ (electrical/electronic/ programmable electronic; Е/Е/РЕ) основанный на электрической и/или электронной, и/или программируемой электронной технологии. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Один из отделов учения об электрических явлениях, заключающий в себе исследования распределения электричества, при условии равновесия его, на телах и определение тех электрических сил, какие возникают при этом. Основание Э. положили работы… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Классическая электродинамика … Википедия

Классическая электродинамика Магнитное поле соленоида Электричество · Магнетизм Электростатика Закон Кулона … Википедия

Книги

• Фундаментальные основы процессов химического осаждения пленок и структур для наноэлектроники , Коллектив авторов , В монографии представлены результаты развития процессов химического осаждения из газовой фазы металлических и диэлектрических пленок с использованием нетрадиционных летучих исходных… Категория: Техническая литература Серия: Интеграционные проекты СО РАН Издатель: ФГУП «Издательство СО РАН» , электронная книга (fb2, fb3, epub, mobi, pdf, html, pdb, lit, doc, rtf, txt)
• Физика твердого тела для инженеров Учебное пособие , Гуртов В. , Осауленко Р. , Учебное пособие представляет собой систематизированное и доступное изложение курса физики твердого тела, содержащее основные элементы физики конденсированногосостояния и ее приложения для… Категория:

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.

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.

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 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.

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: высоковольтные воды. - 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.

6. Активные диэлектрики.

