דיאלקטרי הוא חומר או חומר שלמעשה אינו מעביר זרם חשמלי. מוליכות זו נובעת ממספר קטן של אלקטרונים ויונים. חלקיקים אלו נוצרים בחומר לא מוליך רק כאשר מושגות תכונות של טמפרטורה גבוהה. על מה זה דיאלקטרי ועליו נדון במאמר זה.
Description
כל מוליך אלקטרוני או רדיו, מוליך למחצה או דיאלקטרי טעון מעביר זרם חשמלי דרכו, אבל הייחודיות של דיאלקטרי היא שגם במתח גבוה מעל 550 וולט, יזרום בו זרם קטן. זרם חשמלי בדיאלקטרי הוא תנועה של חלקיקים טעונים בכיוון מסוים (הוא יכול להיות חיובי או שלילי).
סוגי זרמים
המוליכות החשמלית של דיאלקטריות מבוססת על:
- זרמי ספיגה - זרם הזורם בדיאלקטרי בזרם קבוע עד שהוא מגיע למצב שיווי משקל, משנה כיוון בעת הדלקתו וכאשר מופעל עליו מתח וכשהוא כבוי. עם זרם חילופין, המתח בדיאלקטרי יהיה קיים בו כל הזמן בזמן שהוא בפעולה של שדה חשמלי.
- מוליכות אלקטרונית - תנועת אלקטרונים בהשפעת שדה.
- מוליכות חשמלית יונית - היא תנועה של יונים. הוא נמצא בתמיסות אלקטרוליטים - מלחים, חומצות, אלקליות, כמו גם בדיאלקטרים רבים.
- מוליון חשמלי של מוליון היא תנועה של חלקיקים טעונים הנקראים מולונים. הוא נמצא במערכות קולואידיות, תחליבים ותרחיפים. התופעה של תנועת מוליון בשדה חשמלי נקראת אלקטרופורזה.
חומרי בידוד מסווגים לפי מצב הצבירה שלהם והטבע הכימי שלהם. הראשונים מחולקים למוצק, נוזלי, גזי ומתמצק. על פי הטבע הכימי, הם מחולקים לחומרים אורגניים, אנאורגניים וחומרים אורגניים.
מוליכות חשמלית של דיאלקטריות לפי מצב צבירה:
- מוליכות חשמלית של גזים. לחומרים גזים יש מוליכות זרם נמוכה למדי. זה יכול להתרחש בנוכחות חלקיקים טעונים חופשיים, המופיע עקב השפעת גורמים חיצוניים ופנימיים, אלקטרוניים ויונים: מינים של קרני רנטגן ורדיואקטיביים, התנגשות של מולקולות וחלקיקים טעונים, גורמים תרמיים.
- מוליכות חשמלית של דיאלקטרי נוזלי. גורמי תלות: מבנה מולקולרי, טמפרטורה, זיהומים, נוכחות של מטענים גדולים של אלקטרונים ויונים. המוליכות החשמלית של דיאלקטריים נוזליים תלויה במידה רבה בנוכחות של לחות וזיהומים. מוליכות החשמל של חומרים קוטביים נוצרת אפילו בעזרת נוזל עם יונים מפורקים. כאשר משווים נוזלים קוטביים ולא קוטביים,לראשונים יש יתרון ברור במוליכות. אם הנוזל מנוקה מזיהומים, זה יתרום לירידה בתכונות המוליכות שלו. עם עלייה במוליכות של חומר נוזלי ובטמפרטורה שלו, מתרחשת ירידה בצמיגות שלו, המובילה לעלייה בניידות של יונים.
- דיאלקטרי מוצק. המוליכות החשמלית שלהם נקבעת כתנועה של חלקיקים דיאלקטריים טעונים ולכלוכים. בשדות זרם חשמלי חזקים מזוהה מוליכות חשמלית.
תכונות פיזיקליות של דיאלקטריות
כאשר ההתנגדות של החומר קטנה מ-10-5 אוהםm, ניתן לייחס אותם למנצחים. אם יותר מ-108 אוהםמ' - לדיאלקטרי. ישנם מקרים בהם ההתנגדות תהיה גדולה פי כמה מההתנגדות של המוליך. במרווח 10-5-108 Ohmm יש מוליך למחצה. חומר מתכת הוא מוליך מצוין של זרם חשמלי.
