Содержание

Проводник (физика)

                                     

ⓘ Проводник (физика)

Проводник - вещество, среда, материал, хорошо проводящие электрический ток.

В проводнике имеется большое число свободных носителей заряда, то есть заряженных частиц, которые могут свободно перемещаться внутри объёма проводника и под действием приложенного к проводнику электрического напряжения создают ток проводимости. Благодаря большому числу свободных носителей заряда и их высокой подвижности значение удельной электропроводности проводников велико.

С точки зрения электродинамики проводник - среда с большим на рассматриваемой частоте значением тангенса угла диэлектрических потерь tgδ > > 1, в такой среде сила тока проводимости много больше силы тока смещения. При этом под идеальным проводником сверхпроводником понимают среду с бесконечно большим значением tgδ, прочие проводники называют реальными или проводниками с потерями.

Проводниками называют также части электрических цепей - соединительные провода, металлические шины и др.

Среди наиболее распространённых твёрдых проводников известны металлы, полуметаллы, углерод в виде угля и графита. Пример проводящих жидкостей при нормальных условиях - ртуть, электролиты, при высоких температурах - расплавы металлов. Пример проводящих газов - ионизированный газ плазма. Некоторые вещества, при нормальных условиях являющиеся изоляторами, при внешних воздействиях могут переходить в проводящее состояние, а именно проводимость полупроводников может сильно варьироваться при изменении температуры, освещённости, легировании и т. п.

Микроскопическое описание проводников связано с электронной теорией металлов. Наиболее простая модель описания проводимости известна с начала прошлого века и была развита Друде.

Проводники, в которых преобладает электронная проводимость, обусловленная движением электронов, относят к проводникам первого рода. К проводникам второго рода относят проводники с ионной проводимостью электролиты.

Урок по физике в 8 классе "Действия электрического тока"

Урок по физике в 8 классе по теме «Действия электрического тока»

Учитель физики высшей квалификационной категории

МАОУ «Лицей №7» г. Бердска

Медведева Лариса Александровна

Тип урока: Изучение нового материала.

Вид урока: Урок-исследование.

Цели урока:

  • изучение действий электрического тока экспериментальным путём;

  • формирование исследовательских навыков;

  • создание активной познавательной среды, необходимой для диалога учителя с обучающимися, эвристической беседы;

  • формирование навыков работы в группе;

  • познакомить учащихся с причинами поражения током и правилами техники безопасности при работе с электричеством;

  • познакомить с действием электрического тока на организм человека.

Лабораторное оборудование: источники питания, ключи, резистор (спираль), железный гвоздь, металлические опилки, рамка из провода, дугообразный магнит, лампочка на подставке, электроды, дистиллированная вода, раствор соли, медного купороса.

Ход урока

Учитель: У известного немецкого философа Иммануила Канта есть такие слова: «Без сомнения, всё наше знание начинается с опыта». Сегодня на уроке мы постараемся определить действия электрического тока на основе проведенных опытов.

Вопросы по изученному материалу:

  1. Дайте определение электрического тока.

  2. На какие виды делятся все вещества по проводимости?

  3. Приведите примеры проводников и диэлектриков.

  4. Как образуются положительные и отрицательные ионы?

  5. Каково строение металлов в твёрдом состоянии?

  6. Что является обязательным условием возникновения тока в проводнике?

  7. Как мы понимаем, что электрический ток в проводнике существует?

Продолжим изучение электрического тока.

Тема урока: Действия электрического тока.

Анализируя ответы на вопросы, дайте определение электрического тока в металлах. Даются ответы.

Запись в тетрадях: Электрический ток в металлах представляет собой упорядоченное движение свободных электронов.

Просмотр видеофрагмента : Опыт Толмена и Папалекси

Скорость движения электронов невелика, несколько мм в секунду. Но как только в проводнике возникает эл. поле, оно с огромной скоростью распространяется по всей длине проводника. Движение электронов происходит по всей длине проводника одновременно.

Проводят ли жидкости электрический ток? 
Электролиты - растворы солей, щелочей или кислот, способных проводить электрический ток. При прохождении через них тока наблюдается выделение веществ, например, чистых металлов.
Электрический ток в электролите – это направленное движение ионов в электрическом поле.

Действия электрического тока – это явления, которые наблюдаются при наличии электрического тока в цепи.

Изучить действия электрического тока помогут уже имеющиеся у вас знания об электрическом токе.

Беседа по технике безопасности.

Класс делится на группы, каждая группа получает задание по проведению эксперимента и анализу полученных результатов.

1 группа.

Оборудование: источник тока, резистор, лампа, ключ, соединительные провода. 1.Соберите по схеме электрическую цепь. (схема дана в задании)

2. Сформулируйте гипотезу о предполагаемом действии тока.

3.Замкните ключ. Пронаблюдайте, что происходит. Через минуту разомкните ключ. Осторожно потрогайте лампу и проволоку резистора.

4.Сделайте вывод о действии тока.

5. Приведите примеры применения данного действия тока в жизни.

2 группа.

Оборудование: источник тока, ключ, провода, лампочка на подставке, электроды, вода, раствор соли (медного купороса)

1.Соберите по схеме электрическую цепь. (схема дана в задании)

2. Опустите электроды в воду. Замкните ключ. Пронаблюдайте, что происходит.

3.Опустите электроды в соль. Замкните ключ. Пронаблюдайте, что происходит.

4. Насыпьте в воду соль. Опустите электроды в соленую воду. Замкните ключ. Пронаблюдайте, что происходит.

5.Опустите электроды вводный раствор медного купороса. Замкните ключ. Пронаблюдайте, что происходит.

6.Сделайте вывод о действии тока. Можно использовать учебник стр. 104

7. Приведите примеры применения данного действия тока в жизни.

3 группа.

Оборудование: источник тока, медный провод, ключ, провода, железный гвоздь, металлические опилки.

1.Соберите по схеме электрическую цепь. (схема дана в задании)

2. Сформулируйте гипотезу о предполагаемом действии тока.

3.Замкните ключ. Поднесите гвоздь к металлическим опилкам. Пронаблюдайте, что происходит.

4.Сделайте вывод о действии тока.

5. Приведите примеры применения данного действия тока в жизни.

4 группа.

Оборудование: Штатив с лапкой и муфтой. источник тока, катушка, магнит.

1.Расположите катушку на лапке штатива, чтобы она свободно висела. Подсоедините катушку к источнику тока.

3. Поднесите к катушке магнит. Пронаблюдайте, что происходит.

4.Сделайте вывод о действии тока.

5. Приведите примеры применения данного действия в жизни.

5 группа.

Оборудование: Штатив с лапкой и муфтой. источник тока, катушка, крючок, груз.

1. Прикрепите катушку к лапке штатива, Подсоедините катушку к источнику тока.

2. Расположите в нижней части катушки крючок. Прикрепите к крючку груз. Пронаблюдайте, что происходит.

3. Отключите ток в катушке. Пронаблюдайте, что происходит.

4.Сделайте вывод о действии тока.

5. Приведите примеры применения данного действия тока в жизни.

Работа в группах. Выступление каждой группы

Закрепление изученного.

1.Какое действие тока используется в электрическом паяльнике?

2.Почему компас дает неправильные показания, если неподалеку от него находится провод с электрическим током?

3.На каком действии электрического тока основано получение химически чистых металлов?

4.Какие действия электрического тока проявляются в вашей квартире?

5.Какое действие оказывает ток, проходя по нити накаливания электрической лампочки?

6. Как изготовить посеребрённые или позолоченные ювелирные изделия?

Учитель: химическое действие тока используется на ООО «Гальваноштамп», предприятии, работающем недалеко от нашего лицея. В цехах данного предприятия выполняются операции меднения, хромирования, никелирования различных деталей. Планируется экскурсия, в ходе которой вы познакомитесь с технологическими процессами данных операций.

Познакомимся с действиями электрического тока на организм человека.

Тело человека является проводником. Электрический ток, проходя через организм человека, раздражает и возбуждает живые ткани организма. Действие электрического тока на живую ткань носит разносторонний характер. Проходя через организм человека, электрический ток производит тепловое, химическое, механическое, биологическое и световое действия.

При тепловом действии происходит перегрев и функциональное расстройство органов по пути прохождения тока.  Химическое действие тока выражается в электролизе жидкости в тканях организма, в том числе крови, и нарушении её физико-химического составаМеханическое действие приводит к разрыву тканей, расслоению, ударному действию испарения жидкости из тканей организма. Механическое действие связано с сильным сокращением мышц, вплоть до их разрыва. Биологическое действие тока выражается в раздражении и перевозбуждении нервной системы. Световое действие может привести к поражению глаз.

Работающим с электрическими цепями необходимо соблюдать технику безопасности.

Рефлексия:

  1. Что нового вы сегодня узнали?

  2. Почему знание о действиях тока имеют важное значение в жизни человека?

Самооценка работы обучающихся: назвать представителя группы, внесшего больший вклад в работу и оценить его.

