Snov, ki ima proste delce z nabojem, ki se urejeno gibljejo skozi telo zaradi delujočega električnega polja, imenujemo prevodnik v elektrostatičnem polju. In naboji delcev se imenujejo brezplačni. Po drugi strani pa jih dielektriki nimajo. Prevodniki in dielektriki imajo različne narave in lastnosti.
Raziskovalec
V elektrostatičnem polju so prevodniki kovine, alkalne, kisle in slane raztopine ter ionizirani plini. Nosilci prostih nabojev v kovinah so prosti elektroni.
Pri vstopu v enotno električno polje, kjer so kovine prevodniki brez naboja, se bo gibanje začelo v smeri, ki je nasprotna vektorju napetosti polja. Ko se na eni strani kopičijo, bodo elektroni ustvarili negativen naboj, na drugi strani pa jih bo nezadostna količina povzročila pojav presežka pozitivnega naboja. Izkazalo se je, da so dajatve ločene. Nekompenzirani različni stroški nastanejo pod vplivomzunanje polje. Tako se inducirajo in prevodnik v elektrostatičnem polju ostane brez naboja.
nekompenzirani stroški
Elektrifikacija, ko se naboji prerazporedijo med deli telesa, se imenuje elektrostatična indukcija. Nekompenzirani električni naboji tvorijo njihovo telo, notranja in zunanja napetost sta si nasprotni. Ko se deli in nato kopiči na nasprotnih delih prevodnika, se intenzivnost notranjega polja poveča. Posledično postane nič. Nato stanje stroškov.
V tem primeru je celotna nekompenzirana bremenitev zunaj. To dejstvo se uporablja za pridobitev elektrostatične zaščite, ki ščiti naprave pred vplivom polj. Postavljeni so v mreže ali ozemljena kovinska ohišja.
Dielektriki
Snovi brez prostih električnih nabojev v standardnih pogojih (to je, ko temperatura ni niti previsoka niti prenizka) se imenujejo dielektriki. Delci se v tem primeru ne morejo premikati po telesu in so le rahlo premaknjeni. Zato so tukaj povezani električni naboji.
Dielektriki so razdeljeni v skupine glede na molekularno strukturo. Molekule dielektrikov prve skupine so asimetrične. Sem spadajo navadna voda, nitrobenzen in alkohol. Njihov pozitivni in negativni naboj se ne ujemata. Delujejo kot električni dipoli. Takšne molekule veljajo za polarne. Njihov električni moment je enak končnemuvrednost pod vsemi različnimi pogoji.
Drugo skupino sestavljajo dielektriki, v katerih imajo molekule simetrično strukturo. To so parafin, kisik, dušik. Pozitivni in negativni naboji imajo podoben pomen. Če ni zunanjega električnega polja, potem tudi ni električnega momenta. To so nepolarne molekule.
Nasprotni naboji v molekulah v zunanjem polju imajo premaknjena središča, usmerjena v različne smeri. Spremenijo se v dipole in dobijo še en električni trenutek.
Dielektriki tretje skupine imajo kristalno strukturo ionov.
Zanima me, kako se dipol obnaša v zunanjem enotnem polju (navsezadnje je to molekula, sestavljena iz nepolarnih in polarnih dielektrikov).
Vsak dipolni naboj je obdarjen s silo, od katerih ima vsak enak modul, vendar drugačno smer (nasprotno). Nastaneta dve sili, ki imata rotacijski moment, pod vplivom katerega se dipol nagiba k obrnjenju tako, da smer vektorjev sovpada. Posledično dobi smer zunanjega polja.
V nepolarnem dielektriku ni zunanjega električnega polja. Zato so molekule brez električnih momentov. V polarnem dielektriku se toplotno gibanje pojavi v popolnem neredu. Zaradi tega imajo električni momenti drugačno smer in njihova vektorska vsota je nič. To pomeni, da dielektrik nima električnega momenta.
Dielektrik v enotnem električnem polju
Postavimo dielektrik v enotno električno polje. Že vemo, da so dipoli polarne in nepolarne molekule.dielektriki, ki so usmerjeni v odvisnosti od zunanjega polja. Njihovi vektorji so urejeni. Potem vsota vektorjev ni nič, dielektrik pa ima električni moment. V njem so pozitivni in negativni naboji, ki se medsebojno kompenzirajo in so blizu drug drugemu. Zato dielektrik ne prejme naboja.
Nasprotne površine imajo nekompenzirane polarizacijske naboje, ki so enaki, t.j. dielektrik je polariziran.
Če vzamete ionski dielektrik in ga postavite v električno polje, se bo mreža kristalov ionov v njem rahlo premaknila. Posledično bo dielektrik ionskega tipa prejel električni moment.
Polarizacijski naboji tvorijo lastno električno polje, ki ima nasprotno smer od zunanjega. Zato je jakost elektrostatičnega polja, ki ga tvorijo naboji, nameščeni v dielektriku, manjša kot v vakuumu.
Raziskovalec
Pri dirigentih se bo razvila drugačna slika. Če v elektrostatično polje vnesemo prevodnike električnega toka, bo v njem nastal kratkotrajni tok, saj bodo električne sile, ki delujejo na proste naboje, prispevale k nastanku gibanja. Vsi pa poznajo tudi zakon termodinamične ireverzibilnosti, ko se mora vsak makroproces v zaprtem sistemu in gibanju sčasoma končati in sistem se bo uravnotežil.
Prevodnik v elektrostatičnem polju je kovinsko telo, kjer se elektroni začnejo premikati proti črtam sile inse bo začela kopičiti na levi strani. Prevodnik na desni bo izgubil elektrone in pridobil pozitiven naboj. Ko se naboji ločijo, bo pridobil svoje električno polje. To se imenuje elektrostatična indukcija.
Znotraj prevodnika je jakost elektrostatičnega polja nič, kar je enostavno dokazati s premikanjem od nasprotnega.
Značilnosti obnašanja polnjenja
Naboj prevodnika se kopiči na površini. Poleg tega je razporejena tako, da je gostota naboja usmerjena na ukrivljenost površine. Tukaj bo več kot drugje.
Prevodniki in polprevodniki imajo največ ukrivljenosti na kotnih točkah, robovih in zaokrožitvah. Obstaja tudi visoka gostota naboja. Ob njenem naraščanju raste tudi napetost v bližini. Zato se tukaj ustvari močno električno polje. Pojavi se koronski naboj, ki povzroči, da naboji tečejo iz prevodnika.
Če upoštevamo prevodnik v elektrostatičnem polju, iz katerega je odstranjen notranji del, se najde votlina. Od tega se ne bo nič spremenilo, saj polja ni bilo in ne bo. Konec koncev je v votlini po definiciji odsoten.
Sklep
Pregledali smo prevodnike in dielektrike. Zdaj lahko razumete njihove razlike in značilnosti manifestacije lastnosti v podobnih pogojih. Torej se v enotnem električnem polju obnašajo precej drugače.
