Matukio kama vile kuathiriwa na dielectri na kuruhusu haipatikani tu katika fizikia, bali pia katika maisha ya kila siku. Katika suala hili, ni muhimu kuamua maana ya matukio haya katika sayansi, ushawishi wao na matumizi katika maisha ya kila siku.
Uamuzi wa mvutano
Intensity ni wingi wa vekta katika fizikia, ambayo hukokotolewa kutokana na nguvu inayoathiri chaji moja chanya iliyowekwa kwenye eneo linalochunguzwa. Baada ya dielectric kuwekwa kwenye uwanja wa nje wa umeme, hupata wakati wa dipole, kwa maneno mengine, inakuwa polarized. Ili kuelezea kwa kiasi kikubwa mgawanyiko katika dielectri, ugawanyaji hutumika - faharasa ya vekta halisi inayokokotolewa kama muda wa dipole wa thamani ya ujazo wa dielectri.
Vekta ya nguvu baada ya kupita kwenye uso kati ya dielectrics mbili hubadilika ghafla, na kusababisha mwingiliano wakati wa kukokotoa sehemu za kielektroniki. Katika suala hili, sifa ya ziada imeanzishwa - vectoruhamishaji umeme.
Kwa kutumia ruhusa, unaweza kujua ni mara ngapi dielectri inaweza kudhoofisha uga wa nje. Ili kuelezea kimantiki zaidi nyuga za kielektroniki katika dielectri, vekta ya kuhamisha umeme hutumika.
Maelezo ya kimsingi
Ruhusa kamili ya kati ni mgawo ambao umejumuishwa katika nukuu ya hisabati ya sheria ya Coulomb na mlinganyo wa uhusiano kati ya uthabiti wa uwanja wa umeme na uingizaji wa umeme. Ruhusa kamili inaweza kuwakilishwa kama bidhaa ya uidhinishaji wa kiasi cha kati na kutobadilika kwa umeme.
Kuathiriwa na dielectri, iitwayo utengano wa dutu, ni kiasi halisi ambacho kinaweza kugawanyika kwa kuathiriwa na uga wa umeme. Pia ni mgawo wa uunganisho wa mstari wa shamba la nje la umeme na polarization ya dielectri katika uwanja mdogo. Fomula ya kuathiriwa kwa dielectri imeandikwa kama: X=na.
Mara nyingi, dielectri huwa na uwezekano chanya wa dielectri, ilhali thamani hii haina vipimo.
Umeme wa Ferroelectricity ni jambo la kawaida lililo katika fuwele fulani, zinazoitwa ferroelectrics, kwa viwango fulani vya joto. Inajumuisha kuonekana kwa polarization ya hiari katika kioo hata bila uwanja wa nje wa umeme. Tofauti kati ya ferroelectrics na pyroelectrics nikwamba katika safu fulani za halijoto mabadiliko yao ya urekebishaji fuwele, na ubaguzi wa nasibu hutoweka.
Mafundi umeme shambani hawana tabia kama kondakta, lakini wana sifa zinazofanana. Dielectric inatofautiana na kondakta kwa kutokuwepo kwa flygbolag za malipo ya bure. Ziko, lakini kwa idadi ndogo. Katika kondakta, elektroni inayotembea kwa uhuru kwenye kimiani ya kioo ya chuma itakuwa carrier sawa wa malipo. Walakini, elektroni kwenye dielectri huunganishwa kwa atomi zao na haziwezi kusonga kwa urahisi. Baada ya kuanzishwa kwa dielectri kwenye uwanja na umeme, umeme huonekana ndani yake, kama kondakta. Tofauti kutoka kwa dielectri ni kwamba elektroni hazitembei kwa uhuru katika kiasi, kama inavyofanya katika kondakta. Hata hivyo, chini ya ushawishi wa uwanja wa nje wa umeme, uhamishaji mdogo wa chaji hutokea kutoka ndani ya molekuli ya dutu: moja chanya itahamishwa kuelekea uwanja, na hasi itakuwa kinyume chake.