Домашнее задание :

§ 35

★ Диэлектрики примеры веществ | Информация

1.4. Диэлектрики полярные, неполярные и с ионной структурой. Диэлектрики это вещества, которые не проводят электрический ток, Ниже приведена условная классификация диэлектриков с примерами в форме. .. это Что такое ДИЭЛЕКТРИКИ?. .1 Неполярный.2 Полярный диэлектрик Примерами таких веществ являются одноатомные благородные инертные газы,. .. SA. Проводники и диэлектрики PhysBook. Диэлектриками называют вещества, которые в обычном состоянии содержат только связанные заряды. Примерами диэлектриков являются:. .. Диэлектрики их свойства, поляризация и пробивная. Диэлектриками могут быть вещества во всех агрегатных состояниях: Одним из основных примеров применения диэлектриков в электротехнической. .. Свободные связанные заряды, теория и онлайн калькуляторы. Примеры решения задач к разделу 2. Диэлектриками называются вещества, которые обычных условиях практически не проводят Согласно представлениям классической физики, диэлектриках, в отличие от проводников,. .. Диэлектрики. Свойства диэлектриков. Существуют диэлектрики газообразные газы, воздух, масла, жидкие органические вещества и твердые парафин, полиэтилен, слюда,. .. Различные виды диэлектриков. Заряды разного знака, которые входят в состав атомов или молекул, называются связанными, если они не могут перемещаться отдельно друг от друга. .. Поляризация. Согласно воззрениям классической физики диэлектрики коренным образом Однако это вовсе означает, что молекулы данных веществ не способны В качестве примеров неполярных диэлектриков, которые с успехом. .. Какие вещества называют диэлектриками? Приведите примеры. Виды диэлектриков и поведние свободных зарядов при помещении вещества во внешнее электрическое поле. Свойства, формулы, примеры, тесты.. .. Проводники, полупроводники и диэлектрики в электрическом поле. 2 проводниками? проводников. 3 Какие вещества называют диэлектриками? Приведите примеры. Диэлектрики: что это такое, примеры. ДИЭЛЕКТРИКИ изоляторы вещества, не проводящие электрического тока. Примеры диэлектриков: слюда, янтарь, каучук, сера, стекло, фарфор,. .. Диэлектрики науке и в быту. 11 июн 2018 Диэлектриками называют вещества, которые не проводят ток, или три типа материалов привели их примеры и особенности.. .. Диэлектрики: полярные, неполярные, кристаллические. Диэлектриками называют вещества, не обладающие способностью проводить электрический ток. Стоит отметить, что данное определение лишь. .. 2.1 Типы диэлектриков. Неполярные диэлектрики нейтральные состоят из, Примеры молекул неполярных и полярных веществ показаны на рис.. .. Полярные и неполярные диэлектрики Школа для электрика. Проводники – это, которых свободные заряды Ионные диэлектрики к ним относятся вещества, В качестве примеров использования.. .. Проводники и непроводники электричества урок. Физика, 8. Детальное исследование диэлектрических свойств этих веществ было В качестве примеров использования различных диэлектриков можно привести. .. 46. ДИЭЛЕКТРИКИ В ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОМ ПОЛЕ. ДВА. По способности передавать электрические заряды вещества делятся на Если показание не изменится, то данное вещество диэлектрик.. .. Электроскоп. Проводники и диэлектрики. Диэлектрики это вещество, которое, или плохо проводит электрический ток. Носители заряда в диэлектрике имеют плотность не больше. .. Диэлектрики. Виды работа. Свойства и применение. Диэлектрики – вещества с малым количеством свободных Примеры веществ: кварц Теорема Гаусса для электрического поля в диэлектриках.. .. ДИЭЛЕКТРИКИ В ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОМ ПОЛЕ. Изолятор, диэлектрик, состоит из нейтральных целом атомов или молекул. перемещаться под действием поля всему объему вещества. Различие строении проводников и диэлектриков приводит к тому, что они по разному ведут себя в электростатическом поле. ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ.

© ГБПОУ КК ПАТИС

ГБПОУ КК ПАТИС

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Краснодарского края

Приморско-Ахтарский техникум индустрии и сервиса


Адрес: 353860 г. Приморско-Ахтарск, ул. Тамаровского, 85

тел: 8 (861-43) 2-35-94, 8 (861-43) 2-18-98

Адрес сайта: http://патис.рф

Социальные сети: VK и OK

Электронная почта: [email protected]

Режим работы:

ПН — СБ: с 8.00 до 16.00

Выходные дни: ВС

Учредители

Наименование:
Министерство образования, науки и молодежной политики Краснодарского края


Адрес: 350063 г. Краснодар, ул. Рашпилевская, 23

тел: 8 (861) 298-25-73

Адрес сайта: minobr.krasnodar.ru

Электронная почта: [email protected]

Режим работы:

ПН.ВТ.СР.ЧТ. – с 09.00 до 18.00

ПТ. – с 09.00 до 17.00

Перерыв на обед: с 13.00 до 13.50

Выходные дни: СБ.ВС.



Наименование:
Департамент имущественных отношений Краснодарского края


Адрес: 350000 г. Краснодар, ул. Гимназическая, 36

Канцелярия: 8 (861) 268-24-08

Факс: 8 (861) 267-11-75

Специалист по работе с обращениями граждан - консультации, запись на прием - телефон 267-11-78

Телефон горячей линии по вопросам земельных отношений: 8 (861) 992-33-35

Адрес сайта: diok.krasnodar.ru

Электронная почта: [email protected]

Режим работы:

ПН.ВТ.СР.ЧТ. – с 09.00 до 18.00

ПТ. – с 09.00 до 17.00

Перерыв на обед ПН.ВТ.СР.ЧТ.: с 13.00 до 13.50

Перерыв на обед ПТ.: с 13.00 до 13.40

Выходные дни: СБ.ВС.

Сравнительная характеристика проводников, полупроводников и диэлектриков

2. Собственные полупроводники – это химически чистые полупроводники (типичные и наиболее часто используемые в технике химически чистые германий и кремний). Их проводимость называют собственной.

Кристаллы чистых полупроводников имеют решетку типа решетки алмаза, в которой четыре валентных электрона каждого атома связаны с такими же электронами соседних атомов химическими парноэлектронными связями. (ковалентная связь).

Если повышать температуру, то тепловые колебания решетки

могут привести к разрыву таких связей и часть электронов отщепляется, становясь свободными. На освободившееся от электрона места – дырку (белый кружочек на рисунке) – может переместиться соседний электрон. Таким образом, в кристаллах чистых полупроводников наблюдается электронно-дырочная проводимость.

Движение электронов и дырок в отсутствие электрического тока хаотическое. Если же на кристалл наложить электрическое поле, то электроны начнут двигаться против поля, а дырки – вдоль поля.

Проводимость чистого полупроводника, обусловленная движением электронов, называют проводимостью n- типа, обусловленную упорядоченным движением дырок – проводимостью р-типа.

3. Определение: Полупроводники, проводимость которых резко увеличивается при внедрении в него примесей (атомов посторонних элементов) называются примесными полупроводниками.

Если проводимость возрастает за счет свободных электронов, то имеет место электронная проводимость. Примеси, являющиеся источниками электронов, называют донорами.

Электронная проводимость наблюдается в полупроводниках с примесью, валентность которой на единицу больше валентности основных атомов.

Если проводимость возрастает за счет движения дырок, о имеет место дырочная проводимость и примеси, поставляющие в полупроводник дырки, называют акцепторами.

Дырочная проводимость наблюдается в полупроводниках с примесью, валентность которой меньше на единицу валентности основных атомов.

Проводники, полупроводники и непроводники электричества

Тип урока: урок открытия нового знания.

Используемые технологии: здоровьесбережения, информационно-коммуникационные, развития критического мышления, педагогики сотрудничества, создания проблемной ситуации.

Цели: познакомить учащихся с проводниками, полупроводниками и диэлектриками; научить объяснять различные электрические явления на основе электронной теории.

Формируемые УУД: предметные: научиться объяснять понятия проводник, полупроводник, диэлектрик с точки зрения электронной теории проводимости; использовать полученные знания в повседневной жизни; метапредметные: формировать представления о материальности мира и строении вещества как вида материи; прогнозировать результат и уровень усвоения учебного материала; выделять и осознавать то, что уже усвоено и что еще подлежит усвоению; оценивать качество усвоения материала; анализировать и синтезировать знания; устанавливать причинно-следственные связи; строить логическую цепь рассуждений; структурировать знания; личностные: формирование представлений о возможности познания мира.

Приборы и материалы: слайды и плакаты, демонстрирующие различия проводников, полупроводников и диэлектриков.

Ход урока

I. Организационный момент

(Учитель и ученики приветствуют друг друга, выявляются отсутствующие.)

II. Актуализация знаний. Проверка домашнего задания

(Выступают ученики, подготовившие доклады. Учитель проводит фронтальный опрос по вопросам и заданиям учебника. Несколько учеников выполняют индивидуальные задания по карточкам.)

Карточка 1

1. На стержень электроскопа насажен полый металлический шар, в который помещают эбонитовую палочку, обернутую мехом. Палочку вынимают, а мех остается внутри шара. Что произойдет с листочками электроскопа? Почему?

2. Алюминиевой палочке сообщили положительный заряд. Что произошло с некоторыми атомами алюминия?

Карточка 2

1. Как можно при помощи электроскопа, стеклянной палочки и кусочка шелка определить знак заряда некоторого тела?

2. Какой заряд появится на конце незаряженной металлической палочки, если к ней поднести положительно заряженный шарик? Отрицательно заряженный шарик? Объясните, почему это происходит.

Карточка 3

1. Почему электроскоп разряжается, если его шарика коснуться пальцами?

2. После соприкосновения двух разноименно заряженных металлических шаров они стали электрически нейтральными. Можно ли утверждать, что заряды исчезли? Какие изменения произошли внутри шаров с некоторыми их атомами?

III. Изучение нового материала

(Выступают ученики, подготовившие доклады.)

— Рассмотрим разделение веществ по их способности передавать заряды.

1. Проводниками называют тела, через которые электрический заряд может передаваться от заряженного тела к незаряженному. К хорошим проводникам относятся металлы, растворы кислот, щелочей, солей и т. д.

2. Непроводниками (диэлектриками) называют тела, через которые электрические заряды не могут проходить от заряженного тела к незаряженному. Диэлектриками являются фарфор, эбонит, стекло, резина, пластмассы, воздух и др.

3. Промежуточный класс веществ называют полупроводники. Это оксиды и сульфиды металлов, германий, кремний, некоторые органические вещества.

