Диэлектрик — что такое? Свойства диэлектриков

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.

Электроизоляционные материалы 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.

Электропроводимость диэлектриков 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 жидкого вещества 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: масло трансформаторное, высоковольтные воды. Масло трансформаторное — 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.

fb.ru

22. Активные диэлектрики. Применение активных диэлектриков.

.Активные
диэлектрики. Виды активных диэлектриков,
применение.

Активными
диэлектриками, или управляемыми
диэлектриками, принято называть такие
диэлектрики, свойства которых существенно
зависят от внешних условий — температуры,
давления, напряженности поля и так
далее. Такие диэлектрики могут служить
рабочими телами в разнообразных датчиках,
преобразователях, генераторах, модуляторах
и других активных элементах.

К
активным диэлектрикам относят
сегнетоэлектрики, пьезоэлектрики,
электреты, материалы квантовой
электроники, суперионные проводники и
др. Строгая классификация активных
диэлектриков невозможна, поскольку
один и тот же материал может проявлять
признаки различных активных диэлектриков.
Так, сегетоэлектрики часто сочетают
свойства пьезоэлектриков. Кроме того,
нет резкой границы между активными и
пассивными диэлектриками. Один и тот
же материал в зависимости от условий
эксплуатации может выполнять либо
функции пассивного изолятора, либо
активные функции преобразующего или
управляющего элемента.

Сегнетоэлектрики.
Сегнетоэлектриками называют материалы,
обладающие спонтанной поляризацией,
направление которой может быть изменено
с помощью внешнего электрического
поля.

В
отсутствии внешнего электрического
поля сегнетоэлектрики, как правило,
имеют доменную структуру, то есть
разбиваются на микроскопические области,
обладающие спонтанной поляризацией. В
принципе, у ферромагнетиков также
имеются домены — области спонтанного
намагничивания, поэтому поведение
сегнетоэлектриков в электрическом поле
подобно поведению ферромагнетиков в
магнитном поле. Единственным разли­чием
между сегнетоэлектриками и ферромагнетиками
является то, что при помещении их в
электрическое поле меняется вектор
электрического смещения D = E P,
а у ферромагнетиков при помещении в
магнитное поле меняется
индукция B = H I.

Отечественное
название — сегнетоэлектрики прои­зошло
от сегнетовой соли, двойной калий-натриевой
соли винно-каменной кислоты (NaKC4H4O6).
Сегнетова соль была первым материалом,
в котором обнаружена спонтанная
поляризация. Монокристаллы сегнетовой
соли нашли широкое применение для
изготовления различных приборов в годы
Великой Отечественной войны, однако в
настоящее время сегнетова соль утратила
свое техническое значение из-за низкой
влагостойкости и низких механических
свойств. Очень интенсивно начали
развиваться фундаментальные и прикладные
работы по сегнетоэлектричеству после
открытия Б.М. Вулом (1944 г.) сегнетоэлектрических
свойств титаната бария BаTiO3.
Во-первых, сегнетоэлектрики можно
использовать для изготовления датчиков
температуры. Во-вторых, изменение энергии
электростатического взаимодействия
между ионами и изменение массы ионов
при легировании позволяет изменять
температуру Кюри. Последнее обстоятельство
позволяет создавать материалы с размытой
точкой Кюри, тогда в достаточно широком
диапазоне температур у сегнетоэлектрики
будет достаточно большая диэлектрическая
проницаемостью, что позволяет использовать
такие материалы для изготовления
конденсаторов большой емкости. Кроме
того, изменение точки Кюри при легировании
позволяет изготавливать компенсирующие
конденсаторы, емкость которых изменяется
при нагреве и компенсирует изменение
емкости других конденсаторов. В качестве
иллюстрации влияния легирования на
свойства сегнетоэлектриков рассмотрим
легирование титаната бария цирконатом
бария и титанатом калья.

Пьезоэлектрики В
1880 году братьями П. и Ж. Кюри был открыт
прямой пьезоэффект – возникновение
электростатических зарядов на пластинке,
вырезанной из кристалла кварца, под
действием механических напряжений. Эти
заряды пропорциональны механическому
напряжению, меняют знак вместе с ним и
исчезают после снятия напряжений. Наряду
с прямым пьезоэффектом, наблюдается и
обратный пьезоэффект, когда под действием
электрического поля возникает механическая
деформация кристалла, причем величина
механической деформации прямо
пропорциональна напряженности
электрического поля. В настоящее время
известно большое количество веществ,
обладающих пьезоэлектрическими
свойствами, в том числе – все
сегнетоэлектрики. Однако не все
пьезоэлектрические материала нашли
техническое применение. 

Одним
из наиболее известных пьезоэлектриков
является монокристаллический кварц.
Крупные природные прозрачные кристаллы
кварца получили название горного
хрусталя. кварца, в качестве материалов
для пьезоэлектрических элементов широко
используют ниобат и танталат лития.
Пьезокерамические материалы принято
разделять на четыре функциональные
группы. Материалы группы 1 используют
для изготовления высокочувствительных
элементов, работающих в режиме приема
или излучения механических колебаний.
Для таких материалов необходим большой
пьезомодуль. Материалы группы 2 используют
для изготовления генераторов сильных
сигналов, работающих в условиях сильных
электрических полей или высоких
механических напряжений. Для таких
материалов необходимо высокое удельное
электрическое сопротивление. Материалы
группы 3 используют для изготовления
пьезоэлементов, обладающих повышенной
стабильностью резонансных частот в
зависимости от температуры и времени.
Материалы группы 4 используются для
изготовления высокотемпературных
пьезоэлементов.

Электреты.
Электретами называют диэлектрики, у
которых постоянный электрический момент
или избыточный заряд сохраняются
длительное время. В зависимости от
способов получения различают
термоэлектреты, фотоэлектреты,
электроэлектреты, трибоэлектреты,
радиоэлектреты.

Электреты
используются для создания электрических
полей (электретные линзы для фокусировки
электронов, электретные фильтры для
очистки дымовых газов и др.) и для создания
преобразователей механических перемещений
в электрические (электретные микрофоны,
электретные клавиши и др.). Кроме того,
электреты используют в электрофотографии,
в дозиметрах, в датчиках вибраций.
Имеются сведения о применении электретов
в головках звукоснимателей и в маломощных
реле. Жидкие
кристаллы
.
Понятием «жидкие кристаллы» обычно
называют большое количество
жидкокристаллических фаз с различными
структурой и свойствами. 