מהטבלה המחזורית כולה, רק 25 יסודות שייכים ללא מתכות, ו-12 מהם, אולי, יהיו בעלי תכונות של מוליך למחצה. אבל, כמובן, בנוסף לחומרים של הטבלה, יש עוד הרבה סגסוגות, קומפוזיציות או תרכובות כימיות עם תכונה של מוליך, מוליך למחצה או דיאלקטרי. בהתבסס על כך, קשה למתוח קו מסוים בין הערכים של חומרים שונים עם עמידותם. לדוגמה, עם מקדם טמפרטורה מופחת, מוליך למחצה יתנהג כמו דיאלקטרי.
Application
השימוש בחומרים לא מוליכים הוא נרחב מאוד, שכן מדובר באחת מהדרגות הנפוצות ביותררכיבים חשמליים. התברר למדי שניתן להשתמש בהם הודות למאפיינים בצורה אקטיבית ופסיבית.
בצורה פסיבית, התכונות של דיאלקטריות משמשות לשימוש בחומר בידוד חשמלי.
בצורתם הפעילה, הם משמשים בפרו-אלקטריק, כמו גם בחומרים לפולטי טכנולוגיית לייזר.
דיאלקטריות בסיסיות
מינים נפוצים כוללים:
- Glass.
- Rubber.
- שמן.
- אספלט.
- פורצלן.
- Quartz.
- Air.
- Diamond.
- מים נקיים.
- פלסטיק.
מהו דיאלקטרי נוזלי?
קיטוב מסוג זה מתרחש בשדה הזרם החשמלי. חומרים נוזליים שאינם מוליכים משמשים בהנדסה ליציקה או הספגה של חומרים. ישנן 3 מחלקות של דיאלקטריות נוזליות:
שמני נפט הם בעלי צמיגות נמוכה ולרוב אינם קוטביים. הם משמשים לעתים קרובות בציוד מתח גבוה: שמן שנאי, מים במתח גבוה. שמן שנאי הוא דיאלקטרי לא קוטבי. שמן כבלים מצא יישום בהספגה של חוטי נייר מבודדים במתח של עד 40 קילו וולט, כמו גם ציפויים מבוססי מתכת עם זרם של יותר מ-120 קילו וולט. לשמן שנאי יש מבנה נקי יותר משמן קבלים. סוג זה של דיאלקטרי נמצא בשימוש נרחב בייצור, למרות העלות הגבוהה בהשוואה לחומרים וחומרים אנלוגיים.
מהו דיאלקטרי סינטטי? נכון לעכשיו, הוא אסור כמעט בכל מקום בגלל הרעילות הגבוהה שלו, שכן הוא מיוצר על בסיס פחמן כלור. דיאלקטרי נוזלי המבוסס על סיליקון אורגני הוא בטוח וידידותי לסביבה. סוג זה אינו גורם לחלודה ממתכת ויש לו תכונות של היגרוסקופיות נמוכה. קיים דיאלקטרי נוזלי המכיל תרכובת אורגנופלואור הפופולרית במיוחד בשל אי-דליקות, תכונות תרמיות ויציבות חמצונית.
והסוג האחרון הוא שמנים צמחיים. הם דיאלקטריים קוטביים חלשים, אלה כוללים זרעי פשתן, קיק, טונג, קנבוס. שמן קיק מחומם מאוד ומשמש בקבלי נייר. שאר השמנים מתאדים. האידוי בהם אינו נגרם על ידי אידוי טבעי, אלא מתגובה כימית הנקראת פילמור. בשימוש פעיל באמייל ובצבעים.
מסקנה
המאמר דן בפירוט מהו דיאלקטרי. הוזכרו מינים שונים ותכונותיהם. כמובן, כדי להבין את העדינות של המאפיינים שלהם, תצטרך ללמוד את קטע הפיזיקה עליהם יותר לעומק.