Интенсивность передачи электрических зарядов у полупроводников зависит от внешних факторов — она увеличивается с повышением температуры, при воздействии света или потока быстрых частиц, введении специальных примесей.

Именно проводящие материалы используются для передачи электрической энергии потребителям, а с помощью веществ- диэлектриков электрические приборы становятся безопасными в повседневном использовании.

Полупроводниковые материалы нашли очень широкое применение. Их используют для изготовления транзисторов, диодов, тиристоров и других элементов, которые составляют основу микросхем различной электроники, включая компьютеры, телефоны, планшеты и пр.

(Учитель демонстрирует опыт с перемещением заряда с одного электроскопа на другой при помощи металлической проволоки на изолирующей ручке. Затем проводит этот же эксперимент, используя вместо проволоки стеклянную или эбонитовую палочку.)

(При отсутствии оборудования учитель демонстрирует учащимся анимационные ролики 67 “Перемещение электрических зарядов” и 68 “Проводники и диэлектрики” из электронного приложения к учебнику.)

— Почему стрелка электрометра опустилась?

(Ученики читают текст на с. 93, 94 учебника в разделе “Это любопытно...” и отвечают на вопросы.)

— Какие виды проводимости присущи полупроводникам?

— Что называют “дырками” в полупроводниках?

— Зачем в полупроводники вводят дополнительные примеси?

— Что такое полупроводниковый диод?

— В чем заключается основная особенность полупроводникового диода?

IV. Закрепление изученного материала

(Ученики отвечают на вопросы.)

— На какие классы делятся вещества по их способности передавать заряды?

— Приведите примеры веществ, относящихся к проводникам, полупроводникам, диэлектрикам.

— Почему стержень электроскопа всегда делают металлическим?

— Является ли проводником тело человека?

— Почему на проводах электроприборов всегда есть защитный изоляционный слой?

V. Рефлексия

(Ученики оценивают свою работу на уроке и качество усвоения материала, записав свое мнение об уроке.)

Каждый ученик записывает свое мнение об уроке, его материале, форме, своих успехах, настроении (в любой форме) и кладет записку в мешочек. Затем учитель зачитывает несколько записок. Учитель и ученики их комментируют, подводят общий итог урока.

Домашнее задание

1. § 31 учебника, вопросы к параграфу.

2. Выполнить упр. 22 на с. 93 учебника.

3. Сборник задач В.И. Лукашика, Е.В. Ивановой: № 1194, 1199, 1200.

Классификация диэлектриков

Электроизоляционными материалами или диэлектриками называются вещества, с помощью которых осуществляется изоляция элементов или частей электрооборудования, находящихся под разными электрическими потенциалами. По сравнению с проводниковыми материалами (проводниками) диэлектрики обладают значительно большим электрическим сопротивлением. Характерным свойством диэлектриков является возможность создания в них сильных электрических полей и накопления электрической энергии. Это свойство диэлектриков используется в электрических конденсаторах и других устройствах.
Согласно агрегатному состоянию диэлектрики делятся на газообразные, жидкие и твердые. Особенно большой является группа твердых диэлектриков (высокополимеры, пластмассы, керамика и др.). Согласно химическому составу диэлектрики делятся на органические и неорганические. Основным элементом в молекулах всех органических диэлектриков является углерод. В неорганических диэлектриках углерода не содержится. Наибольшей нагревостойкостью обладают неорганические диэлектрики (слюда, керамика и др.).
По способу получения диэлектрики делятся на естественные (природные) и синтетические. Наиболее многочисленной является группа синтетических электроизоляционных материалов. В результате органического синтеза могут быть созданы диэлектрики с заданным комплексом необходимых электрических и физико-химических свойств. Поэтому группа синтетических электроизоляционных материалов имеет очень широкую область применения в электротехнике.
С точки зрения строения молекул диэлектрики обычно делят на нейтральные и полярные.
Нейтральные диэлектрики состоят из электрически нейтральных атомов и молекул, которые до воздействия на них электрического поля не обладают электрическими моментами. Нейтральные атомы и молекулы приобретают электрические моменты только под действием электрического поля — в процессе деформационных поляризаций. Среди нейтральных диэлектриков иногда выделяют группу ионных кристаллических диэлектриков (слюда, кварц, отдельные виды керамики и др.), в которых каждая пара ионов составляет нейтральную частицу — молекулу. Ионы располагаются в узлах кристаллической решетки. Каждый ион находится в колебательном тепловом движении около центра равновесия — узла кристаллической решетки.
Полярные или дипольные диэлектрики состоят преимущественно из полярных молекул — диполей. Последние вследствие асимметрии своего строения обладают начальным электрическим моментом (до воздействия электрического поля). При воздействии электрического поля полярные молекулы ориентируются, стараясь расположить свои оси в направлении электрического поля.
Полярные диэлектрики отличаются повышенными значениями диэлектрической проницаемости e и несколько повышенной проводимостью и гигроскопичностью по сравнению с нейтральными диэлектриками.

Нейтральными диэлектриками являются водород, бензол, четыреххлористый углерод, полиэтилен, полистирол, парафин и др. К полярным диэлектрикам относятся касторовое масло, совол, совтол, бакелиты, галовакс и др. Иногда выделяют еще группу слабо полярных диэлектриков, молекулы которых обладают относительно небольшим начальным электрическим моментом. К слабо полярным диэлектрикам можно отнести совтол, поливинилхлорид, многие кремнийорганические электроизоляционные материалы и др.

На рис. 5-1 и 5-5 представлены типичные температурные зависимости ε и tgδ нейтрального и полярного жидких диэлектриков.

Многочисленную группу твердых диэлектриков обычно делят на ряд подгрупп в зависимости от их состава, структуры и технологических особенностей этих материалов. Так, выделяют керамические диэлектрики, воскообразные, пленочные, минеральные и др.

 

Зависимость e от температуры для электроизоляционных жидкостей.
1 — нейтральная жидкость; 2 — полярная жидкость.

Рис. 5.1

Учебное пособие по физике: проводники и изоляторы

Поведение заряженного объекта зависит от того, сделан ли объект из проводящего или непроводящего материала. Проводники - это материалы, которые позволяют электронам свободно перемещаться от частицы к частице. Объект, сделанный из проводящего материала, позволяет переносить заряд по всей поверхности объекта. Если заряд передается объекту в определенном месте, этот заряд быстро распределяется по всей поверхности объекта.Распределение заряда - это результат движения электронов. Поскольку проводники позволяют электронам переноситься от частицы к частице, заряженный объект всегда будет распределять свой заряд до тех пор, пока общие силы отталкивания между избыточными электронами не будут сведены к минимуму. Если заряженный проводник касается другого объекта, проводник может даже передать свой заряд этому объекту. Передача заряда между объектами происходит легче, если второй объект сделан из проводящего материала. Проводники позволяют переносить заряд за счет свободного движения электронов.


В отличие от проводников, изоляторы представляют собой материалы, которые препятствуют свободному потоку электронов от атома к атому и от молекулы к молекуле. Если заряд передается на изолятор в данном месте, избыточный заряд останется в исходном месте зарядки. Частицы изолятора не позволяют электронам свободно течь; впоследствии заряд редко распределяется равномерно по поверхности изолятора.

Хотя изоляторы не используются для передачи заряда, они играют важную роль в электростатических экспериментах и ​​демонстрациях.На изолирующие объекты часто устанавливают токопроводящие объекты. Такое расположение проводника поверх изолятора предотвращает передачу заряда от проводящего объекта к его окружению. Такое расположение также позволяет ученику (или учителю) манипулировать проводящим объектом, не касаясь его. Изолятор служит ручкой для перемещения проводника на лабораторном столе. Если эксперименты по зарядке проводятся с алюминиевыми банками, то банки следует устанавливать на чашки из пенополистирола.Чашки служат изолятором, не позволяя банкам разряжаться. Чашки также служат ручками, когда возникает необходимость перемещать банки по столу.


Примеры проводов и изоляторов

Примеры проводников включают металлы, водные растворы солей (т.е. ионных соединений, растворенных в воде), графит и человеческое тело. Примеры изоляторов включают пластмассы, пенополистирол, бумагу, резину, стекло и сухой воздух.Разделение материалов на категории проводников и изоляторов - деление несколько искусственное. Более уместно думать о материалах как о размещенных где-то в континууме. Те материалы, которые являются сверхпроводниками (известные как сверхпроводники ), будут размещены на конце, а наименее проводящие материалы (лучшие изоляторы) будут размещены на другом конце. Металлы будут помещены рядом с наиболее проводящим концом, а стекло - на противоположном конце континуума.Электропроводность металла может быть в миллион триллионов раз больше, чем у стекла.


Среди проводников и изоляторов можно найти человеческое тело где-то ближе к проводящей стороне середины. Когда тело приобретает статический заряд, оно имеет тенденцию распределять этот заряд по поверхности тела. Учитывая размер человеческого тела по сравнению с размерами типичных объектов, используемых в электростатических экспериментах, потребуется аномально большое количество избыточного заряда, прежде чем его эффект станет заметным.Воздействие избыточного заряда на тело часто демонстрируется с помощью генератора Ван де Граафа. Когда ученик кладет руку на статический мяч, избыточный заряд мяча передается человеческому телу. Будучи проводником, избыточный заряд мог течь к человеческому телу и распространяться по всей поверхности тела, даже по прядям волос. Когда отдельные пряди волос становятся заряженными, они начинают отталкиваться друг от друга. Стремясь дистанцироваться от своих одинаково заряженных соседей, пряди волос начинают подниматься вверх и наружу - поистине пробуждающий волосы опыт.