Для
жидких кристаллов характерна сильная
зависимость оптических свойств, а также
высокая чувствительность оптических
свойств к внешним электрическим и
магнитным полям. Эти обстоятельство
позволяет использовать жидкие кристаллы
для изготовления различных
индикаторов. Суперионными
проводниками
 называют
диэлектрики с ионной связью, проводимость
которых резко возрастает при достижении
некоторой температуры, меньшей температуры
плавления. Этот эффект связывают с так
называемым внутренним плавлением. Иначе
говоря, если жидкие кристаллы совмещают
свойства жидкости и кристалла, то
суперионные проводники совмещают
свойства кристалла и жидкости. Помимо
изготовления датчиков, суперионные
проводники можно использовать для
изготовления других технических
устройств: ячеек памяти, конденсаторов
сверхбольшой емкости – ионисторов,
аккумуляторов и др.

studfiles.net

Диэлектрики

Все жидкие и твердые вещества по характеру действия на них электростатического поля делятся на проводники, полупроводники и диэлектрики.

Диэлектрики (изоляторы) – вещества, которые плохо проводят или совсем не проводят электрический ток. К диэлектрикам относят воздух, некоторые газы, стекло, пластмассы, различные смолы, многие виды резины.

Если поместить в электрическое поле нейтральные тела из таких материалов, как стекло, эбонит, можно наблюдать их притяжение как к положительно заряженным, так и к отрицательно заряженным телам, но значительно более слабое. Однако при разделении таких тел в электрическом поле их части оказываются нейтральными, как и всё тело в целом.

Следовательно, в таких телах нет свободных электрически заряженных частиц, способных перемещаться в теле под действием внешнего электрического поля. Вещества, не содержащие свободных электрически заряженных частиц, называют диэлектриками или изоляторами.

Притяжение незаряженных тел из диэлектриков к заряженным телам объясняется их способностью к поляризации.

Поляризация – явление смещения связанных электрических зарядов внутри атомов, молекул или внутри кристаллов под действием внешнего электрического поля. Самый простой пример поляризации – действие внешнего электрического поля на нейтральный атом. Во внешнем электрическом поле сила, действующая на отрицательно заряженную оболочку, направлена противоположно силе, которая действует на положительное ядро. Под действием этих сил электронная оболочка несколько смещается относительно ядра и деформируется. Атом остаётся в целом нейтральным, но центры положительного и отрицательного заряда в нём уже не совпадают. Такой атом можно рассматривать как систему из двух равных по модулю точечных зарядов противоположного знака, которую называют диполем.

Если поместить пластину из диэлектрика между двумя металлическими пластинами с зарядами противоположного знака, все диполи в диэлектрике под действием внешнего электрического поля оказываются обращёнными положительными зарядами к отрицательной пластине и отрицательными зарядами к положительно заряженной пластине. Пластина диэлектрика остаётся в целом нейтральной, но её поверхности покрыты противоположными по знаку связанными зарядами.

В электрическом поле поляризационные заряды на поверхности диэлектрика создают электрическое поле, противоположно направленное внешнему электрическому полю. В результате этого напряжённость электрического поля в диэлектрике уменьшается, но не становиться равной нулю.

Отношение модуля напряжённости E0 электрического поля в вакууме к модулю напряжённости Е электрического поля в однородном диэлектрике называется диэлектрической проницаемостью ɛ вещества:

ɛ =  Е0 / Е

При взаимодействии двух точечных электрических зарядов в среде с диэлектрической проницаемостью ɛ в результате уменьшения напряжённости поля в ɛ раз кулоновская сила также убывает в ɛ раз:

Fэ = k (q1 · q2 / ɛr2)

Диэлектрики способны ослаблять внешнее электрическое поле. Это их свойство применяется в конденсаторах.

Конденсаторы – это электрические приборы для накопления электрических зарядов. Простейший конденсатор состоит из двух параллельных металлических пластин, разделённым слоем диэлектрика. При сообщении пластинам равных по модулю и противоположных по знаку зарядов +q и –q между пластинами создаётся электрическое поле с напряжённостью Е. Вне пластин действие электрических полей, направленное противоположно заряженных пластин, взаимно компенсируется, напряжённость поля равна нулю. Напряжение U между пластинами прямо пропорционально заряду на одной пластине, поэтому отношение заряда q к напряжению U

C = q / U

является для конденсатора величиной постоянной при любых значениях заряда q. Это отношение С называется электроёмкостью конденсатора.

Остались вопросы? Не знаете, что такое диэлектрики?
Чтобы получить помощь репетитора – зарегистрируйтесь.
Первый урок – бесплатно!

Зарегистрироваться

© blog.tutoronline.ru,
при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.

blog.tutoronline.ru

Жидкие диэлектрики — Мегаэнциклопедия Кирилла и Мефодия — статья

Жидкими диэлектриками являются насыщенные ароматические, хлорированные и фторированные углеводороды, ненасыщенные парафиновые и вазелиновые масла, кремнийорганические соединения (полиорганосилоксаны), сжиженные газы, дистиллированная вода, расплавы некоторых халькогенидов и др. Для жидких диэлектриков характерна ковалентная связь электронов в молекулах, а между молекулами действуют ван-дер-ваальсовые силы.

Жидкие диэлектрики применяются в электроизоляционной технике в качестве пропитывающих и заливочных составов при производстве электро- и радиотехнической аппаратуры: в электрических аппаратах высокого напряжения, а также в блоках электронной аппаратуры. По применению они делятся на жидкости для конденсаторов, кабелей, циркулярных систем охлаждения выпрямительных установок и турбогенераторов, масляных выключателей. Электрическая прочность, диэлектрическая проницаемость и теплопроводность жидких диэлектриков имеет более высокие значения по сравнению с воздухом и другими газами при атмосферном давлении. Поэтому электроизоляционные жидкие диэлектрики должны обеспечивать повышение электрической прочности твердой пористой изоляции, отвод тепла от обмоток трансформатора, гашение электрической дуги в масляных выключателях. В импульсном электрическом поле их электрическая прочность возрастает.

Основными характеристиками диэлектрических жидкостей являются диэлектрическая проницаемость, электропроводность и электрическая прочность.

Диэлектрическая проницаемость является истинной характеристикой жидкостей и характеризуется дипольным моментом и поляризуемостью молекул. Собственная проводимость жидких диэлектриков имеет электронную и ионную составляющие. Она обусловлена автоэлектронной эмиссией с катода, электролитической диссоциацией молекул, ионизацией молекул. Электрические свойства жидких диэлектриков в значительной мере зависят от степени их очистки. Загрязнения, как правило, снижают электрическую прочность жидких диэлектриков и увеличивают проводимость за счет возрастания количества ионов и заряженных коллоидных частиц.