Диэлектрики, которые называются активными, это диэлектрики, свойства которых очень сильно изменяются под действием различных внешних факторов (фактор – движущая сила какого–либо процесса). Эти диэлектрики используются в разных устройствах для управления энергией или для преобразования поступающей информации (в ячейках памяти, радиоэлектрических аппаратах). В связи с этим требования к активным диэлектрикам имеют обратный характер: они должны очень сильно изменять свои свойства, электрические характеристики, при даже малых внешних воздействиях. Чем больше будет отклик на внешнее воздействие, тем будет лучше такой диэлектрик выполнять свои функции.
К активным диэлектрикам относятся сегнетоэлектрики, пьезоэлектрики, электреты
Сегнетоэлектрики – это диэлектрики, обладающие спонтанной (самопроизвольной) поляризацией, направление которой можно изменить с помощью внешнего электрического поля. Это так называемая доменная поляризация, когда направление векторов спонтанной поляризованности частиц в одном домене – одно, а разных доменов – разное. При воздействии внешнего электрического поля направление векторов спонтанной поляризации разных доменов начинает меняться в направлении внешнего электрического поля, но этот процесс переориентации векторов спонтанной поляризованности идёт в нелинейной зависимости от напряжённости электрического поля. Эта зависимость электрической индукции от напряжённости внешнего электрического поля по аналогии с магнитной индукцией называется диэлектрической петлёй гистерезиса .
Диэлектрическая проницаемость таких диэлектриков может достигать сверхвысоких значений – нескольких тысяч единиц. Однако диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектриков очень сильно зависит от температуры – обычно максимальной в некотором интервале температур и значительно меньше за пределами этого интервала. Такая сильная зависимость εr от температуры – существенный недостаток сегнетоэлектриков.
К сегнетоэлектрикам относятся сегнетова соль (эти диэлектрики названы по имени Сеньета – французского аптекаря, открывшего соль), титанат бария и сотни других веществ, обладающих разными типами химической связи, структурным строением и физическими свойствами. Из-за больших значений εr из сегнетоэлектриков изготавливают миниатюрные конденсаторы с разными электрическими свойствами, определяющими область применения.
Известны:
- тиконды – на основе титановой керамики (TiO2)
- вариконды - материалы с резковыраженными нелинейными свойствами, то есть сильной зависимостью εr от напряженности внешнего электрического поля) – изготавливают из них нелинейные конденсаторы, применяющиеся в счётно-решающих устройствах, в автоматике и радиотехнике.
Пьезоэлектрики – от греческого «давлю» - это диэлектрики, обладающие пьезоэлектри­ческим эффектом, то есть в результате воздействия давления или механического напряжения диэлектрик поляризуется и на его поверхности образуются электрические заряды. Эти заряды пропорциональны механическому напряжению, меняют знак вместе с ним и исчезают при его снятии. Каждый пьезоэлектрик является электромеханическим преобразователем. Используют пьезоэлектрики-монокристаллы (кварц, турмалин, сегнетова соль) и пьезоэлектрическую керамику (в основном на основе титаната бария). Применяются для электроакустических приборов, в ультразвуковой технике, в радиотехнических фильтрах, звукоснимающей и звукозаписывающей технике, в электронных датчиках давления.
Электретом называется тело из диэлектрика, длительно сохраняющее поляризацию и создающее в окружающем его пространстве электрическое поле после удаления внешнего электрического поля. Электрическое поле электрета может быть очень сильным. Различают несколько видов электретов (по способу получения):
- термоэлектреты (расплав охлаждают во внешнем электрическом поле)
- фотоэлектреты (одновременное воздействие света и электрического поля)
- короноэлектреты (в коронном разряде при пониженном давлении).
Изготавливают электреты из органических веществ (воски, сахара), неорганических (керамика) и щёлочно-галоидных кристаллов.
Электреты могут хранить электрическое поле годами, по быстро теряют свойства при повышении температуры и влажности.
Электреты – это источники постоянного электрического поля, используются в различных приборах: в электрофотографии, электретных микрофонах и телефонах, в элементах электронной памяти и др. Электреты могут быть получены практически из всех известных диэлектриков.
Пироэлектрики – у них меняется величина спонтанной поляризованности при изменении температуры. В отличие от сегнетоэлектриков направления их спонтанной поляризации нельзя изменить внешним электрическим полем. При изменении температуры спонтанная поляризованность меняется, и в электрической цепи появляется ток. Используются в тепловых датчиках.
Ряд сегнетоэлектриков обладает электрооптическим эффектом – у них под действием внешнего электрического поля меняется показатель преломления среды, что используется в лазерах [оптических квантовых генераторах – источниках оптического (когерентного) излучения с определённой длиной волны, с высокой степенью направленности] для модуляции (изменения) лазерного излучения. Кроме того, сегнетоэлектрики применяются для создания рабочего тела лазеров – ОКГ, излучающих свет неменяющейся длины волны. Конечно, это разные материалы.
Сегнетоэлектриков очень много, они обладают разнообразнейшими свойствами, благодаря чему их применение чрезвычайно разнообразно в современной технике.

При изучении тепловых явлений говорилось, что по способности проводить теплоту вещества делятся на хорошие и плохие проводники тепла.

По способности передавать электрические заряды вещества также делятся на несколько классов: проводники, полупроводники и непроводники электричества.

Проводниками называют тела, через которые электрические заряды могут переходить от заряженного тела к незаряженному.

Хорошие проводники электричества - это металлы, почва, вода с растворёнными в ней солями, кислотами или щелочами, графит. Тело человека также проводит электричество. Это можно обнаружить на опыте. Дотронемся до заряженного электроскопа рукой. Листочки тотчас опустятся. Заряд с электроскопа уходит по нашему телу через пол комнаты в землю.

а - железо; б - графит

Из металлов лучшие проводники электричества - серебро, медь, алюминий.

Непроводниками называют такие тела, через которые электрические заряды не могут переходить от заряженного тела к незаряженному.

Непроводниками электричества, или диэлектриками , являются эбонит, янтарь, фарфор, резина, различные пластмассы, шёлк, капрон, масла, воздух (газы). Изготовленные из диэлектриков тела называют изоляторами (от итал. изоляро - уединять).

а - янтарь; б - фарфор

Полупроводниками называют тела, которые по способности передавать электрические заряды занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками.