Многие знакомы с влиянием влажности на накопление статического заряда. Вы, вероятно, заметили, что дни с плохой прической, удары дверной ручки и статическая одежда наиболее распространены в зимние месяцы. Зимние месяцы, как правило, самые засушливые в году, когда уровень влажности в воздухе падает до более низких значений. Вода имеет свойство постепенно удалять излишки заряда с предметов. Когда влажность высока, человек, приобретающий избыточный заряд, будет иметь тенденцию терять этот заряд молекулам воды в окружающем воздухе.С другой стороны, сухой воздух более способствует накоплению статического заряда и более частым поражениям электрическим током. Поскольку уровни влажности, как правило, меняются изо дня в день и от сезона к сезону, ожидается, что электрические эффекты (и даже успех электростатических демонстраций) могут меняться изо дня в день.


Распределение заряда через движение электронов

Предсказание направления движения электронов в проводящем материале - это простое применение двух фундаментальных правил взаимодействия зарядов.Противоположности притягиваются, а предпочтения отталкиваются. Предположим, что какой-то метод используется для передачи отрицательного заряда объекту в заданном месте. В том месте, где передается заряд, имеется избыток электронов. То есть множество атомов в этой области имеют больше электронов, чем протонов. Конечно, есть ряд электронов, которые можно рассматривать как , вполне удовлетворенные , поскольку есть сопутствующий положительно заряженный протон, удовлетворяющий их притяжению к противоположному.Однако так называемые избыточные электроны отталкивают друг друга и предпочитают больше места. Электроны, как и люди, хотят манипулировать своим окружением, чтобы уменьшить эффекты отталкивания. Поскольку эти избыточные электроны присутствуют в проводнике, их способность мигрировать в другие части объекта практически не мешает. И это именно то, что они делают. Чтобы уменьшить общие эффекты отталкивания внутри объекта, происходит массовая миграция избыточных электронов по всей поверхности объекта.Избыточные электроны мигрируют, чтобы дистанцироваться от своих отталкивающих соседей. В этом смысле говорят, что избыточный отрицательный заряд распространяется по поверхности проводника.

Но что будет, если проводник приобретет избыток положительного заряда? Что, если электроны удаляются из проводника в данном месте, что дает объекту общий положительный заряд? Если протоны не могут двигаться, как может избыток положительного заряда распространяться по поверхности материала? Хотя ответы на эти вопросы не так очевидны, они все же включают довольно простое объяснение, которое снова основывается на двух фундаментальных правилах взаимодействия зарядов.Противоположности притягиваются, а предпочтения отталкиваются. Предположим, что проводящий металлический шар заряжен с левой стороны и передал избыточный положительный заряд. (Конечно, это требует, чтобы электроны были удалены из объекта в месте зарядки.) Множество атомов в области, где происходит зарядка, потеряли один или несколько электронов и имеют избыток протонов. Дисбаланс заряда в этих атомах создает эффекты, которые можно рассматривать как нарушение баланса заряда во всем объекте.Присутствие этих избыточных протонов в данном месте притягивает электроны от других атомов. Можно представить, что электроны в других частях объекта вполне удовлетворены, , балансом заряда, который они испытывают. Тем не менее, всегда будут какие-то электроны, которые будут чувствовать притяжение избыточных протонов на некотором расстоянии. Говоря человеческими словами, мы можем сказать, что эти электроны притягиваются любопытством или верой в то, что трава зеленее по ту сторону забора. На языке электростатики мы просто утверждаем, что противоположности притягиваются - избыточные протоны, а также соседние и далекие электроны притягиваются друг к другу.Протоны ничего не могут поделать с этим притяжением, поскольку они связаны в ядрах своих собственных атомов. Тем не менее, электроны внутри атомов слабо связаны; и находясь в проводнике, они могут двигаться. Эти электроны перемещаются за избыточными протонами, оставляя собственные атомы со своим собственным избыточным положительным зарядом. Эта миграция электронов происходит по всей поверхности объекта, пока общая сумма эффектов отталкивания между электронами по всей поверхности объекта не будет сведена к минимуму.


Мы хотели бы предложить ... Иногда просто прочитать об этом недостаточно. Вы должны с ним взаимодействовать! И это именно то, что вы делаете, когда используете один из интерактивных материалов The Physics Classroom. Мы хотели бы предложить вам совместить чтение этой страницы с использованием нашего интерактивного модуля «Поляризация алюминиевых банок». Вы можете найти его в разделе Physics Interactives на нашем сайте. Интерактивный модуль Aluminium Can Polarization Interactive помогает учащемуся визуализировать перегруппировку зарядов внутри проводника при приближении заряженного объекта.

Проверьте свое понимание

Используйте свое понимание заряда, чтобы ответить на следующие вопросы. По завершении нажмите кнопку, чтобы просмотреть ответы.

1. Одна из этих изолированных заряженных сфер - медь, а другая - резина. На диаграмме ниже показано распределение избыточного отрицательного заряда по поверхности двух сфер. Обозначьте, что есть, и поддержите свой ответ объяснением.

2. Какие из следующих материалов, вероятно, будут иметь более проводящие свойства, чем изолирующие свойства? _____ Объясните свои ответы.

а. резина

г. алюминий

г. серебро

г.пластик

e. влажная кожа

3. Проводник отличается от изолятора тем, что провод ________.

а. имеет избыток протонов

г. имеет избыток электронов

г. может заряжаться, а изолятор не может

г. имеет более быстро движущиеся молекулы

e.не имеет нейтронов, мешающих потоку электронов

ф. ни один из этих

4. Предположим, что проводящая сфера каким-то образом заряжена положительно. Изначально заряд размещается на левой стороне сферы. Тем не менее, поскольку объект является проводящим, заряд равномерно распространяется по поверхности сферы. Равномерное распределение заряда объясняется тем, что ____.

а. заряженные атомы в месте заряда движутся по поверхности сферы

г. избыточные протоны перемещаются от места заряда к остальной части сферы

г. избыточные электроны от остальной части сферы притягиваются к избыточным протонам

5. Когда цистерна с нефтью прибыла в пункт назначения, она готовится слить свое топливо в резервуар или цистерну.Часть подготовки включает в себя соединение кузова цистерны металлическим проводом с землей. Предложите причину, почему это делается.

Диэлектрические свойства - материалы, типы, примеры и применение

Что такое диэлектрический материал?

Диэлектрический материал плохо проводит электричество i.е, изолятор, что означает, что при приложении напряжения ток не может проходить через материал. Однако в атомном масштабе некоторые корректировки все же происходят. Он поляризован, когда на диэлектрическую поверхность подается напряжение. Поскольку атомы состоят из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов, поляризация - это эффект, который слегка смещает электроны в сторону положительного напряжения. Они не перемещаются достаточно далеко, чтобы создать электрический ток через материал - сдвиг микроскопический, но имеет очень важное влияние, особенно при работе с конденсаторами.

После удаления источника напряжения из материала он либо возвращается в свое исходное неполяризованное состояние, либо остается поляризованным, если молекулярные связи материала слабые. Различие между диэлектрическими элементами и изоляторами не очень хорошо известно. Полностью диэлектрические материалы - это изоляторы, но тот, который легко поляризуется, является хорошим диэлектриком.

[Изображение будет загружено в ближайшее время]

Диэлектрическая постоянная

Диэлектрическая постоянная - это способность объекта сохранять столько энергии в форме электрического поля, сколько в той степени, в которой вещество концентрирует электрический поток.Его также можно рассматривать как отношение диэлектрической проницаемости объекта к диэлектрической проницаемости свободного пространства.

Типы диэлектрических материалов

Диэлектрики сгруппированы по типу молекулы, присутствующей в материале. Есть два типа диэлектриков - неполярный диэлектрик и полярный диэлектрик.

Полярный диэлектрик

Центр масс положительных частиц в полярных диэлектриках не совпадает с центром масс отрицательных частиц. Здесь есть дипольный момент.Форма молекул асимметрична. При приложении электрического поля молекулы выравниваются с электрическим полем. Случайный дипольный момент наблюдается, когда электрическое поле убирается, и общий дипольный момент в молекулах становится равным нулю.

Пример: h3O, CO2.

Неполярный диэлектрик

Центр масс положительных и отрицательных частиц совпадает внутри неполярных диэлектриков. У этих молекул нет дипольного момента. Эти молекулы имеют форму симметрии.

Пример: h3, O2, N2.

Пример диэлектрического материала

Диэлектрическим материалом может быть вакуум, твердые вещества, жидкости и газы.

  • Керамика, бумага, слюда, стекло и т. Д. Являются некоторыми примерами твердых диэлектрических материалов.

  • Дистиллированная вода, трансформаторное масло и т. Д. Являются жидкими диэлектрическими материалами.

  • Диэлектрические газы - это азот, сухой воздух, гелий, различные оксиды металлов и т. Д. Идеальный вакуум также является диэлектриком.

Применение диэлектрического материала

  • Диэлектрики используются в конденсаторах для хранения энергии.

  • В диэлектрическом резонаторе генератора используется керамический диэлектрик.

  • Диэлектрические материалы с высокой диэлектрической проницаемостью используются для улучшения характеристик полупроводникового прибора.

  • Минеральные масла используются в качестве диэлектрической жидкости в электрических трансформаторах и помогают в процессе охлаждения.

  • Электреты, специально обработанный диэлектрический материал, служат электростатическим эквивалентом магнитов.

  • Пластиковые пленки использовались в качестве пленок в различных областях, таких как изоляция конденсатора между фольгами и изоляция пазов во вращающихся электрических машинах.

  • Сегодня жидкие диэлектрики, в основном углеводородные минеральные масла, используются в основном в качестве изолирующей и охлаждающей среды для трансформаторов, заземляющих реакторов, шунтирующих реакторов, реостатов и т. Д.

Что такое диэлектрические свойства?

Подобно идеальному конденсатору, диэлектрик накапливает и рассеивает электрическую энергию. Основные свойства диэлектрического материала включают электрическую восприимчивость, диэлектрическую поляризацию, диэлектрическую дисперсию, диэлектрическую релаксацию, настраиваемость и т. Д.

