Dielektrik je material ali snov, ki praktično ne prenaša električnega toka. Ta prevodnost je posledica majhnega števila elektronov in ionov. Ti delci nastanejo v neprevodnem materialu šele, ko so dosežene visokotemperaturne lastnosti. O tem, kaj je dielektrik, bomo razpravljali v tem članku.
Opis
Vsak elektronski ali radijski prevodnik, polprevodnik ali nabit dielektrik skozi sebe prehaja električni tok, a posebnost dielektrika je, da tudi pri visoki napetosti nad 550 V vanj teče majhen tok. Električni tok v dielektriku je gibanje nabitih delcev v določeni smeri (lahko je pozitivna ali negativna).
Vrste tokov
Električna prevodnost dielektrikov temelji na:
- Absorpcijski tokovi - tok, ki teče v dielektriku s konstantnim tokom, dokler ne doseže ravnotežnega stanja, pri čemer spreminja smer, ko je vklopljen in ko se nanj nanese napetost in ko je izklopljen. Pri izmeničnem toku bo napetost v dielektriku prisotna v njem ves čas, medtem ko je v delovanju električnega polja.
- Elektronska prevodnost - gibanje elektronov pod vplivom polja.
- Ionska električna prevodnost - je gibanje ionov. Najdemo ga v raztopinah elektrolitov – soli, kisline, alkalije, pa tudi v številnih dielektrikih.
- Molion električna prevodnost je gibanje nabitih delcev, imenovanih molioni. Najdemo ga v koloidnih sistemih, emulzijah in suspenzijah. Fenomen gibanja moliona v električnem polju se imenuje elektroforeza.
Izolacijski materiali so razvrščeni glede na njihovo agregacijsko stanje in kemično naravo. Prve delimo na trdne, tekoče, plinaste in strjevalne. Po kemični naravi jih delimo na organske, anorganske in organoelementne materiale.
Električna prevodnost dielektrikov glede na stanje agregacije:
- Električna prevodnost plinov. Plinaste snovi imajo precej nizko tokovno prevodnost. Pojavi se lahko ob prisotnosti prostih nabitih delcev, kar se pojavi zaradi vpliva zunanjih in notranjih, elektronskih in ionskih dejavnikov: rentgenskih in radioaktivnih vrst, trkov molekul in nabitih delcev, toplotnih dejavnikov.
- Električna prevodnost tekočega dielektrika. Dejavniki odvisnosti: molekularna struktura, temperatura, nečistoče, prisotnost velikih nabojev elektronov in ionov. Električna prevodnost tekočih dielektrikov je v veliki meri odvisna od prisotnosti vlage in nečistoč. Prevodnost elektrike polarnih snovi se ustvari tudi s pomočjo tekočine z disociiranimi ioni. Če primerjamo polarne in nepolarne tekočine,prvi imajo očitno prednost pri prevodnosti. Če je tekočina očiščena nečistoč, bo to prispevalo k zmanjšanju njenih prevodnih lastnosti. S povečanjem prevodnosti tekoče snovi in njene temperature pride do zmanjšanja njene viskoznosti, kar vodi do povečanja mobilnosti ionov.
- Trdni dielektriki. Njihova električna prevodnost je določena kot gibanje nabitih dielektričnih delcev in nečistoč. V poljih močnega električnega toka se zazna električna prevodnost.
Fizikalne lastnosti dielektrikov
Ko je upornost materiala manjša od 10-5 Ohmm, jih lahko pripišemo prevodnikom. Če je več kot 108 Ohmm - za dielektrike. Obstajajo primeri, ko bo upornost večkrat večja od upora prevodnika. V intervalu 10-5-108 Ohmm je polprevodnik. Kovinski material je odličen prevodnik električnega toka.
Iz celotne periodične tabele samo 25 elementov pripada nekovinam, 12 pa jih bo morda imelo lastnosti polprevodnika. Seveda pa je poleg snovi tabele še veliko več zlitin, sestavkov ali kemičnih spojin z lastnostjo prevodnika, polprevodnika ali dielektrika. Na podlagi tega je težko potegniti določeno mejo med vrednostmi različnih snovi z njihovimi odpornostmi. Na primer, z zmanjšanim temperaturnim faktorjem se bo polprevodnik obnašal kot dielektrik.
Prijava
Uporaba neprevodnih materialov je zelo obsežna, saj je eden najpogosteje uporabljenih razredovelektričnih komponent. Postalo je povsem jasno, da jih je mogoče uporabiti zahvaljujoč lastnostim v aktivni in pasivni obliki.
V pasivni obliki se lastnosti dielektrikov uporabljajo za uporabo v električnem izolacijskem materialu.
V svoji aktivni obliki se uporabljajo v feroelektriki, pa tudi v materialih za oddajnike laserske tehnologije.
Osnovni dielektriki
Pogoste vrste vključujejo:
- Steklo.
- guma.
- Olje.
- asf alt.
- porcelan.
- Quartz.
- zrak.
- Diamond.
- Čista voda.
- Plastika.
Kaj je tekoči dielektrik?
Ta vrsta polarizacije se pojavi v polju električnega toka. Tekoče neprevodne snovi se uporabljajo v tehniki za vlivanje ali impregniranje materialov. Obstajajo 3 razredi tekočih dielektrikov:
Naftna olja so nizke viskoznosti in večinoma nepolarna. Pogosto se uporabljajo v visokonapetostni opremi: transformatorsko olje, visokonapetostna voda. Transformatorsko olje je nepolarni dielektrik. Kabelsko olje je našlo uporabo pri impregnaciji izolacijskih papirnatih žic z napetostjo do 40 kV, pa tudi kovinskih premazov s tokom več kot 120 kV. Transformatorsko olje ima čistejšo strukturo kot kondenzatorsko olje. Ta vrsta dielektrika se kljub visokim stroškom v primerjavi z analognimi snovmi in materiali pogosto uporablja v proizvodnji.
Kaj je sintetični dielektrik? Trenutno je skoraj povsod prepovedan zaradi visoke strupenosti, saj je proizveden na osnovi kloriranega ogljika. Tekoči dielektrik na osnovi organskega silicija je varen in okolju prijazen. Ta vrsta ne povzroča kovinske rje in ima lastnosti nizke higroskopnosti. Obstaja utekočinjen dielektrik, ki vsebuje organofluorovo spojino, ki je še posebej priljubljena zaradi svoje negorljivosti, toplotnih lastnosti in oksidativne stabilnosti.
In zadnja vrsta so rastlinska olja. So šibko polarni dielektriki, med njimi so laneno seme, ricinus, tung, konoplja. Ricinusovo olje je zelo segreto in se uporablja v papirnatih kondenzatorjih. Preostala olja izhlapijo. Izhlapevanje v njih ni posledica naravnega izhlapevanja, temveč kemična reakcija, imenovana polimerizacija. Aktivno se uporablja v emajlih in barvah.
Sklep
Članek je podrobno obravnaval, kaj je dielektrik. Omenjene so bile različne vrste in njihove lastnosti. Seveda, da bi razumeli subtilnost njihovih značilnosti, boste morali bolj poglobljeno preučiti del fizike o njih.