В природе полупроводники распространены достаточно широко. Это оксиды и сульфиды металлов, некоторые органические вещества и др. Наибольшее применение в технике нашли германий и кремний.

Полупроводники при низкой температуре не проводят электрический ток и являются диэлектриками. Однако при повышении температуры в полупроводнике начинает резко увеличиваться число носителей электрического заряда, и он становится проводником.

Почему это происходит? У полупроводников, таких как кремний и германий, в узлах кристаллической решётки атомы колеблются около своих положений равновесия, и уже при температуре 20 °С это движение становится настолько интенсивным, что химические связи между соседними атомами могут разорваться. При дальнейшем повышении температуры валентные электроны (электроны, находящиеся на внешней оболочке атома) атомов полупроводников становятся свободными, и под действием электрического поля в полупроводнике возникает электрический ток.

Характерной особенностью полупроводников является возрастание их проводимости с повышением температуры. У металлов же при повышении температуры проводимость уменьшается.

Способность полупроводников проводить электрический ток возникает также при воздействии на них света, потока быстрых частиц, введении примесей и др.

а - германий; б- кремний

Изменение электропроводности полупроводников под действием температуры позволило применять их в качестве термометров для замера температуры окружающей среды, широко применяют в технике. С его помощью контролируют и поддерживают температуру на определённом уровне.

Повышение электропроводности вещества под воздействием света носит название фотопроводимость . Основанные на этом явлении приборы называют фотосопротивлениями . Фотосопротивления применяются для сигнализации и в управлении производственными процессами на расстоянии, сортировке изделий. С их помощью в экстренных ситуациях автоматически останавливаются станки и конвейеры, предупреждая несчастные случаи.

Благодаря удивительным свойствам полупроводников, они широко используются при создании транзисторов, тиристоров, полупроводниковых диодов, фоторезисторов и другой сложнейшей аппаратуры. Применение интегральных микросхем в теле-, радио- и компьютерных приборах позволяет создавать устройства небольших, а порой и ничтожно малых размеров.

Вопросы

1. На какие группы делят вещества по способности передавать электрические заряды?
2. Какой характерной особенностью обладают полупроводники?
3. Перечислите области применения полупроводниковых приборов.

Упражнение 22

1. Почему заряженный электроскоп разряжается, если его шарика коснуться рукой?
2. Почему стержень электроскопа изготавливают из металла?
3. К шарику незаряженного электроскопа подносят тело, заряженное положительно, не касаясь его. Какой заряд возникнет на листочках электроскопа?

Это любопытно...

Способность тела к электризации определяется наличием свободных зарядов. В полупроводниках концентрация носителей свободного заряда увеличивается с ростом температуры.

Проводимость, которая осуществляется свободными электронами (рис. 43), называется электронной проводимостью полупроводника или проводимостью n-типа (от лат. negativus - отрицательный). При отрыве электронов от атомов германия в местах разрыва образуются свободные места, которые не заняты электронами. Эти вакансии получили название «дырки». В области образования дырки возникает избыточный положительный заряд. Вакантное место может быть занято другим электроном.

Электрон, перемещаясь в полупроводнике, создаёт возможность заполнения одних дырок и образования других. Возникновение новой дырки сопровождается появлением свободного электрона, т. е. идёт непрерывное образование пар электрон - дырка. В свою очередь, заполнение дырок приводит к уменьшению числа свободных электронов. Если кристалл поместить в электрическое поле, то будет происходить перемещение не только электронов, но и дырок. Направление перемещения дырок противоположно направлению движения электронов.

Проводимость, которая возникает в результате перемещения дырок в полупроводнике, называется дырочной проводимостью или проводимостью р-типа (от лат. positivus - положительный). Полупроводники подразделяют на чистые полупроводники, примесные полупроводники n-типа, примесные полупроводники р-типа.

Чистые полупроводники обладают собственной проводимостью. В создании тока участвуют свободные заряды двух типов: отрицательные (электроны) и положительные (дырки). В чистом полупроводнике концентрация свободных электронов и дырок одинакова.

При введении в полупроводник примесей возникает примесная проводимость. Изменяя концентрацию примеси, можно менять и число носителей заряда того или иного знака, т. е. создавать полупроводники с преимущественной концентрацией отрицательного или положительного заряда. Примесные полупроводники n-типа обладают электронной проводимостью. Основными носителями заряда являются электроны, а неосновными - дырки.

Примесные полупроводники р-типа обладают дырочной проводимостью. Основными носителями заряда являются дырки, а неосновными - электроны.

Представляет собой соединение полупроводников р- и л-типа. Сопротивление области контакта зависит от направления тока. Если диод включить в цепь, чтобы область кристалла с электронной проводимостью n-типа была подсоединена к положительному полюсу, а область с дырочной проводимостью р-типа к отрицательному полюсу, то тока в цепи не будет, так как переход электронов из n-области в р-область затрудняется.

Если р-область полупроводника подключить к положительному полюсу, а n-область к отрицательному, то в этом случае ток проходит через диод. За счёт диффузии основных носителей тока в чужой полупроводник в области контакта образуется двойной электрический слой, препятствующий движению зарядов. Внешнее поле, направленное от р к n, частично компенсирует действие этого слоя, и при увеличении напряжения ток быстро возрастает.

Проводник - это тело, внутри которого содержится достаточное количество свободных электрических зарядов, способных перемещаться под действием электрического поля. В проводниках возможно возникновение электрического тока под действием приложенного электрического поля. Все металлы, растворы солей и кислот, влажная почва, тела людей и животных - хорошие проводники электрических зарядов.

Диэлектрик или изолятор - тело не содержащее внутри свободные электрические заряды. В изоляторах электрический ток невозможен.

К диэлектрикам можно отнести - стекло, пластик, резину, картон, воздух. тела изготовленные из диэлектриков называют изоляторами. Абсолютно непроводящая жидкость – дистиллированная, т.е. очищенная, вода. (любая другая вода (водопроводная или морская) содержит какое-то количество примесей и является проводником)

Поляризацйия диэлектрика в электрическом поле - смещение положительного и отрицательного зарядов в противоположные стороны, т.е.ориентация молекул.

Физическим параметром, который характеризует диэлектрик, является диэлектрическая проницаемость. Диэлектрическая проницаемость может иметь дисперсию.

К диэлектрикам относятся воздух и другие газы, стекло, различные смолы, пластмассы непременно сухие. Химически чистая вода также является диэлектриком.

Диэлектрики используются не только как изоляционные материалы.

Проводники и изоляторы отличаются друг от друга тем, как они проводят электричество. Проводники, такие как медь, легко проводят ток, а изоляторы (стекло) проводят ток только при большом напряжении. Проводники и изоляторы используются для управления силой тока. К примеру, проводник используется в громоотводе, заставляя молнию попадать в землю, не нанося повреждений. Изоляторы используют в выключателях, чтобы обезопасить человека.

Если устройство должно проводить ток, то оно содержит проводники с низким сопротивлением. Большинство электрических проводов изготавливают из металлов, хорошо проводящих ток. Чаще всего проводники делают из меди, у этого металла высокая проводимость (низкое сопротивление).

Когда ток течет по проводу, он встречает сопротивление. Это заставляет проводник нагреваться. Если электрическое устройство используется как нагреватель, то оно содержит проводники с высоким сопротивлением – к примеру, тонкую никелевую или хромовую проволоку.

Проводимость и удельное сопротивление провода зависят от его толщины. У тонких проводов небольшая проводимость (высокое сопротивление) по сравнению с толстыми, сделанными из одного итого же материала

Тонкие провода используются в низковольтных сетях, к примеру – в телефонах. Более толстые проводники предназначены для больших токов – например, питания электрической плиты.