Электрическая восприимчивость: электрическая восприимчивость измеряет, насколько легко диэлектрический материал будет поляризован под действием электрического поля. Эта величина также определяет электрическую проницаемость материала.

Диэлектрическая поляризация: Электрический дипольный момент является мерой разделения отрицательных и положительных зарядов в системе. Связь между моментом диполя (M) и электрическим полем (E) приводит к появлению диэлектрических свойств. Когда приложенное электрическое поле снимается, атом возвращается в исходное состояние. Это происходит с экспоненциальным спадом. Время, необходимое атому для достижения исходного состояния, называется временем релаксации.

Пробой диэлектрика: Когда применяются более сильные электрические поля, изолятор начинает проводить и действовать как проводник.В этих условиях диэлектрические материалы теряют свои диэлектрические свойства. Это явление называется диэлектрическим пробоем. Это необратимый процесс. Это приводит к разрушению диэлектрического материала.

Диэлектрическая дисперсия: P (t) - максимальная поляризация, достигаемая диэлектриком.

P (t) = P [1-exp (-t / tr)]

tr - время релаксации для определенного процесса поляризации,

Период релаксации зависит от различных механизмов поляризации.Электронная поляризация, за которой следует ионная поляризация, происходит очень быстро. Поляризация ориентации медленнее, чем ионная поляризация. Поляризация пространственных зарядов происходит очень медленно.

Интересные факты

Что такое диэлектрический материал? - Определение с сайта WhatIs.com

От

Диэлектрический материал - это вещество, которое плохо проводит электричество, но эффективно поддерживает электростатическое поле. Если ток между противоположными полюсами электрического заряда сведен к минимуму, в то время как электростатические линии потока не прерываются и не прерываются, электростатическое поле может накапливать энергию.Это свойство полезно в конденсаторах, особенно на радиочастотах. Диэлектрические материалы также используются при строительстве линий передачи радиочастот.

На практике большинство диэлектрических материалов твердые. Примеры включают фарфор (керамику), слюду, стекло, пластмассы и оксиды различных металлов. Некоторые жидкости и газы могут служить хорошими диэлектрическими материалами. Сухой воздух является отличным диэлектриком и используется в конденсаторах переменной емкости и некоторых типах линий передачи. Дистиллированная вода - хороший диэлектрик.Вакуум - исключительно эффективный диэлектрик.

Важным свойством диэлектрика является его способность поддерживать электростатическое поле, рассеивая минимальную энергию в виде тепла. Чем ниже диэлектрические потери (доля энергии, теряемой в виде тепла), тем более эффективным является диэлектрический материал. Еще одним соображением является диэлектрическая постоянная , степень, в которой вещество концентрирует электростатические линии потока. Вещества с низкой диэлектрической проницаемостью включают идеальный вакуум, сухой воздух и наиболее чистые сухие газы, такие как гелий и азот.Материалы с умеренной диэлектрической проницаемостью включают керамику, дистиллированную воду, бумагу, слюду, полиэтилен и стекло. Оксиды металлов, как правило, обладают высокими диэлектрическими постоянными.

Основным преимуществом веществ с высокой диэлектрической постоянной, таких как оксид алюминия, является тот факт, что они позволяют производить дорогостоящие конденсаторы с небольшим физическим объемом. Но эти материалы, как правило, не способны противостоять электростатическим полям, столь же сильным, как вещества с низкой диэлектрической проницаемостью, такие как воздух.Если напряжение на диэлектрическом материале становится слишком большим, то есть если электростатическое поле становится слишком сильным, материал внезапно начинает проводить ток. Это явление называется пробоем диэлектрика . В компонентах, в которых в качестве диэлектрической среды используются газы или жидкости, это состояние меняется на противоположное, если напряжение падает ниже критической точки. Но в компонентах, содержащих твердые диэлектрики, пробой диэлектрика обычно приводит к необратимым повреждениям.

Последнее обновление: ноябрь 2010 г.

КОНДЕНСАТОРЫ И ДИЭЛЕКТРИКИ

КОНДЕНСАТОРЫ И ДИЭЛЕКТРИКИ

Конденсатор - это набор проводников, который используется для хранения электрического заряжать.Очень простой конденсатор представляет собой изолированный металлический шар. Потенциал шара радиусом R и зарядом Q равно

(27,1)

Уравнение (27.1) показывает, что потенциал сферы пропорционален зарядить Q на проводнике. В целом это верно для любой конфигурации проводники. Это отношение можно записать как

. (27,2)

где C называется емкостью системы проводников.Единица измерения емкости - фарад (Ф). Емкость металлический шар равен

(27,3)

Другой пример конденсатора - система, состоящая из двух параллельных металлических тарелки. В главе 26 было показано, что разность потенциалов между двумя пластины области A, расстояние разделения d, и с зарядами + Q и -Q, задается по

(27.4)

Используя определение емкости (уравнение (27.2)), емкость этого в системе можно рассчитать:

(27,5)

Уравнение (27.2) показывает, что заряд конденсатора пропорционален емкости C и потенциалу V. Для увеличения количества хранимого заряда на конденсаторе, сохраняя постоянный потенциал (напряжение), емкость конденсатор нужно будет увеличить. Поскольку емкость параллельного пластинчатый конденсатор пропорционален площади пластины А и обратно пропорционален на расстояние d между пластинами, этого можно добиться, увеличив площадь поверхности A и / или уменьшение разделительного расстояния d.Эти большие конденсаторы обычно изготавливаются из двух параллельных листов алюминизированной фольги, несколько дюймов в ширину и несколько метров в длину. Листы располагаются очень близко вместе, но удерживаемый от соприкосновения тонким листом пластика, зажатым между их. Весь бутерброд накрывают еще одним листом пластика и скручивают. вверх, как рулон туалетной бумаги.

Пример: Задача 27.7

Трубка счетчика Гейгера состоит из тонкой прямой проволоки. окружен коаксиальной проводящей оболочкой.Диаметр проволоки 0,0025 см, оболочка - 2,5 см. Длина трубки 10 см. Что такое емкость трубки счетчика Гейгера?

Рисунок 27.1. Схема счетчика Гейгера.

Задача будет решена в предположении, что электрическое поле генерируется бесконечно длинной линией заряда. Схематический вид сбоку трубы показан на рисунке 27.1. Радиус провода r w , радиус цилиндра r c , длина счетчика L, а заряд на проводе + Q.Электрическое поле в области между проволоку и цилиндр можно рассчитать по закону Гаусса. Электрическое поле в этой области будет иметь радиальное направление и его величина будет зависеть только от на радиальном расстоянии r. Рассмотрим цилиндр длиной L и радиусом r показано на рисунке 27.1. Электрический поток [фи] через поверхность этого цилиндр равен

(27,6)

Согласно закону Гаусса, поток [Phi] равен вложенному заряду, разделенному Автор [epsilon] 0 .Следовательно,

(27,7)

Электрическое поле E (r) можно получить с помощью уравнения (27.7):

(27,8)

Разность потенциалов между проводом и цилиндром может быть получена следующим образом: интегрируя электрическое поле E (r):

(27,9)

Используя уравнение (27.2), можно рассчитать емкость трубки Гейгера:

(27.10)

Подставляя значения для r w , r c и L в ур.(27.10) получаем

(27.11)

Символ конденсатора показан на рисунке 27.2. Конденсаторы могут быть соединены вместе; они могут быть соединены последовательно или параллельно. Фигура 27.3 показаны два конденсатора с емкостью C 1 и C 2 , подключены параллельно. Разность потенциалов на обоих конденсаторах должна быть равно и, следовательно,

(27.12)

Рисунок 27.2. Символ конденсатора. Рисунок 27.3. Два конденсатора подключены параллельно.

Используя уравнение (27.12), можно рассчитать общий заряд обоих конденсаторов

(27,13)

Уравнение (27.13) показывает, что полный заряд конденсаторной системы, показанной на Рисунок 27.3 пропорционален разности потенциалов в системе. В два конденсатора на рисунке 27.3 можно рассматривать как один конденсатор с емкость C, где C относится к C 1 и C 2 в следующим образом

(27.14)

На рисунке 27.4 показаны два конденсатора емкостью C 1 и С 2 , соединены последовательно. Предположим, что разность потенциалов на C 1 равно [Delta] V 1 , а разность потенциалов на C 2 представляет собой [Delta] V 2 . Заряд Q на верхней пластине вызовет заряд -Q на нижней пластине C 1 . Поскольку электрический заряд сохраняется, заряд на верхней пластине C 2 должен быть равен Q.Таким образом, заряд на нижней пластине C 2 равен -Q. В разность напряжений на C 1 определяется как

(27.15)

а разница напряжений на C 2 равна

(27.16)

Рисунок 27.4. Два конденсатора соединены последовательно. Дана общая разница напряжений на двух конденсаторах. по

(27,17)

Уравнение (27.17) снова показывает, что напряжение на двух конденсаторах, соединены последовательно, пропорциональна заряду Q. Система действует как одиночный конденсатор C, емкость которого может быть получена из следующих формула

(27.18)

Пример: Задача 27.10

Многопластинчатый конденсатор, используемый, например, в радиоприемниках, состоит из четырех параллельные пластины, расположенные одна над другой, как показано на рисунке 27.5. Площадь каждой пластины - А, а расстояние между соседними пластинами - d.Что это емкость этого устройства?

Рисунок 27.5. Многопластинчатый конденсатор.

Многоканальный конденсатор, показанный на рисунке 27.5, эквивалентен трем идентичным конденсаторы, подключенные параллельно (см. рисунок 27.6). Емкость каждого из три конденсатора равны и равны

(27,19)

Полная емкость многопластинчатого конденсатора может быть рассчитана с помощью уравнение (27.14):

(27.20)

Рисунок 27.6. Схема многопластинчатого конденсатора, показанного на рисунке 27.5.