Katika suala hili, uso hupata malipo fulani. Utaratibu wa kuonekana kwa malipo juu ya uso wa dutu chini ya ushawishi wa mashamba ya umeme inaitwa polarization ya dielectric. Ikiwa katika dielectri ya homogeneous na nonpolar na mkusanyiko fulani wa molekuli chembe zote ni sawa, basi polarization pia itakuwa sawa. Na katika hali ya uwezekano wa dielectri ya dielectri, thamani hii itakuwa isiyo na kipimo.
Malipo ya Kuunganishwa
Kutokana na mchakato wa ubaguzi, malipo ambayo hayajalipwa huonekana katika ujazo wa dutu ya dielectri, inayoitwa polarization au bound. chembe,kuwa na chaji hizi, zipo katika chaji za molekuli na, chini ya ushawishi wa uwanja wa nje wa umeme, huhamishwa kutoka kwa nafasi ya usawa bila kuacha molekuli ambamo ziko.
Bei za kuunganishwa zinaainishwa na msongamano wa uso. Unyevu wa dielectri na upenyezaji wa kati huamua ni mara ngapi nguvu ya kuunganisha ya chaji mbili za umeme katika nafasi ni chini ya kiashirio sawa katika utupu.
Uwezo wa kuathiriwa na hewa na upenyezaji wa gesi nyingine nyingi chini ya hali ya kawaida unakaribia umoja (kutokana na ndege ndogo). Uwezo wa kuathiriwa wa dielectri na uidhinishaji katika feri ni makumi na mamia ya maelfu kwenye uso uliotenganishwa wa jozi ya dielectri zenye umilisi tofauti kabisa na unyeti wa dutu hii, na vile vile viambajengo sawa vya nguvu vya tangential kati yao.
Miongoni mwa hali nyingi za vitendo, kuna mkutano na mpito wa sasa kutoka kwa mwili wa chuma hadi ulimwengu unaozunguka, wakati conductivity maalum ya mwisho ni mara kadhaa chini ya conductivity ya mwili huu. Hali zinazofanana zinaweza kutokea, kwa mfano, wakati wa kifungu cha sasa kwa njia ya electrodes ya chuma iliyozikwa chini. Mara nyingi electrodes ya chuma hutumiwa. Ikiwa kazi ni kuamua unyeti wa dielectric ya glasi, basi kazi itakuwa ngumu kidogo na ukweli kwamba dutu hii ina mali ya kupumzika kwa ion, kwa sababu ambayo ndogo.kuchelewa.
Kwenye mpaka wa jozi ya dielectri zenye uwezo tofauti wa kupenyeza mbele ya uga wa nje, gharama za ugawanyaji huonekana zikiwa na fahirisi tofauti zenye msongamano tofauti wa uso. Hivi ndivyo hali mpya ya kukiuka upya kwa laini ya uga wakati wa mpito kutoka kwa dielectri hadi nyingine hupatikana.
Sheria ya mgawanyiko katika kesi ya laini za sasa katika umbo lake inaweza kuchukuliwa kuwa sawa na sheria ya mgawanyiko wa laini za kuhama kwenye ukingo wa dielectrics mbili katika nyanja za kielektroniki.
Kila mwili na dutu ya ulimwengu unaozunguka ina sifa fulani za umeme. Sababu ya hii iko katika muundo wa molekuli na atomiki - uwepo wa chembe zilizochaji ambazo ziko katika hali iliyounganishwa au huru.
Ikiwa dutu hii haijaathiriwa na uga wa nje, basi sehemu kama hizo ziko, zikisawazisha, katika jumla ya ujazo, bila kuunda sehemu za ziada za umeme. Ikiwa kuna matumizi ya nishati ya umeme kutoka nje, ugawaji upya wa chaji utaonekana ndani ya molekuli na atomi zilizopo, ambayo itasababisha kuonekana kwa uwanja wake wa ndani, ambao utaelekezwa nje.