Проводимость жидкостей определяется ионизацией молекул и наличием в жидкости примесей. Основными примесями, уменьшающими электрическую прочность, являются микрочастицы, микропузырьки и вода. Очистка диэлектрических жидкостей (дистилляцией, частичной кристаллизацией, адсорбцией, ионным обменом) приводит к уменьшению электропроводности и диэлектрических потерь и возрастанию электрической прочности. Электрическая прочность в значительной степени является технологической характеристикой жидкого диэлектрика и электродов, способов приготовления и эксплуатации изоляционного промежутка. На нее влияют не только те примеси, которые определяют электропроводность, но и форма и материал электродов, длительность импульса, наличие пузырьков.

Наиболее распространенными жидкими диэлектриками, применяемыми в качестве электроизоляционных материалов, являются:

нефтяные масла — трансформаторное, конденсаторное и кабельное;

синтетические жидкие диэлектрики — полихлордифенил (совол, совтол), кремнийорганические и фторорганические;

растительные технические масла (касторовое, льняное, конопляное и тунговое) в электроизоляционной технике применяются ограниченно.

Нефтяные масла — слабовязкие, практически неполярные жидкости. По химическому составу представляют смесь различных углеводородов парафинового, нафтенового, ароматического и нафтено-ароматического рядов с небольшим (до 1% масс) содержанием присадок, улучшающих их стойкость к термоокислительному старению, а также температурно-вязкостные характеристики. Нефтяное трансформаторное масло получило наиболее широкое применение в высоковольтных аппаратах: трансформаторах, масляных выключателях, высоковольтных водах. Нефтяное трансформаторное масло является неполярным диэлектриком. Поэтому в чистом масле диэлектрические потери обусловлены в основном токами проводимости, величина которых мала, следовательно, малы и диэлектрические потери. При 20оС и 100 Гц = 2, 2-2, 3, = 1010-1013Ом.м, Епр= 10-28 кВ/мм. В механизме пробоя основное влияние на образование газоразрядного канала проводимости имеет нерастворенная в масле полярная полупроводящая и проводящая примесь. Вода, растворенная в масле, увеличивает электропроводность и электрические потери, но мало влияет на электрическую прочность. Вода, выделенная в виде мелкодисперсных капель, вызывает резкое увеличение неоднородности поля, что приводит к снижению пробивного напряжения.

Нефтяное конденсаторное масло получают из трансформаторного путем его более глубокой очистки адсорбентами. Его электрические свойства лучше, чем у трансформаторного масла. При 20оС и 1 Гц = 2, 1-2, 3, = 1011-1012Ом.м, Епр= 14-18 кВ/мм. Используют для пропитки бумажных конденсаторов, в особенности силовых. При пропитке в результате заполнения пор бумаги маслом увеличиваются диэлектрическая проницаемость и электрическая прочность бумаги, следовательно, возрастают емкость конденсатора и его рабочее напряжение.

Нефтяное кабельное масло применяют для пропитки бумажной изоляции силовых кабелей с рабочим напряжением до 35 кВ в свинцовой или алюминиевой оболочке, а также для заполнения металлических оболочек маслонаполненных кабелей на напряжение до 110кВ и выше.

Конденсаторные масла отличаются от трансформаторных масел более тщательной очисткой и меньшими значениями tg (до 2.10-4). Недостатки нефтяных масел — пожаро- и взрывоопасность, невысокая стойкость к тепловому и электрическому старению, гигроскопичность.

Наибольшее применение получили синтетические жидкости на основе хлорированных углеводородов (совол, совтол), что связано с их высокой термической устойчивостью, электрической стабильностью, негорючестью. Однако в связи с токсичностью хлорированных углеводородов их применение сначала ограничивалось, а в настоящее время почти повсеместно запрещено.

Жидкие диэлектрики на основе кремнийорганических соединений (полиорганосилоксанов) являются нетоксичными и экологически безопасными. Они не вызывают коррозии металлов, обладают очень низкой гигроскопичностью и морозостойкостью. Эти жидкости представляют собой полимеры с низкой степенью полимеризации, в молекулах которых содержится повторяющаяся силоксанная группировка: Кремний-кислородная связь имеет высокую термическую и химическую стойкость, поэтому кремнийорганические соединения устойчивы при высоких температурах (до 250 оС). По своим диэлектрическим характеристикам полиорганосилоксановые жидкости приближаются к неполярным диэлектрикам. При 20 оС и 100 Гц = 2, 4-2, 8, = 1011-1012Ом.м, Епр= 14-18 кВ/мм. Полиорганосилоксановые жидкости используют в импульсных трансформаторах, специальных конденсаторах, работающих при повышенной температуре, блоках радио- и электронной аппаратуры и в некоторых других случаях. Их недостаток — сравнительно быстрая воспламеняемость, кроме того, они значительно дороже нефтяных масел.

Жидкие диэлектрики на основе фторорганических соединений отличаются негорючестью, высокой химической, окислительной и термической стабильностью, высокими электрофизическими и теплопередающими свойствами. Молекулы фторорганических жидкостей состоят из атомов углерода и фтора, при этом молекулярную цепь образуют атомы углерода. Фторорганические жидкости — неполярные диэлектрики. При 20 оС и 100 Гц = 2, 2-2, 5, ρ = 1012-1014Ом.м, Епр= 12-19 кВ/мм. Они обеспечивают более интенсивный отвод тепла от охлаждаемых обмоток и магнитопроводов трансформатора, чем нефтяные масла и кремнийорганические соединения. Применяются для наполнения небольших трансформаторов, блоков электронного оборудования и других электрических аппаратов в тех случаях, когда рабочие температуры велики для других видов жидких диэлектриков. Некоторые перфторированные жидкие диэлектрики могут использоваться для создания испарительного охлаждения в силовых трансформаторах. Недостатки — токсичность некоторых видов фторорганических жидкостей, высокая стоимость.

К растительным маслам относятся касторовое, тунговое, льняное, конопляное. Растительные масла — слабополярные диэлектрики. Касторовое масло имеет высокую нагревостойкость и используется как пластификатор и для пропитки бумажных конденсаторов. Тунговое, льняное и конопляное масла относятся к «высыхающим» маслам. Высыхание обусловлено не испарением жидкости, а химическим процессом, в основе которого лежит окислительная полимеризация. Используются в качестве пленкообразующих в лаках (в том числе электроизоляционных), эмалях и красках.

Касторовое масло получается из семян клещевины; иногда используется для пропитки бумажных конденсаторов. Плотность касторового масла 0, 95-0, 97 Мг/м3, температура застывания от минус 10 до минус 180 °С; диэлектрическая постоянная Ɛ равна 4, 0 — 4, 5 при температуре 200 °С; Епр=15-20 Мв/м. Касторовое масло не растворяется в бензине, но растворяется в этиловом спирте.

Льняное масло золотисто — желтого цвета получается из семян льна. Его плотность 0, 93-0, 94 Мг/м3, температура застывания — около -200 °С.