Три конденсатора, емкостью C 1 = 2,0 мкФ, C 2 = 5,0 мкФ и C 3 = 7,0 мкФ, первоначально заряжаются до 36 В подключив каждую на несколько мгновений к батарее на 36 В. Батарея тогда сняты и заряженные конденсаторы включены в замкнутую последовательную цепь, с положительной и отрицательной клеммами, соединенными, как показано на Рисунке 27.7. Что будет окончательный заряд на каждом конденсаторе? Какое будет напряжение на точки PP '?

Рисунок 27.7. Проблема 27.13.

Начальные заряды на каждом из трех конденсаторов, q 1 , q 2 и q 3 , равны

(27.21)

После подключения трех конденсаторов заряд перераспределится. Заряды на трех конденсаторах после того, как система успокоится, равны Q 1 , Q 2 и Q 3 .Поскольку заряд сохраняется количество, существует связь между q 1 , q 2 и q 3 , и Q 1 , Q 2 , и Q 3 :

(27.22)

Напряжение между P и P 'можно выразить через C 3 и Q 3 , или в терминах C 1 , C 2 , Q 1 и Q 2 :

(27.23)

и

(27.24)

Используя уравнение (27.22), следующие выражения для Q 1 и Q 2 можно получить:

(27,25)

(27.26)

Подставляя уравнение (27,25) и уравнение (27,26) в уравнение (27,24), получаем

(27.27)

Комбинируя уравнение (27.27) и уравнение (27.23), Q 3 можно выразить через известные переменные:

(27.28)

Подставляя известные значения емкости и начальных зарядов, мы получить

(27.29)

Напряжение на P и P 'можно найти, объединив уравнения (27.29) и уравнение (27.23):

(27.30)

Заряды конденсатора 1 и конденсатора 2 равны

. (27.31)

(27.32)

Если пространство между пластинами конденсатора заполнено изолятором, емкость конденсатора будет случайной по сравнению с ситуацией, в которой между пластинами есть вакуум.Изменение емкости вызвано изменение электрического поля между пластинами. Электрическое поле между пластины конденсатора будут создавать дипольные моменты в материале между тарелки. Эти наведенные дипольные моменты уменьшат электрическое поле в область между пластинами. Материал, в котором наведенный дипольный момент равен линейно пропорциональный приложенному электрическому полю называется линейным диэлектрик . В материалах этого типа полное электрическое поле между обкладки конденсатора E связаны с электрическим полем E free , которое существовал бы без диэлектрика:

(27.33)

где каппа называется диэлектрической проницаемостью. Поскольку финальный электрический поле E никогда не может превышать свободное электрическое поле E free , диэлектрическая проницаемость [каппа] должна быть больше 1.

Разность потенциалов на конденсаторе пропорциональна электрическому поле между пластинами. Поскольку наличие диэлектрика снижает напряженности электрического поля, это также уменьшит разность потенциалов между обкладками конденсатора (если общий заряд на обкладках сохраняется константа):

(27.34)

Емкость C системы с диэлектриком обратно пропорциональна разность потенциалов между пластинами и связана с емкостью C свободный конденсатора без диэлектрика следующим образом

(27,35)

Поскольку [каппа] больше 1, емкость конденсатора может быть значительно увеличивается за счет заполнения пространства между обкладками конденсатора диэлектрик с большой каппа.

Электрическое поле между двумя обкладками конденсатора представляет собой векторную сумму поля, создаваемые зарядами на конденсаторе, и поле, создаваемое поверхностные заряды на поверхности диэлектрика. Создаваемое электрическое поле зарядами на обкладках конденсатора (плотность заряда [sigma] бесплатно ) выдается

(27,36)

Полагая плотность заряда на поверхности диэлектрика равной [sigma] bound , поле, создаваемое этими связанными зарядами, равно на номер

(27.37)

Электрическое поле между пластинами равно E free / [каппа] и таким образом

(27.38)

Подставляя уравнение (27,36) и уравнение (27,37) в уравнение (27,38), получаем

(27.39)

или

(27,40)

Пример: задача 27.19

Конденсатор с параллельными пластинами с площадью пластин A и разделительным расстоянием d содержит пластину диэлектрика толщиной d / 2 (см. рисунок 27.8) и диэлектрический постоянная каппа. Разность потенциалов между пластинами составляет ΔV.

а) По заданным величинам найти электрическое поле в пустом область пространства между пластинами.

б) Найдите электрическое поле внутри диэлектрика.

в) Найдите плотность связанных зарядов на поверхности диэлектрика.

Рисунок 27.8. Проблема 27.19.

а) Предположим, что электрическое поле в конденсаторе без диэлектрика равно к E 0 .Электрическое поле в диэлектрике E d равно связано со свободным электрическим полем через диэлектрическую проницаемость [каппа]:

(27,41)

Разность потенциалов между пластинами может быть получена путем интегрирования электрическое поле между пластинами:

(27,42)

Таким образом, электрическое поле в пустой области равно

(27,43)

б) Электрическое поле в диэлектрике можно найти, комбинируя ур.(27,41) и (27.43):

(27,44)

c) Плотность свободного заряда [сигма] free равна

(27,45)

Плотность связанного заряда связана с плотностью свободного заряда через следующее отношение

(27,46)

Комбинируя уравнение (27.45) и уравнение (27.46), получаем

(27,47)

Электрическое поле в «пустом» конденсаторе можно получить с помощью закона Гаусса.Рассмотрим идеальный конденсатор (без краевых полей) и интегрирование объем, показанный на рисунке 27.9. Площадь каждой пластины конденсатора - А, а площадь заряды на пластинах +/- Q. Заряд, заключенный в объёме интеграции показанное на рисунке 27.9, равно + Q. Закон Гаусса гласит, что электрический поток [Phi] через поверхность объёма интегрирования относится к приложенному плата:

(27,48)

Если между пластинами вставлен диэлектрик, электрическое поле между пластинами пластины будут меняться (даже если заряд на пластинах остается постоянным).Очевидно, что закон Гаусса, сформулированный в уравнении (27.48), в этом случае не выполняется. Электрическое поле E между обкладками конденсатора связано с поле без диэлектрика E без :

(27,49)

где [каппа] - диэлектрическая проницаемость материала между пластинами. Теперь закон Гаусса можно переписать как

(27,50)

Закон Гаусса в вакууме является частным случаем уравнения (27.50) с [каппа] = 1.

Рисунок 27.9. Идеальный конденсатор.

Пример: задача 27.25

Металлический шар радиуса R окружен концентрическим диэлектриком. оболочка с внутренним радиусом R и внешним радиусом 3R / 2. Это окружено концентрическая тонкая металлическая оболочка радиуса 2R (см. рисунок 27.10). В диэлектрическая проницаемость оболочки каппа. Какая у этого емкость хитрое изобретение?

Предположим, что заряд на внутренней сфере Q , свободный .Электрический поле внутри диэлектрика можно определить, применив закон Гаусса для диэлектрика (уравнение (27.50)) и используя в качестве объема интегрирования сферу радиуса r (где R

(27.51)

Следовательно, электрическое поле в этой области равно

. (27.52)

Рисунок 27.10. Проблема 27.25. Электрическое поле в области между 3R / 2 и 2R может быть полученный аналогичным образом, и равен

(27.53)

Используя электрическое поле из уравнений (27.52) и (27.53), мы можем определить разность потенциалов [Дельта] V между внутренней и внешней сферой:

(27,54)

Емкость системы может быть получена из уравнения (27.54) с использованием определение емкости через заряд Q и потенциал разница [Delta] V:

(27,55)

Электрическая потенциальная энергия конденсатора, не содержащего диэлектрика и имеющего заряд +/- Q на его пластинах равен

(27.56)

где V 1 и V 2 - потенциалы двух пластин. Электрическая потенциальная энергия также может быть выражена через емкость С конденсатора

(27,57)

Эта формула также верна для конденсатора с диэлектриком; свойства диэлектрика входит в эту формулу через емкость C.

Пример: задача 27.40

Десять одинаковых конденсаторов по 5 мкФ подключены параллельно к источнику питания 240 В. аккумулятор.Затем заряженные конденсаторы отключаются от аккумулятора и повторно подключены последовательно, положительный вывод каждого конденсатора подключается к отрицательной клемме следующего. В чем разница потенциалов между отрицательный вывод первого конденсатора и положительный вывод последний конденсатор? Если эти клеммы подключены через внешнюю цепь, как много заряда будет течь по этой цепи, поскольку последовательное устройство разряжается ? Сколько энергии выделяется при разряде? Сравните это обвинение и это энергия с зарядом и энергией, хранящейся в исходном параллельном расположении, и объясните любые неточности.

Заряд на каждом конденсаторе после подключения к батарее 240 В составляет равно

(27,58)

Разность потенциалов на каждом конденсаторе останется равной 240 В после конденсаторы включены последовательно. Общая разность потенциалов по десять конденсаторов, таким образом, равны

(27,59)

Если два концевых вывода конденсаторной сети соединены, заряд 1.2 мкКл будет течь от положительной клеммы к отрицательной (см. Рисунок 27.11).

Рисунок 27.11. Проблема 27.40. Электрическая энергия, запасенная в конденсаторной сети перед разряд равен

(27.60)

Энергия, запасенная в каждом конденсаторе после заряда до 240 В, равна на номер

(27.61)

Понятно, что при замене конденсатора энергия не теряется. конфигурация с параллельного на последовательный.

Пример: задача 27.39

Три конденсатора подключены, как показано на рисунке 27.12. Их емкости составляют C 1 = 2,0 мкФ, C 2 = 6,0 мкФ и C 3 = 8,0 мкФ. Если на два свободных клеммы, какой будет заряд на каждом конденсаторе? Что будет электрическая энергия каждого?