Unapoteua uga wa nje uliotumika kuwa E0, na E ya ndani, basi sehemu nzima E itakuwa jumla ya thamani hizi.
Vitu vyote kwenye umeme kwa kawaida hugawanywa katika:
- makondakta;
- dielectrics.
Uainishaji huu umekuwepo kwa muda mrefu, lakini si sahihi kabisa, kwani kwa muda mrefu sayansi imegundua miili yenye mipya au iliyounganishwa.sifa za maada.
Makondakta
Kwa vile viingilizi vinaweza kuwa midia ambamo kuna malipo ya bila malipo. Metali mara nyingi huzingatiwa kama mambo, kwani muundo wao unamaanisha uwepo wa mara kwa mara wa elektroni za bure ambazo zinaweza kusonga ndani ya cavity nzima ya dutu. Uwezo wa dielectric wa kati hukuruhusu kuwa mshiriki katika mchakato wa joto
Ikiwa kondakta ametengwa kutokana na ushawishi wa uwanja wa nje wa umeme, basi salio huonekana ndani yake kati ya chaji chanya na hasi. Hali hii hupotea mara moja wakati kondakta anapoonekana kwenye uwanja wa umeme, ambayo inasambaza tena chembe za kushtakiwa na nishati yake na husababisha kuonekana kwa malipo yasiyo na usawa na thamani nzuri na hasi kwenye uso wa nje
Hali hii inaitwa induction ya kielektroniki. Chaji zilizoonekana chini ya hatua yake kwenye uso wa chuma huitwa malipo ya induction.
Chaji za moduli ambazo zimejitokeza katika kondakta huunda uga wao wenyewe, ambao hulipa fidia kwa ushawishi wa uga wa nje ndani ya kondakta. Katika suala hili, kiashirio cha jumla ya uga wa kielektroniki kitafidiwa na sawa na 0. Uwezo wa kila nukta ndani na nje ni sawa.
Tokeo hili linaonyesha kuwa ndani ya kondakta (hata ikiwa na uga wa nje umeunganishwa) hakuna tofauti katika uwezo na uga wa kielektroniki. Ukweli huu hutumiwa katika kukinga kutokana na matumizimbinu ya ulinzi wa kielektroniki wa mtu na kifaa cha umeme ambacho ni nyeti kwa sehemu, hasa vyombo vya kupimia vya usahihi wa juu na teknolojia ya wasindikaji mikrofoni.
Pia kuna uhusiano kati ya ruhusa na kuathiriwa. Walakini, inaweza kuonyeshwa kwa kutumia fomula. Kwa hivyo uhusiano kati ya kipenyo cha dielectri na unyeti wa dielectri una nukuu ifuatayo: e=1+X.
kanuni ya ESD
Kwa usaidizi wa ngao, nguo na viatu vilivyotengenezwa kwa nyenzo zenye sifa za conductive, ikiwa ni pamoja na kofia, hutumiwa katika sekta ya nishati kwa usalama wa wafanyakazi wanaofanya kazi katika hali ya mvutano wa juu unaosababishwa na vifaa vya high-voltage. Sehemu ya umemetuamo haipenye ndani ya kondakta, kwa sababu kondakta inapoingizwa kwenye uwanja wa umeme, itafidiwa na uwanja unaotokea kutokana na harakati za malipo ya bure.
Dielectrics
Jina hili ni la vitu ambavyo vina sifa za kuhami joto. Zina gharama zilizounganishwa pekee, sio za bure. Kila chembe chanya ndani yao itaunganishwa na hasi ndani ya atomi na malipo ya kawaida ya neutral bila harakati za bure. Zinasambazwa kutoka ndani ya dielectri na haziwezi kubadilisha msimamo wao chini ya ushawishi wa nyanja za nje. Wakati huo huo, unyeti wa dielectric wa dutu na nishati inayosababishwa bado inahusisha mabadiliko fulani katika muundo wa dutu. Kutoka ndani ya atomi na molekuli, uwiano hubadilikachaji chanya na hasi cha chembe, na malipo ya ziada yasiyo na usawa yanaonekana kwenye uso wa dutu, na kuunda uwanja wa ndani wa umeme. Inaelekezwa kwenye mvutano unaotumika kutoka nje.