Тунговое (древесное) масло получают из семян тунгового дерева, которое разводится на Дальнем Востоке и на Кавказе. Тунговое масло не является пищевым и даже токсично. Плотность тунгового масла — 94 Мг/м3, температура застывания — от 0 до минус 50 °С.
По сравнению с льняным маслом тунговое высыхает быстрее. Оно даже в толстом слое высыхает более равномерно и дает водонепроницаемую пленку, чем льняное.

Высыхающие масла применяются в электропромышленности для изготовления электроизоляционных масляных лаков, лакотканей, для пропитки дерева и для других целей. В последнее время наблюдается тенденция к замене высыхающих масел синтетическими материалами. Невысыхающие масла могут применяться в качестве жидких диэлектриков.

megabook.ru

Диэлектрики — это… Что такое Диэлектрики?

Диэлектрик (изолятор) — вещество, плохо проводящее или совсем не проводящее электрический ток. Концетрация свободных носителей заряда в диэлектрике не превышает 108 см-3. Основное свойство диэлектрика состоит в способности поляризоваться во внешнем электрическом поле. С точки зрения зонной теории твердого тела диэлектрик — вещество с шириной запрещенной зоны больше 3 эВ.

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.

Ряд диэлектриков проявляют интересные физические свойства.

К ним относятся электреты, пьезоэлектрики, пироэлектрики, сегнетоэластики, сегнетоэлектрики, релаксоры и сегнетомагнетики. При применении диэлектриков — одного из наиболее обширных классов электротехнических материалов — довольно четко определилась необходимость использования как пассивных, так и активных свойств этих материалов. Пассивные свойства диэлектрических материалов используются, когда их применяют в качестве электроизоляционных материалов и диэлектриков конденсаторов обычных типов. Электроизоляционными материалами называют диэлектрики, которые не допускают утечки электрических зарядов, то есть с их помощью отделяют электрические цепи друг от друга или токоведущие части устройств, приборов и аппаратов от проводящих, но не токоведущих частей (от корпуса, от земли). В этих случаях диэлектрическая проницаемость материала не играет особой роли или она должна быть возможно меньшей, чтобы не вносить в схемы паразитных емкостей. Если материал используется в качестве диэлектрика конденсатора определенной емкости и наименьших размеров, то при прочих равных условиях желательно, чтобы этот материал имел большую диэлектрическую проницаемость. Активными (управляемыми) диэлектриками являются сегнетоэлектрики, пьезоэлектрики, пироэлектрики, электролюминофоры, материалы для излучателей и затворов в лазерной технике, электреты и др. Условно к проводникам относят материалы с удельным электрическим сопротивлением ρ < 10-5 Ом·м, а к диэлектрикам — материалы, у которых ρ > 108 Ом·м. При этом надо заметить, что удельное сопротивление хороших проводников может составлять всего 10-8 Ом·м, а у лучших диэлектриков превосходить 1016 Ом·м. Удельное сопротивление полупроводников в зависимости от строения и состава материалов, а также от условий их эксплуатации может изменяться в пределах 10-5—108 Ом·м. Хорошими проводниками электрического тока являются металлы. Из 105 химических элементов лишь двадцать пять являются неметаллами, причем двенадцать элементов могут проявлять полупроводниковые свойства. Но кроме элементарных веществ существуют тысячи химических соединений, сплавов или композиций со свойствами проводников, полупроводников или диэлектриков. Четкую границу между значениями удельного сопротивления различных классов материалов провести достаточно сложно. Например, многие полупроводники при низких температурах ведут себя подобно диэлектрикам. В то же время диэлектрики при сильном нагревании могут проявлять свойства полупроводников. Качественное различие состоит в том, что для металлов проводящее состояние является основным, а для полупроводников и диэлектриков — возбужденным. Развитие радиотехники потребовало создания материалов, в которых специфические высокочастотные свойства сочетаются с необходимыми физико-механическими параметрами. Такие материалы называют высокочастотными. Для понимания электрических, магнитных и механических свойств материалов, а также причин старения нужны знания их химического и фазового состава, атомной структуры и структурных дефектов. Совокупность научно-технических знаний о физико-химической природе, методах исследования и изготовления различных материалов составляет основу материаловедения, ведущая роль которого в настоящее время широко признана во многих областях техники и промышленности. Успехи материаловедения позволили перейти от использования уже известных к целенаправленному созданию новых материалов с заранее заданными свойствами.

Ссылки

Wikimedia Foundation.
2010.

dic.academic.ru

Применение диэлектриков — Энциклопедия по машиностроению XXL







В табл. 1.1 описываются свойства диэлектриков методом воздействие — отклик . В первую очередь выделяется изменение-свойств диэлектриков под действием электрического поля. При воздействии на диэлектрик других полей (механического, теплового, магнитного), а также при действии излучений (свет, радиоактивность, быстрые частицы и др.) прежде всего рассматриваются изменения электрических свойств под влиянием этих факторов. Многие явления, представляющие интерес для физики и технического применения диэлектриков (особенно в электронике), возникают при совместном воздействии на диэлектрик нескольких факторов, например света и электрического поля, света и механических напряжений и т. п.  [c.18]










В случае применения диэлектрика в качестве материала объемных резонаторов определяющим является требование низких диэлектрических потерь, от которых зависит добротность резонатора. Необходимая величина диэлектриче-с.кой проницаемости зависит от рабочей частоты, типа возбуждаемых волн и требований к оптимальным геометрическим размерам. Так, в области дециметровых волн желательны материалы с величиной е=100—500, а в диапазоне миллиметровых волн лучше располагать материалами с е = 15—30 [31].  [c.88]

ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИКОВ В ЭЛЕКТРОНИКЕ  [c.251]

При практическом применении диэлектриков — одного из наиболее обширных классов электротехнических материалов — достаточно четко определились потребности электротехники в, использовании пассивных или активных свойств этих материалов.  [c.4]

Этой закономерностью подтверждается механизм ударной ионизации. При сравнительно больших толщинах, характерных для производственных условий применения диэлектриков (сотые доли мм и выше),электрическая прочность при электрическом пробое может практически не зависеть от толщины. Увеличение электриче-  [c.93]

Этой закономерностью подтверждается механизм ударной ионизации. При сравнительно больших толщинах, характерных для производственных условий применения диэлектриков (сотые доли миллиметра и выше), электрическая прочность при электрическом пробое может практически не зависеть от толщины. Увеличение электрической прочности с уменьшением экспозиции, характерное для ударной ионизации, у многих твердых диэлектриков при электрическом пробое наблюдается в строго однородных полях при импульсах порядка 10 —10 сек. При сравнительно больших экспозициях электрическая прочность при электрическом пробое практически не зависит от величины экспозиции, если длительная экспозиция не вызывает вредных явлений, например, разложения диэлектрика под влиянием возникающей ионизации окружающего воздуха или воздушных пор внутри диэлектрика.  [c.80]

В соответствии с примененным диэлектриком различают конденсаторы а) вакуумные б) воздушные в) газонаполненные г) с жидким диэлектриком д) с твердым органическим диэлектриком (бумажные, пленочные) е) с твердым диэлектриком, пропитанным изоляционной жидкостью ж) с твердым неорганическим диэлектриком (слюда, керамика и др.) з) с твердым неорганическим диэлектриком, используемом в контакте с электролитом (электролитические конденсаторы).  [c.186]

По конструкции конденсаторы могут быть плоские с двумя обкладками, плоские с несколькими обкладками, цилиндрические с двумя обкладками, цилиндрические с несколькими обкладками, спиральные и др. Согласно примененному диэлектрику, различают конденсаторы вакуумные, воздушные, газонаполненные, с жидким диэлектриком, с твердым органическим диэлектриком (бумажные, пленочные), с твердым диэлектриком, пропитанным изоляционной жидкостью, с твердым неорганическим диэлектриком (слюда, керамика и др.), с твердым неорганическим диэлектриком, используемым в контакте с электролитом (электролитические конденсаторы).  [c.132]

П6.4. Компаундами полимерными называются композиции на основе эпоксидных, полиэфирных и других смол, а также на основе битумов, высокообразованных диэлектриков и термопластичных полимеров (полистирола, полиизобутилена и др.), жидкие в момент применения, а затем затвердевающие.  [c.270]

Действие различных поляризующих или анализирующих приборов, рассмотренных выше (турмалин, стеклянное зеркало, стопа и т. д.), типично для всех приспособлений этого рода. Направления колебаний электрического (магнитного) вектора естественного света всегда сортируются этими приборами так, что в один пучок отбирается преимущественно (или сполна) излучение с одним направлением электрических колебаний, а в другой — излучение с перпендикулярным направлением электрических колебаний. Смешение обоих пучков вновь дает естественный свет. Иногда явление несколько осложняется тем обстоятельством, что один из этих пучков претерпевает более или менее полное поглощение (турмалин, непрозрачный диэлектрик). Два взаимно перпендикулярных направления колебаний в двух пучках, образующихся при поляризации, определяются физическими особенностями примененного поляризатора в случае турмалина (и других кристаллов) они определены строением кристалла, в случае зеркала — направлением плоскости падения и т. д. Эти избранные направления можно назвать главными плоскостями Pi и Да. причем Pi J P-i-  [c.378]

Из всего многообразия физических свойств важнейшими свойствами, характеризующими вещество как диэлектрик, являются электрические — поляризация, электропроводность, диэлектрические потери и т. д. Многие годы диэлектрики применялись в основном как изоляторы. Поэтому наибольшее значение имели их малые электропроводности и диэлектрические потери, высокая электрическая прочность. В современных условиях диэлектрики используют не только в качестве пассивных элементов различных электрических схем. С их помощью осуществляют преобразование механической и тепловой энергии в электрическую (пьезоэлектрики и пироэлектрики). Ряд диэлектриков находит применение для детектирования, усиления, модуляции электрических и оптических сигналов. При этом важную роль играют такие свойства, как фотоэффект, электрооптические и гальвано-магнитные явления.  [c.271]

Аморфные диэлектрики в виде тонких пленок находят широкое применение в микроэлектронике. Во многих таких диэлектриках,, так же как и в аморфных полупроводниках, проводимость (весьма незначительная ) осуществляется путем перескоков из одного локализованного состояния в другое. Энергия активации этого процесса значительно ниже, чем энергия активации примесной проводимости в кристаллических диэлектриках.  [c.371]

Во второй части книги рассматривается промышленное применение индукционного нагрева металлов и высокочастотного нагрева диэлектриков, основные вопросы технологии, технико-экономические показатели и вопросы техники безопасности. В этой же части рассмотрены особенности индукционного нагрева с применением частоты 50 Гц, не проявляющиеся на средних и высоких частотах.  [c.3]

Развитие индукционного нагрева идет по пути совершенствования его технологии и автоматизации, в том числе и на основе достижений современной вычислительной техники. Расширяется применение высоких температур как при традиционных способах нагрева, так и при индукционном плазменном нагреве. В связи с ростом мощности установок и расширением их использования в промышленности особое значение приобрело совершенствование основной аппаратуры и источников питания, направленное на улучшение энергетических показателей и надежности установок для нагрева проводящих материалов и диэлектриков.  [c.7]

Применение микроскопических характеристик поля в диэлектрике для количественного исследования процесса поляризации практически невозможно, так как величины Рсв. микро и р недоступны непосредственному измерению. Практически используются макроскопические характеристики поля в диэлектрике, которые получаются из соответствующих микроскопических величин путем усреднения по физически бесконечно малому объему АЕ. Этот объем в отличие от бесконечно малого математического объема должен быть чрезвычайно велик по сравнению с расстоянием между молекулами вещества и, следовательно, по сравнению с микроскопическими неоднородностями среды и поля. Одновременно объем А У должен быть чрезвычайно мал по сравнению с макроскопическими неоднородностями среды и поля, что обеспечивает плавное изменение всех усредненных величин при переходе в смежные элементы объема.  [c.136]

Применение сверхвысоких частот (СВЧ) для нагрева диэлектриков позволяет получать достаточно высокие удельные мощности при сниженных значениях напряженности электрического поля. Ограничения на напряженность поля чаще всего бывают связаны со свойствами нагреваемого материала или с технологическими особенностями нагрева.  [c.305]

Древесине присущи многие недостатки, которые сильно ограничивают ее применение в качестве диэлектрика. Прежде всего следует отметить ее большую неоднородность, наличие водорастворимых солей и т. п. Поэтому она здесь не рассматривается.  [c.178]

Для изготовления печатных плат, используемых в электронике, в низковольтном аппарато- и приборостроении, а также для якорей электродвигателей малой мощности применяют фольгированные гетинакс и стеклотекстолит. Это — слоистые пластики, облицованные с одной или двух сторон медной оксидированной фольгой, наносимой при прессовании собранных пакетов пропитанной бумаги или стеклоткани с применением клея. В некоторых случаях используется хромированная фольга, а в фольгированных тонких диэлектриках на основе стеклоткани иногда применяется никелевая фольга. Фольгированный гетинакс выпускается несколь-ких марок толщиной от 1,0 до 3,0 мм. Он предназначен  [c.190]

Для определения удельного объемного и поверхностного сопротивлений диэлектриков используют трехэлектродную схему их включения в измерительную схему (рис. 5.2, а—в). На образце твердого диэлектрика ОД выполняются электроды высоковольтный электрод ВЭ с диаметром и измерительный ИЭ с диаметром di, имеющие вид диска, круга охранный электрод ОЭ в виде кольца с внутренним d и наружным dg диаметрами. Зазор между измерительным и охранным электродами должен быть равен (2 0,2) мм. (Допускается применение электродов прямоугольной или квадратной формы.)  [c.134]

Жидкие диэлектрики представляют собой электроизоляционные жидкости, используемые в электрических аппаратах высокого напряжения, а также в блоках электронной аппаратуры. Применение электроизоляционных жидкостей позволяет обеспечить надежную и длительную работу электрической изоляции, находящихся под напряжением элементов конструкции, и отводить от них теплоту, выделяющуюся при работе.  [c.194]

Устройство и тины копденса-торов. Выражение (42.3) показывает, что электроемкость конденсатора МОЖНО увеличить путем увеличения площади S его пластин, уменьшения расстояния d между ними и применения диэлектриков с большими значе-  [c.144]

Аналогичные условия отражения могут быть реализованы и без применения диэлектриков полное отражение от закритич. волновода — плавным уменьшением расстояния между отражателями (рис. 1, в), сильное отражение на частотах, близких к критич. частотам внутр. волновода,— внесением неоднородностей скачкообразным иамененвем расстояния между отражателями (рис. 1, г) или ограничением размеров отражателей (рис. д). Высокодобротные колебания будут иметь в этих случаях разный характер. В первом существует каустика, разграничивающая области докри-тич. и закритич. волноводов, в последнем — поле быстро (экспоненциально) убывает при удалении от каустики, во втором случае поле ограничивается областью сильного отражения. Оба способа повышения добротности применяются в О. р. Когда не требуется высокой добротности рабочей моды, часто используются резонаторы с постепенным увеличением расстояния между отражателями рис. 1, с). Благодаря высоким значениям отношения запасённой энергии к энергии потерь доб-491  [c.491]

Батарея с диэлектрическим теплоносителем. Имеется большое количество различных схем термоэлектрических батарей, основанных на непосредственном нагревании ТЭЭЛ с помощью диэлектрического теплоносителя. К таким теплоносителям в первую очередь относятся газы и органические жидкости. Применение диэлектриков для подвода и отвода тепла привлекало многих авторов в связи с тем, что в этом случае упрощается конструкция батареи ТЭЭЛ.  [c.88]

Подробнее эти механизмы поляризации рассмотрены в гл. 5 и 6 в связи с различными применениями диэлектриков в электронике. В качестве примера не индуцированной электрическим полем поляризации отметим пьезополяризацию, возникающую в нецент-роснмметричных диэлектриках при их механической деформации. В пьезоэлектриках механическая деформация приводит к смещению ионов из равновесного положения, при котором возникает электрическая поляризация диэлектрика. Время установления этой механической поляризации зависит от электрических и упругих свойств диэлектрика, а также от геометрических размеров образца, который деформируется как целое. Как и при упругой поляризации, возникает возвращающая сила (пропорциональная деформации пьезоэлектрика), которая стремится возвратить образец в равновесное (недеформированное и неполяризован-ное) состояние. Отметим, что поляризация в этом случае индуци-64  [c.64]

Для многих технических применений диэлектриков в электронике большое значение имеют фазовые превращения, происходящие в некоторых твердых и жидких веществах без изменения их агрегатного состояния — в пределах только твердой пли только жидкой фазы. Эти преврашеиия происходят вследствие электронных, диполыгых, магнитных н других взаимодействий структурных элементов вещества — ионов, атомов, молекул или их комплексов. В окрестности фазовых превращений структура вещества оказывается чрезвычайно податливой к внешним воздействиям (тепловым, электрическим, магнитным или механическим), причем даже при малых изменениях Т, Е, Н или X электрические, оптические и другие свойства веществ значительно изменяются. Необычно высокая чувствительность к слабым внешним воздействиям, имеющая место вблизи фазовых превращений, используется во многих видах приборов и устройств электронной техники (см. гл. 6—8).  [c.94]

Различают конденсаторы постоянной емкости и конденсаторы переменной емкости. Согласно примененному диэлектрику различают конденсаторы вакуумные, воздушные, газонаполненные, с жидким диэлектриком, с твердым органическим диэлектриком (бумажные, пленочные), с твердым диэлектриком, пропитанным изоляционной жидкостью, с твердым неорганн-  [c.195]

При применении диэлектриков для предохранения цементируемых поверхностей от омеднения маршрут прохо кдения детали по цехам укорачивается механический цех — цех покрытия (электролиз) — термический цех — механический цех.  [c.20]

Концевая муфта марки ПКВО-35 (рис. 37) специально разработана для применения внутри помещения. Она имеет два маркоразмера ПКВО-35-1 для кабелей с жилами сечением 70, 70(ОЖ), 95, 95 (ОЖ)) и ПКВО-35-2 для жил сечением 120, 120(ОЖ) и 150. Для монтажа муфты ПКВО-35 кабель разделывают с соблюдением размеров, приведенных на рис. 38. Конструкция муфты отличается предельной простотой. Для выравнивания электрического поля применен диэлектрик специального  [c.96]

Вместе с тем явление Керра нашло за последние годы ряд чрезвычайно важных научных и научно-технических применений, осгю-ванных на способности его протекать практически безынерционно, т. е. следовать за очень быстрыми переменами внешнего поля. Таким образом, и по теоретической, и по практической ценности явление двойного лучепреломления в электрическом поле принадлежит к числу крайне интересных и важных. Как уже упоминалось (см. 2), о желательности постановки подобных опытов писал еще Ломоносов (1756 г.) о неудаче попытки обнаружить, влияет ли электризация на преломляющую способность жидкости, сообщает Юнг (1800 г.) и лишь в 1875 г. были выполнены опыты Керра, надежно установившие явление. Керр показал, что многие жидкие диэлектрики становятся анизотропными под действием электрического поля. Опыты с жидкими диэлектриками имеют решающее значение, ибо для жидких веществ деформация, могущая возникнуть под действием электрического поля (электрострикция), не вызывает двойного лучепреломления ), так что в опытах с жидкостью мы имеем электрооптические явления в чистом виде. Описанный Керром эффект стал первым доказательством того, что оптические свойства вещества могут изменяться под влиянием электрического поля.  [c.528]

Выражение (16.3) имеет, однако, ограниченную область применения. Дело в том, что нельзя считать поле, действующее на отдельную молекулу диэлектрика, равным среднему нолю Е. Диэлектрик можно считать непрерывной средой только при макроскопическом рассмотрении. Каждая молекула в диэлектрике находится п]зежде всего под действием поля, создаваемого окружающими ее молекулами. Это поле зависит от внешнего наложенного поля, под действием которого молекулы поляризуются и в свою очередь воздействуют на окружающие молекулы. Электрическое поле, действующее на отдельную молекулу, складывается из среднего макроскопического поля Е зарядов на обкладках конденсатора II зарядов па границах диэлектрика, а также поля, обусловленного действием ближайших окружающих молекул.  [c.5]

Широкое практическое применение находят неорганические кристаллические люминофоры, называемые кристал-лофосфбрами или, проще, фосфорами (не надо путать с химическим элементом фосфором ). Они используются, например, в светящихся циферблатах часов. Кристаллофос-форы синтезируют, прокаливая специально приготовленные смеси, включающие в себя основное вещество и примеси активаторов, играющих роль центров люминесценции. Все кристаллофосфоры относятся к диэлектрикам или полупроводникам.  [c.184]

Самый простой метод расчета заключается в применении лореицовской теории диэлектриков [27]. Если все диполи в веществе одинаковы и расположены параллельно, то совместно они дают составляющую ноля в месте расположения данного иона, пропорциональную намагниченности коэффициент пропорциональности зависит от кристаллической структуры 15 случае кубической решетки имеем  [c.431]

Синтетические жидкие диэлектрики. Трансформаторное и другие электроизоляционные масла нефтяного происхождения обладают преимуществами, которые и обеспечили им весьма широкое применение они сравнительно дешевле и могут производиться заводами нефтеперерабатывающей промьшшенности в больших количествах при хорошей очистке 5, как это и свойственно чистым неполярным диэлектрикам, мал, а электрическая прочность, достаточно высока. Однако в некоторых слзшаях качество этих масел оказьшается недостаточно высоким. Например, когда требуется полная пожарная безопасность и взрывобезопасность, маслонаполненные трансформаторы и другие аппараты применяться не могут.  [c.130]

Параллельно с развитием индукционного нагрева металлов велись разработки в области высокочастотного нагрева диэлектриков. Первые опыты по сушке древесины в электромагнитном поле высокой частоты провел в 1930—1934 гг. Н. С. Селюгнн (ЦНИИ механической обработки древесины) и одновременно А. И. Иоффе. Опыт советских исследователей был широко использован за рубежом. В иностранной литературе указывается на приоритет СССР. В дальнейшем этот метод получил широкое промышленное применение для нагрева пластмасс и других материалов с целью прессования, сварки, склеивания и т. д. Диапазон используемых частот 10 —10 Гц. Развитие этого метода многим обязано работам проф. А. В. Нетушила, инж. Н. Л. Брицына, кандидатов техн. наук И. Г. Федоровой и Т. А. Шелиной и др.  [c.6]

Другой способ выравнивания нагрева заключается в применении вкладыпюй из диэлектрика с близким значением е и малым углом потерь. Возможно применение и немагнитных металлических вкладышей, которые как бы закорачивают тот объем в электрическом поле, где сами находятся. Толщина широкого металлического вкладыша равна высоте, на которую снижается фигурный электрод (см. рис. 16-7)  [c.305]

В твердых диэлектриках повышенная температура вызывает соответствующие изменения электрических параметров и снижение ряда механических. Кроме того, повышенная температура размягчает большинство твердых диэлектриков и даже может их расплавить. Низкая температура плавления некоторых материалов лимитирует даже область их применения, например у стандартного парафина разных марок температура плавления лежит в пределах 49—54° С. Органические и элементоорганические соединения при воздействии высокой температуры подвергаются термоокислительной деструкции, которая приводит к необратимому изменению их свойств и тепловому старению. К числу тепловых воздействий относится и терм о-удар — резкое изменение температуры. Многие твердые диэлектрики плохо переносят резкие температурные колебания, которые вызывают растрескивание. Очень низкие температуры не орасны с точки зрения непосредственного воздействия на электрические параметры, но ведут к появлению трещин и могут вызывать хрупкость твердой изоляции, которая по условиям использования должна оставаться гибкой. Например, применяемая для многих марок проводов резиновая изоляция в области достаточно низких температур становится хрупкой, ломкой. Жидкие диэлектрики при понижении температуры повышают свою вязкость, а при достаточно низких температурах совсем застывают и теряют текучесть.  [c.108]

Продукты полимеризации хлорированного стирола — полидихлорстирол (получаемый из дихлорстирола — стирола с замещением двух атомов водорода двумя атомами хлора) — обладают более высокой нагревостойкостью, чем полистирол. У полидихлорстирола благодаря относительной симметрии молекул tg б» мало отличается от такового для полистирола, в то время как у сополимера с акрило-нитрилом и у ударопрочных марок он больше, особенно у последних. Ударопрочный полистирол представляет собой смесь полистирола или его сополимеров с синтетическими каучуками бутадиеновым или бутадиен-стироль-ным. Электрические свойства у эмульсионного полистирола ниже, чем у блочного, из-за остатков полярного эмульгатора. Ударопрочный полистирол имеет весьма широкое применение как конструкционный диэлектрик (аккумуляторные баки, корпуса и детали разных приборов и аппаратов). Полистирол и его сополимеры термопластичны.  [c.118]

Алсифер очень твердый и хрупкий сплав, он не поддается ни ковке, ни прокатке. Детали из него получают только методом литья при толщине не менее нескольких миллиметров. Детали обработке резанием не поддаются. Возможна только подгонка некоторых размеров шлифованием. Область применения алсифера магнитные экраны, корпуса приборов, машин, аппаратов, детали магнитопроводов для работы при постоянном или медленно меняющемся магнитном поле. Алсифер легко измельчается в тонкий порошок, что позволяет широко использовать его в производстве магнито-диэлектриков для высокочастотных сердечников.  [c.300]


mash-xxl.info

Электропроводность диэлектриков. Виды диэлектриков, их свойства и применение

Электропроводность диэлектриков является важной физической характеристикой. Информация о ней позволяет выявлять сферы применения материалов.

Термины

По проводимости электрического тока вещества подразделяют на группы:

  • диэлектрики;
  • полупроводники;
  • проводники.

Отлично проводят ток металлы — величина их удельной электропроводимости достигает 106-108 (Ом · м)-1.

А диэлектрические материалы не способны проводить электрический ток, поэтому они применяются в качестве изоляторов. Они не имеют свободных носителей зарядов, отличаются дипольным строением молекул.

Полупроводниками же являются твердые материалы, имеющие промежуточные значения проводимости.

Классификация

Все диэлектрические материалы подразделяют на полярные и неполярные виды. У полярных изоляторов центры положительных и отрицательных зарядов смещены от центра. Молекулы таких веществ по своим электрическим параметрам аналогичны жесткому диполю, имеющему свой дипольный момент. В качестве полярных диэлектриков можно привести воду, аммиак, хлороводород.

Неполярные диэлектрики отличаются совпадением центров положительных и отрицательных зарядов. Они сходны по электрическим характеристикам упругому диполю. Примерами таких изоляторов являются водород, кислород, тетрахлорметан.

Электропроводность

Электропроводность диэлектриков объясняется присутствием в их молекулах незначительного числа свободных электронов. При смещении зарядов внутри вещества за некоторый промежуток времени, наблюдается постепенное установление равновесного положения, что и является причиной появления тока. Электропроводность диэлектриков существует в момент выключения и включения напряжения. Технические образцы изоляторов имеют максимальное количество свободных зарядов, поэтому в них появляются незначительные сквозные токи.

Электропроводность диэлектриков в случае постоянного значения напряжения вычисляется по сквозному току. Данный процесс предполагает выделение и нейтрализацию на электродах имеющихся зарядов. В случае переменного напряжения на величину активной проводимости влияет не только сквозной ток, но и активные компоненты поляризационных токов.

Электрические свойства диэлектриков зависят от плотности тока, сопротивления материала.

Твердые диэлектрики

Электропроводность твердых диэлектриков подразделяют на объемную и поверхностную. Для проведения сравнения этих параметров у различных материалов применяют значения объемного удельного и поверхностного удельного сопротивления.

Полная проводимость суммируется из двух этих величин, ее величина зависит от влажности среды и температуры окружающего воздуха. В случае продолжительной работы под напряжением, наблюдается уменьшение сквозного тока, проходящего через жидкие и твердые изоляторы.

А в случае увеличения тока через некоторый промежуток времени, можно вести речь о том, что внутри вещества будут протекать необратимые процессы, ведущие к разрушению (пробой диэлектрика).

Особенности газообразного состояния

Газообразные диэлектрики имеют незначительную электропроводность в том случае, если напряженность поля принимает минимальные значения. Возникновение тока в газообразных веществах возможно только в тех случаях, когда в них присутствуют свободные электроны либо заряженные ионы.

Газообразные диэлектрики являются качественными изоляторами, поэтому используются в современной электронике в больших объемах. Ионизация в таких веществах обуславливается внешними факторами.

Из-за соударений ионов газа, а также при термическом воздействии, ультрафиолетовом или рентгеновском действии, наблюдается и процесс образования нейтральных молекул (рекомбинация). Благодаря этому процессу ограничивается увеличение количества ионов в газе, устанавливается определенная концентрация заряженных частиц через короткий временной промежуток после воздействия внешнего источника ионизации.

В процессе возрастания напряжения, прикладываемого к газу, увеличивается движение ионов к электродам. Они не успевают рекомбинироваться, поэтому осуществляется их разряжение на электродах. При последующем повышении напряжения ток не возрастает, его именуют током насыщения.

Рассматривая неполярные диэлектрики, отметим, что воздух является совершенным изолятором.

Жидкие диэлектрики

Электропроводность жидких диэлектриков объясняется особенностями строения молекул жидкости. В неполярных растворителях существуют диссоциированные примеси, включая и влагу. В полярных молекулах проводимость электрического тока объясняется также процессом распада на ионы самой жидкости.

В этом агрегатном состоянии ток также вызывается движением коллоидных частиц. Из-за нереальности полного выведения из такого диэлектрика примесей, возникают проблемы получения жидкостей с незначительной проводимостью тока.

Все виды изоляции предполагают поиск вариантов снижения удельной проводимости диэлектриков. Например, удаляют примеси, корректируют температурный показатель. Повышение температуры вызывает снижение вязкости, возрастание подвижности ионов, рост степени тепловой диссоциации. Данные факторы воздействуют на величину удельной проводимости диэлектрических материалов.

Электропроводность твердых тел

Она объясняется перемещением не только ионов самого изолятора, но и заряженных частиц примесей, содержащихся внутри твердого материала. По мере прохождения через твердый изолятор происходит частичное удаление примесей, что постепенно сказывается на проводимости тока. Учитывая особенности строения кристаллической решетки, перемещение заряженных частиц обусловлено флуктуацией теплового движения.

При невысоких температурах происходит движение положительных и отрицательных ионов примесей. Такие виды изоляции характерны для веществ с молекулярной и атомной кристаллической структурой.

Для анизотропных кристаллов величина удельной проводимости меняется в зависимости от его осей. К примеру, в кварце в направлении, расположенном параллельно основной оси, она превышает в 1000 раз перпендикулярное положение.

В твердых пористых диэлектриках, где практически нет влаги, незначительное повышение электрического сопротивления приводит к повышению их электрического сопротивления. У веществ, которые содержат примеси, растворимые в воде, наблюдается существенное уменьшение объемного сопротивления из-за изменения влажности.

Поляризация диэлектриков

Данное явление связано с изменением положения частиц изолятора в пространстве, которое приводит к приобретению каждым макроскопическим объемом диэлектрика некоторого электрического (индуцированного) момента.

Существует поляризация, которая возникаем под воздействием внешнего поля. Также выделяют самопроизвольный вариант поляризации, появляющейся даже при отсутствии действия внешнего поля.

Относительная диэлектрическая проницаемость характеризуется:

  • емкостью конденсатора с этим диэлектриком;
  • ее величиной в вакууме.

Сопровождается этот процесс возникновением на поверхности диэлектрика связанных зарядов, которые уменьшают внутри вещества величину напряженности.

В случае полного отсутствия внешнего поля отдельный элемент объема диэлектрика не обладает электрическим моментом, поскольку сумма всех зарядов равна нулю и наблюдается совпадение отрицательных и положительных зарядов в пространстве.

Варианты поляризации

При электронной поляризации происходит смещение под воздействием внешнего поля электронных оболочек атома. В ионном варианте наблюдается смещение узлов решетки. Для дипольной поляризации характерны потери на преодоление внутреннего трения и сил связи. Структурный же вариант поляризации считается самым медленным процессом, он характеризуется ориентацией неоднородных макроскопических примесей.

Заключение

Электроизоляционные материалы представляют собой вещества, которые позволяют получать надежную изоляцию некоторых составных частей электрического оборудования, находящегося под определенными электрическими потенциалами. В сравнении с проводниками тока, у многочисленных изоляторов значительно большее электрическое сопротивление. Они способны создавать сильные электрические поля и накапливать дополнительную энергию. Именно это свойство изоляторов применяют в современных конденсаторах.

В зависимости от химического состава, их подразделяют на природные и синтетические материалы. Самой многочисленной является вторая группа, поэтому именно эти изоляторы применяют в разнообразных электрических приборах.

В зависимости от технологических характеристик, структуры, состава, выделяют пленочные, керамические, восковые, минеральные изоляторы.

При достижении величины пробивного напряжения, наблюдается пробой, приводящий к резкому возрастанию величины электрического тока. Среди характерных признаков подобного явления можно выделить незначительную зависимость прочности от напряжения и температуры, толщины.

fb.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о