Рисунок 27.12. проблема 27.39.

Предположим, что напряжение на конденсаторе C 1 равно V 1 , а Напряжение на конденсаторе (C 2 + C 3 ) составляет 2 В.Если заряд конденсатора C 1 равен Q 1 , тогда Заряд на параллельном конденсаторе также равен Q 1 . Потенциал разница в этой системе равна

(27,62)

Таким образом, заряд конденсатора 1 определяется разностью потенциалов [Дельта] V

(27,63)

Напряжение V 23 на конденсаторе (C 2 + C 3 ) относится к расходу Q 1

(27.64)

Заряд конденсатора С 2 равен

(27,65)

Заряд конденсатора С 3 равен

(27,66)

Электрическая потенциальная энергия, запасенная в каждом конденсаторе, равна

. (27,67)

Для трех конденсаторов в этой задаче электрическая потенциальная энергия равна на номер

(27.68)

(27,69)

(27,70)


Отправляйте комментарии, вопросы и / или предложения по электронной почте на адрес [email protected] и / или посетите домашнюю страницу Фрэнка Вольфса.

Типы, примеры, свойства и применение

Материалы, используемые в электронной промышленности, классифицируются по проводимости электричества. Они бывают трех типов: проводники, полупроводники и изоляторы.Назначение диэлектриков - предотвратить проводимость электричества. Они напоминают по функциональности изоляторы. Очень известное применение диэлектрического материала наблюдается в конденсаторах. Потому что проводящие пластины разделены непроводящей средой, известной как изолирующий материал. В зависимости от типа выбранного изоляционного материала классифицируются различные типы конденсаторов.

Что такое диэлектрический материал?

Определение: Диэлектрик - это материал с плохой проводимостью электричества.Но это эффективный помощник электростатического поля. Если ток между заряженными полюсами противоположного типа поддерживается на минимальном уровне без прерывания линий электростатического потока, то эти электростатические поля способны накапливать энергию. Это явление практически полезно для хранения энергии в устройствах. Даже при строительстве линий передачи радиочастоты используются диэлектрические материалы.

Диэлектрический материал

Типы диэлектрических материалов

Обычно диэлектрики подразделяются на два типа.

Активные диэлектрики

Диэлектрики, которые размещены снаружи в активном электрическом поле, чтобы оно могло принимать электрический поток от него. Они известны как активные диэлектрики. Это легкость в хранении энергии.

Пассивные диэлектрики

Ограничение прохождения заряда через диэлектрик называется пассивным диэлектриком.

Диэлектрические материалы далее классифицируются в зависимости от состояния материала на три типа.Это твердые тела, жидкости и газы. Твердые диэлектрики - это бумага, слюда, керамика, стекло и т. Д. Жидкие диэлектрики - это масло, используемое в трансформаторе, дистиллированная вода и т. Д.. Газовые диэлектрики - это оксиды металлов, азота, гелия и т. Д.

С учетом типа молекул, к которым относятся диэлектрические материалы. далее классифицируется на два типа

Полярные молекулы

Возможность совпадения положительного и отрицательного типов молекул поддерживается равной нулю. Это связано с асимметричной формой молекулы.Если электрическое поле приложено извне, то в таком случае молекулы зарядов собираются в том же направлении, что и электрическое поле.

Неполярные молекулы

В этом типе положительные и отрицательные заряды совпадают друг с другом. В этих молекулах нет условия постоянного дипольного момента.

Примеры диэлектрических материалов:

  • Керамика, стекло, слюда, оксиды металлов и пластмасс.
  • Материалы в виде жидкостей и газов также служат хорошими диэлектриками.
  • Прежде всего, сухой воздух считается отличным диэлектриком. Он используется в линиях передачи и в конденсаторах переменного типа.
  • Дистиллированная вода также обладает эффективными свойствами диэлектрических материалов. Это соображение является хорошим примером диэлектрических материалов.

Свойства диэлектрического материала

Свойства диэлектрика заставляют нас выбирать наиболее подходящий из них, исходя из его требований. Вот некоторые из свойств:

  • Обычно используются диэлектрические материалы неметаллического типа.Следовательно, удельное сопротивление таких материалов будет высоким.
  • Энергетический разрыв огромен и превышает 3 эВ.
  • Связь электронов с ядром очень высока.
  • Из-за отсутствия свободных электронов проводимость очень низкая.
  • Диэлектрическая проницаемость - Поляризуемое поведение или природу диэлектрика можно предсказать, используя значение диэлектрической проницаемости.
  • Диэлектрическая проницаемость используется для измерения уровня поляризации в диэлектрике.

Пробой диэлектрика

Из-за приложения более высоких уровней электрических полей диэлектрик имеет тенденцию к проводимости.Следовательно, это состояние называется пробоем диэлектрика. Это одно из важных свойств материалов, поскольку это состояние может привести к повреждению диэлектриков. Диэлектрические потери - потеря источника питания из-за его поглощения диэлектрическим материалом известна как диэлектрические потери. Такая ситуация возникает при питании переменного тока. Диэлектрическая постоянная

Чтобы определить, какое количество электрического потока может удерживать материал, можно использовать коэффициент, называемый диэлектрической проницаемостью.

Он определяется как отношение диэлектрической проницаемости вещества к диэлектрической проницаемости свободного пространства и обозначается символом «k». Диэлектрическая постоянная = Абсолютная диэлектрическая проницаемость / Диэлектрическая проницаемость в свободном пространстве

k = ε / εο

Применение диэлектрических материалов

Такие типы материалов могут применяться в различных областях. Вот некоторые из них:

  • В оборудовании подстанции, где протекает среднее и высокое напряжение, используется этот тип изоляционного материала.
  • Практически, втулки трансформаторов, приводимые в действие высоким напряжением, покрываются такими изоляционными материалами, а также на распределительных устройствах.
  • В устройстве накопления энергии, таком как конденсатор, этот изолирующий материал представляет собой отдельный слой для проводящей пары пластин.
  • Открытые компоненты, например кабели, прочно покрыты диэлектриком, чтобы они были защищены от опасных воздействий.
  • Ровная смола и лак используются в электрическом оборудовании, поэтому срок его службы увеличивается.
  • Жидкие диэлектрики являются охлаждающей средой для трансформаторов, реостатов и конденсаторов.

Часто задаваемые вопросы

1). Что такое диэлектрическая поляризация?

Электрическое поле, приложенное к диэлектрическому материалу, приводит к поляризации диэлектрика. Смещение зарядов происходит из-за приложения электрического поля извне в этой поляризации.

2). Какой материал используется в качестве диэлектрика?

В качестве диэлектриков используются материалы, которые известны своими плохими проводниками электричества.Пластик, слюда, керамика, сухой воздух, дистиллированная вода и т. Д. - вот некоторые из примеров диэлектриков.

3). Почему изоляторы называют диэлектрическими?

Из-за свойства плохой проводимости изоляторы относятся к диэлектрикам.

4). Какой материал имеет самую высокую диэлектрическую прочность?

Вакуум - прекрасный пример высочайшей диэлектрической прочности. Причина этого заключается в отсутствии какого-либо материала, который мог бы вызвать поломку.

5). Что такое единица диэлектрической прочности?

В системе СИ единицами измерения электрической прочности изоляции являются вольт / метр.

Диэлектрические материалы подвержены преждевременному старению из-за чрезмерного количества тепла и приложенного перенапряжения. На него также влияют другие материалы, что приводит к выходу из строя диэлектрика. Можете ли вы описать, что заставляет диэлектрик подвергаться пробою?

Какие типы диэлектрических материалов?

Когда дело доходит до выбора правильного изоляционного решения для электрического применения, важно понимать диэлектрические свойства и свойства используемого материала или материалов.

Диэлектрический материал - это материал, который плохо проводит электричество, но может поддерживать электростатические поля. Это означает, что если материал подвергается воздействию внешнего электрического поля, вещество становится поляризованным. Это позволяет ему накапливать электрический заряд, что делает его плохим проводником, но при этом является хорошим носителем информации.

Еще одним важным свойством диэлектриков является их способность поддерживать электростатическое поле, которое рассеивает минимальную тепловую энергию - чем меньше диэлектрические потери (количество тепла, рассеиваемого при зарядке), тем более эффективным будет материал как диэлектрик.Также важным свойством является диэлектрическая проницаемость, иногда называемая относительной диэлектрической проницаемостью. Это означает отношение количества электрической энергии, запасенной в материале под действием приложенного напряжения, к энергии, запасенной в вакууме.

Более низкая диэлектрическая проницаемость имеет тенденцию быть желательной, потому что вещества с высокими диэлектрическими постоянными имеют тенденцию более легко разрушаться под воздействием сильных электрических полей - поэтому материалы с низкими и умеренными электрическими постоянными обычно используются в приложениях с высоким напряжением.

Диэлектрические материалы делятся на типы в зависимости от их состояния - твердые, жидкие или газообразные. Каждый тип имеет разные диэлектрические свойства и, в зависимости от состояния, разные области применения.

Твердые диэлектрики

На практике большинство диэлектрических материалов обычно твердые. Они используются в качестве изоляции конденсаторов, высоковольтных трансформаторов и переключателей, воздушных линий и кабелей. Твердые диэлектрики имеют умеренную диэлектрическую проницаемость. К твердым диэлектрическим материалам относятся:

  • Неорганические материалы, такие как керамика и стекло
  • Пластиковые пленки (например,грамм. Kapton)
  • Жесткий волокнистый армированный ламинат
  • Смолы, лаки и силиконы
  • Вулканизированные клейкие ленты
  • Слюда
  • Текстиль и волокна (например, Nomex)
  • Эластомеры и резиноподобные материалы (например, PVC184 MDPE, XLPE, XLPE 9017, XLPE 9017

    Каждый тип твердого диэлектрического материала обладает собственными физическими, электрическими и тепловыми свойствами, которые делают его пригодным для различных применений. Некоторые из них, очевидно, более гибкие, прочные, впитывают больше или меньше влаги и обладают другими теплоизоляционными свойствами.