Hali hii inaitwa polarization ya dielectric. Inaweza kuwa na sifa ya ukweli kwamba uwanja wa umeme hutokea kutoka ndani ya dutu hii, unaosababishwa na ushawishi wa nishati ya nje, lakini umedhoofishwa na upinzani wa uwanja wa ndani.
Aina za ubaguzi
Ndani ya dielectrics, inaweza kuwakilishwa na aina mbili:
- mwelekeo;
- ya kielektroniki.
Aina ya kwanza pia ina jina la ziada - polarization ya dipole. Mali hii ni ya asili katika dielectri na vituo vilivyohamishwa kwa malipo mazuri na hasi, ambayo huunda molekuli kutoka kwa dipoles ndogo - mchanganyiko wa neutral wa jozi ya mashtaka. Jambo hili ni la kawaida kwa kioevu, salfidi hidrojeni, iliyobeba nitrojeni.
Bila ushawishi wa sehemu ya nje ya umeme katika dutu hizi, dipole za molekuli huelekezwa nasibu chini ya ushawishi wa mabadiliko yaliyopo ya halijoto, wakati chaji ya umeme haionekani kwenye nje ya dielectri.
Picha hii inabadilika chini ya utendakazi wa nishati inayotumika kutoka nje, wakati dipole hazibadilishi mwelekeo wao sana na malipo ya kiwango cha juu kisichofidiwa huonekana kwenye uso, na kuunda sehemu yenye mwelekeo tofauti wa uga unaotumika kutoka nje.
Mgawanyiko wa kielektroniki, elasticutaratibu
Hali hii hutokea katika dielectri zisizo za polar - nyenzo za aina tofauti zilizo na molekuli ambayo hakuna wakati wa dipole, ambayo, chini ya utendakazi wa uga wa nje, huharibika ili chaji chanya pekee ndizo zinazoelekezwa katika mwelekeo wa vekta ya uga wa nje, na chaji hasi - katika mwelekeo tofauti.
Kutokana na hayo, kila molekuli hufanya kazi kama dipole ya kielektroniki inayoelekezwa kwenye mhimili wa uga unaotumika wa nje. Vivyo hivyo, sehemu ya kibinafsi inaonekana kwenye uso wa nje, ambao una mwelekeo tofauti.
Kugawanyika kwa dielectri isiyo ya polar
Kwa dutu hizi, mabadiliko ya molekuli na ugawanyiko unaofuata kutoka kwa ushawishi wa sehemu ya nje hautegemei msogeo wao chini ya ushawishi wa halijoto. Methane CH4 inaweza kutumika kama dielectri isiyo ya polar. Viashiria vya nambari za uwanja wa ndani kwa dielectri zote mbili hapo awali zitabadilika kwa ukubwa kulingana na mabadiliko katika uwanja wa nje, na baada ya kueneza, athari za aina isiyo ya kawaida huonekana. Wanaonekana wakati kila dipole ya molekuli imewekwa kando ya mistari ya nguvu karibu na dielectri ya polar, au mabadiliko katika vitu visivyo na polar hutokea, yanayosababishwa na deformation kali ya atomi na molekuli kutoka kwa kiasi kikubwa cha nishati inayotumiwa kutoka nje. Katika hali halisi, hii hutokea mara chache sana.
Dielectric Constant
Miongoni mwa vifaa vya kuhami joto, jukumu zito linatolewa kwa viashirio vya umeme na sifa kama vile dielectric constant. Zote mbili zinahukumiwa kwa sifa mbili tofauti:
- thamani kamili;
- kiashiria jamaa.
Neno idhini kamili ya dutu inarejelea nukuu ya hisabati ya sheria ya Coulomb. Kwa msaada wake, uhusiano kati ya vekta ya induction na ukubwa unaelezwa kwa namna ya mgawo.