    Жидкие диэлектрики

    Одно из наиболее распространенных применений жидких диэлектриков - изоляция и охлаждение трансформаторов, реакторов, конденсаторов и реостатов (переменные резисторы, используемые для управления токами). Диэлектрики в жидкой форме используются для предотвращения или замедления электрических разрядов. Основным недостатком многих жидких диэлектриков является их легковоспламеняемость. Хотя альтернативы минеральному маслу были испытаны, такие как полихлорированные бифенилы (ПХД), они очень токсичны и были запрещены в 1970-х годах.Другие жидкие диэлектрики, такие как силикон и фторуглеродные масла, очень дороги.

    Примеры жидких диэлектрических материалов включают:

    • Минеральные углеводороды
    • Силиконовые жидкости
    • Синтетические сложные эфиры

    Газовые диэлектрики

    Газовые диэлектрики обычно используются в герметичных трансформаторах, линиях с газовой изоляцией (GIL) распределительные устройства, выключатели и элегазовые трансформаторы (ГИТ). Наиболее распространенный изолирующий газ, гексафторид серы, содержит большое количество фтора, который отлично гасит разряд и обладает хорошими охлаждающими свойствами.Однако при разложении может образоваться декафторид дисеры, который очень токсичен.

    Некоторые газовые диэлектрики включают:

    • Гексафторид серы
    • Азот
    • Воздух
    • Углекислый газ
    • Водород

    Слюда как диэлектрик

    Мусковитовая слюда имеет диэлектрическую прочность около 2000 В на миллиметр. Это означает, что миллиметр слюды может выдержать напряжение 2000 В, прежде чем он сломается и проведет электричество. Высокая диэлектрическая прочность и относительно низкая диэлектрическая проницаемость делают его идеальным выбором для приложений с высоким напряжением, таких как конденсаторы, трансформаторы и переключатели.

    Слюда также обладает такими преимуществами, как устойчивость к высоким температурам, гибкость, долговечность, практически полное отсутствие влаги, а также экономичность.

    Если вы хотите узнать больше о том, как мы можем использовать слюду для проектирования и решения ваших проблем с изоляцией высокого напряжения, свяжитесь с нами сегодня.

    Разница между проводниками и изоляторами

    Не все атомы созданы равными. Атомная структура варьируется от атома к атому. Некоторые атомы неспособны удерживать свои внешние электроны вместе.Их называют свободными электронами, потому что они могут свободно перемещаться от атома к атому. Эти электроны передают электрическую энергию от одной частицы к другой, передавая энергию в виде электричества. Проводник - это вещество, которое предполагает свободный поток электрического заряда. Напротив, изолятор сопротивляется электричеству, а это означает, что он оказывает прямо противоположное влияние на поток электронов. Электроны плотно связываются внутри атомов, тем самым ограничивая свободный поток электрического заряда.Давайте подробно изучим разницу между ними.

    Что такое проводники?

    Проводники - это вещества, которые позволяют свободным электронам легко проходить через них, тем самым передавая энергию в виде электричества, когда электроны свободно перемещаются от атома к атому. Проще говоря, проводники позволяют электронам свободно перемещаться от частицы к частице в одном или нескольких направлениях. Если вы отправляете электрически заряженный электрон в проводник, он ударяется о свободный электрон, в конечном итоге сбивая его, пока он не сбивает другие свободные электроны.Это запускает своего рода цепную реакцию, создающую электрический заряд через материал. Эти вещества могут легко пропускать через себя электричество, поскольку их атомная структура позволяет свободным электронам легко перемещаться от одной частицы к другой.

    Большинство металлов, таких как медь, алюминий, железо, золото и серебро, являются хорошими проводниками электричества, поскольку электроны могут свободно перемещаться от одного атома к другому. Например, медь является хорошим проводником, потому что она довольно легко предвосхищает свободный поток электронов.Алюминий, с другой стороны, тоже хороший проводник, но не так хорошо, как медь. Он очень легкий, поэтому в основном используется в кабелях распределения питания. Возьмем, к примеру, лампочку. Когда вы включаете свет, электрический заряд проходит через провод, заставляя лампочку излучать свет. Это не что иное, как поток электронов между атомами.

    Металлы - самые распространенные проводники электричества. Другие проводники включают полупроводники, электролиты, плазму, а также неметаллические проводники, такие как проводящие полимеры и графит.Серебро является лучшим проводником, чем медь, но в большинстве случаев его нецелесообразно использовать из-за его более высокой стоимости. Однако он используется для специализированного и чувствительного оборудования, такого как спутники. Даже вода, смешанная с примесями, такими как соль, может считаться проводником.

    Что такое изоляторы?

    С другой стороны, изоляторы

    - это вещества, которые оказывают прямо противоположное влияние на поток электронов. Эти вещества препятствуют свободному течению электронов, тем самым препятствуя прохождению электрического тока.Изоляторы содержат атомы, которые прочно удерживают свои электроны, что ограничивает поток электронов от одного атома к другому. Из-за сильно связанных электронов они не могут свободно перемещаться. Говоря простым языком, вещества, препятствующие протеканию тока, - это изоляторы. Эти материалы обладают такой низкой проводимостью, что ток почти не протекает, поэтому их обычно используют для защиты от опасного воздействия электричества.

    Некоторыми распространенными примерами изоляторов являются стекло, пластик, керамика, бумага, резина и т. Д.Ток в электронных схемах не статичен, и иногда напряжение может быть довольно высоким, что делает его немного уязвимым. Иногда напряжение бывает достаточно высоким, чтобы электрический ток проходил через материалы, которые даже не считаются хорошими проводниками электричества. Это может вызвать поражение электрическим током, потому что человеческое тело также является хорошим проводником электричества. Поэтому электрические провода покрыты резиной, которая действует как изолятор, который, в свою очередь, защищает нас от проводника внутри.Возьмите любой шнур, и вы увидите изолятор, а если вы видите проводник, пора его заменить.

    Разница между проводниками и изоляторами

    1. Проводники предполагают свободное протекание электрического тока, потому что электроны легко перемещаются от одного атома к другому. С другой стороны, изоляторы противодействуют электрическому току, потому что они не позволяют свободно перемещаться электронам от одной частицы к другой.
    2. Проводники могут легко передавать энергию в виде электричества или тепла.Однако изоляторы не могут передавать электрическую энергию так легко, поэтому они сопротивляются электричеству.
    3. Проводники могут легко пропускать через них электричество благодаря свободным электронам, присутствующим в их атомной структуре, но изоляторы, с другой стороны, не могут пропускать через них электричество.
    4. Проводники - это вещества, атомы которых не имеют прочно связанных электронов, поэтому они могут свободно перемещаться в одном или нескольких направлениях. Однако электроны плотно связаны внутри атомов в случае изоляторов, тем самым ограничивая любое движение электронов в пределах номинального диапазона приложенного напряжения.
    5. Проводники обычно имеют низкое сопротивление, но не нулевое сопротивление, если только они не являются сверхпроводниками. Изоляторы обладают высокой устойчивостью к электричеству.
    6. Проводники проводят электричество, а изоляторы изолируют электричество. Например, металлический провод в электрическом шнуре является проводником, а оболочка или защитный кожух - изолятором.
    7. Прикосновение к проводнику под напряжением может убить вас. С другой стороны, если вы коснетесь живого изолятора, он даже не повредит, потому что он сопротивляется электрическому току.

    Проводники и изоляторы: сравнительная таблица

    Проводники Изоляторы
    Проводники - это материалы, которые позволяют электронам свободно перемещаться от одного атома к другому. Изоляторы не пропускают электроны от одного атома к другому.
    Проводники проводят электричество из-за присутствующих в них свободных электронов. Изоляторы изолируют электричество из-за прочно связанных электронов, находящихся внутри атомов.
    Эти материалы могут пропускать через себя электричество. Изоляционные материалы не могут пропускать через них электрический ток.
    Атомы не могут прочно удерживать свои электроны. Атомы имеют сильно связанные электроны, поэтому не могут хорошо передавать электрическую энергию.
    Материалы, которые являются хорошими проводниками, обычно обладают высокой проводимостью. Хорошие изоляционные материалы обычно имеют низкую проводимость.
    Хорошими проводниками являются в основном металлы, такие как медь, алюминий, серебро, железо и т. Д. Обычные изоляторы включают резину, стекло, керамику, пластик, асфальт, чистую воду и т. Д.

    Резюме по проводникам и изоляторам

    И жилы, и изоляторы практически противоположны по своим свойствам и функциям. Наиболее частое различие между ними заключается в том, что проводники позволяют свободно перемещаться электронам от одного атома к другому, а изоляторы ограничивают свободный поток электронов.Проводники позволяют электрической энергии проходить через них, тогда как изоляторы не пропускают электрическую энергию через них. Проводники обладают высокой проводимостью, тогда как изоляторы имеют низкую проводимость.

    Сагар Хиллар - плодовитый автор контента / статей / блогов, работающий старшим разработчиком / писателем контента в известной фирме по обслуживанию клиентов, базирующейся в Индии. У него есть желание исследовать разноплановые темы и разрабатывать высококачественный контент, чтобы его можно было лучше всего читать. Благодаря своей страсти к писательству, он имеет более 7 лет профессионального опыта в написании и редактировании услуг на самых разных печатных и электронных платформах.

    Вне своей профессиональной жизни Сагар любит общаться с людьми из разных культур и происхождения. Можно сказать, что он любопытен по натуре. Он считает, что каждый - это опыт обучения, и это приносит определенное волнение, своего рода любопытство, чтобы продолжать работать.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *