Электрон (если он слабо связан с ядром атома) может покинуть атом, перейти в междуатомное пространство, попасть в пределы другого атома и т. д. Это явление наиболее характерно для металлов. В металлах всегда имеется огромное количество беспорядочно движущихся в междуатомном пространстве электронов, называемых свободными (рисунок 1).
Рисунок 1. Хаотическое движение электронов в металле.
Если каким-либо способом упорядочить движение свободных электронов, то есть заставить их двигаться в одном определенном направлении, то мы и получим в металле электрический ток (рисунок 2).
Рисунок 2. Возникновение тока в проводнике.
Определение: Тела, обладающие свободными электронами, называются проводниками первого рода.
В проводниках первого рода прохождение электрического тока не вызывает химических изменений их вещества. К проводникам первого рода относятся металлы и их сплавы. Проводники первого рода нашли самое широкое применение в электротехнике и радиотехнике. Провода, шины, пластины конденсаторов, нити ламп накаливания и другие токопроводящие детали — все это делается из проводников первого рода.
Чем опасно учение вед?
Определение: К проводникам второго рода относятся растворы кислот, щелочей и солей.
Проводники второго рода часто называют электролитами. В электролите происходит непрерывный процесс образования отрицательно и положительно заряженных молекул (ионов). Электрический ток в электролите представляет собой упорядоченное движение этих ионов (а не электронов, как это было в проводниках первого рода).
Рисунок 3. Ток в проводниках второго рода (электролитах).
Наконец, имеется большая группа веществ, которая не имеет ни свободных электронов, ни ионов. В таких веществах при обычных условиях электрический ток проходить не может, и называются они диэлектриками (фарфор, резина, слюда, стекло и т. п.).
Определение: К диэлектрикам относятся вещества, не имеющие свободных электронов.
Диэлектрики широко используются в современной электротехнике в качестве изоляторов (фарфоровые изоляторы на линиях электропередачи, резиновые покрытия проводов, слюдяные прокладки и т. д.).
ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!
Источник: www.sxemotehnika.ru
Проводники обладают высокой электропроводностью
Проводником принято называть такое тело, в объёме которого имеется много свободных зарядов. Зарядов, способных перемещаться внутри этого объёма. Различают проводники с электронной проводимостью (проводники первого рода) и проводники с ионной проводимостью (проводники второго рода).
К проводникам первого рода относятся все металлы и металлические сплавы. В объёме металлического тела имеется много свободных электронов, которые являются носителями электричества в таких проводниках. К проводникам второго рода относятся электролиты, представляющие собой водные растворы кислот, щелочей, солей и др. В электролитах носителями электричества являются ионы, на которые распадаются молекулы растворённого вещества.
Вебинар. Где и как искать золото. Учимся искать и добывать золото.
Электропроводность диэлектриковпрактически равна нулю в силу весьма сильной связи между электронами и ядром атомов диэлектрика.
Если диэлектрик поместить в электростатическое поле, то в нём произойдёт поляризация атомов, т.е. смещение разноимённых зарядов в самом атоме, но не разделение их. Поляризованный атом может рассматриваться как электрический диполь, в котором «центры тяжести» положительных и отрицательных зарядов смещаются.
К полупроводникам относятся такие тела, которые по своим проводящим свойствам занимают среднее положение между проводниками и диэлектриками. Например: германий, кремний, селен и ряд искусственных соединений.
Электроизоляционные материалы — это изоляторы — газообразные, жидкие или твердые материалы, которые не проводят электрический ток.
У электроизоляционных материалов желательны большое удельное объёмное сопротивление, высокое пробивное напряжение, малый тангенс диэлектрических потерь и малая диэлектрическая проницаемость. Важно, чтобы вышеперечисленные параметры были стабильны во времени и по температуре, а иногда и по частоте электрического поля.
Электрические свойства электроизоляционных материалов:
· Электроизоляционные материалы обладают очень слабой электропроводностью. Обусловленный этой электропроводностью ток именуется током утечки. Ток может протекать как через весь объем диэлектрика, так и через его поверхность.
· Электроизоляционные материалы имеют значительное объемное удельное электрическое сопротивление: твердые – от 1016 до 1018 Ом-м, жидкие – от 10° до1013 Ом-м, газообразные – от 1014 до 1016 Ом-м.
· Электрическая прочность – это равная напряжению величина, при которой может быть пробит электроизоляционный материал толщиной в единицу длины.
Физико-химические свойства электроизоляционных материалов:
Изменением состояния диэлектриков характеризуются их физико-химические свойства в момент охлаждения или нагревания, под действием химически активных веществ, влаги, нагрузок механическим путём и т.п. При работе электроустановок чрезмерное нагревание электроизоляционного материала может привести к нежелательным, а подчас к аварийным последствиям.
Этим может быть вызвано короткое замыкание, хуже поражение электрическим током людей, огненное пламя, пожар. Отчего и предъявляются к диэлектрикам жёсткие требования, касающиеся их нагревостойкости. Понятие нагревостойкость говорит само за себя. В целом – это возможность диэлектрика продолжительное время переносить без заметного изменения свойственных ему электроизоляционных качеств заданную рабочую температуру.
Диэлектрики некоторого вида в момент нагревания могут расплавиться (слюда, парафин) или размягчиться (битумы, смолы). Иногда может произойти даже возгорание – происходит это когда при определенных температурах случается вспышка паров электроизоляционных жидкостей (синтетические электроизоляционные жидкости, кабельное, трансформаторное масло).
К появлению трещин у диэлектриков, потере их эластичности и т.п., приводит охлаждение. Отчего любой материал определяется холодостойкостью – это когда диэлектрик способен при охлаждении сохранять свои основные свойства.
Попадание воды внутрь диэлектрика препятствует его электроизоляционным свойствам оттого, что вода это отличный проводник электрического тока. Свойство любого диэлектрика впитывать влагу характеризуется влагопоглощаемостью.
Смачиваемостью характеризуют также твердые диэлектрики, то есть смачивание водой их поверхность, потому что присутствие воды понижает поверхностное удельное электрическое сопротивление диэлектрика. По краевому углу смачивания диэлектрика судят о его смачиваемости, то есть чем угол смачивания больше, тем смачиваемость диэлектрика меньше и электроизоляционные свойства его лучше. Предопределённые для работы электроизоляционные материалы в среде химической активности должны не «поддаваться» воздействию щелочей и кислот. Данные свойства обусловливают приблизительно как влагопоглощаемость.
Диэлектрики так же применяются в целях защиты от коррозии металлических проводников. В современном мире большое предпочтение отводят атомной энергетике, а также космическим технологиям, что в свою очередь приводит к требованию более высокого уровня радиационной стойкости диэлектриков.
Диэлектрики жидкого типа так же характеризуют вязкостью.
При монтаже или ремонте электроустановок, оборудования электрических машин, аппаратов и т.д., нередко необходимо электроизоляционные материалы подвергать к обработке механическими способами, такими как шлифовка, нарезка, сверление и т.п. Это говорит о том, что механические свойства диэлектриков очень важны, о них нужно знать и помнить постоянно. Не говоря уже о свойствах, растворятся в растворителях и лаках, склеиваться, что также не менее важно.
Электроизоляционные материалы применяются в электротехнических, радиотехнических и электронных приборах и устройствах.
2. Билет.Конденсатор — электрический прибор, состоящий из двух проводящих пластин, разделенных слоем диэлектрика. Конденсаторы служат для накопления зарядов с целью их отдачи в нужный момент времени, а также в цепях переменного тока для деления зарядов (параллельное соединение) и для деления напряжения (последовательное соединение).
Ёмкость конденсатора:
С – ёмкость конденсатора (Ф – Фарад)
q — заряд одной из пластин (Кл – Кулон)
U — напряжение между пластинами (В- Вольт)
Ёмкость плоского конденсатора: C=
C- емкость плоского конденсатора,фарад
S- площадь пластин конденсатора,
d-расстояние между пластинами, метр
электрическая постоянная, Фарад/метр
ε-относительная диэлектрическая проницаемость.
Диэлектрическая проницаемость среды — физическая величина, характеризующая свойства изолирующей (диэлектрической) среды и показывающая зависимость электрической индукции от напряжённости электрического поля.
Относительная диэлектрическая проницаемость вещества 
может быть определена путем сравнения ёмкости тестового конденсатора с данным диэлектриком (
) и ёмкости того же конденсатора в вакууме (
):
Воспользуйтесь поиском по сайту:
studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2023 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.007 с) .
Источник: studopedia.org
Проводники и диэлектрики
Проводники и диэлектрики — это, в общем-то то, что нас и окружает. Но, обо всём по порядку.
В веществе, помещённом в электрическое поле, под действием сил этого поля возникает процесс движения свободных зарядов в направлении сил поля. Способность вещества переносить электрические заряды под действием электрического поля называется электропроводностью вещества. Электропроводность вещества зависит от концентрации свободных электрических заряженных частиц. При высокой концентрации зарядов электропроводность вещества больше, чем при малой.
Все тела в зависимости от электропроводности можно разделить на три группы: проводники, полупроводники и диэлектрики (изоляторы).
Проводником принято называть такое тело, в объёме которого имеется много свободных зарядов. Зарядов, способных перемещаться внутри этого объёма. Различают проводники с электронной проводимостью (проводники первого рода) и проводники с ионной проводимостью (проводники второго рода).
К проводникам первого рода относятся все металлы и металлические сплавы. В объёме металлического тела имеется много свободных электронов, которые являются носителями электричества в таких проводниках. К проводникам второго рода относятся электролиты, представляющие собой водные растворы кислот, щелочей, солей и др. В электролитах носителями электричества являются ионы, на которые распадаются молекулы растворённого вещества.
Диэлектриками называются тела, в объёме которых содержится очень мало свободных электронов. Поэтому они почти не проводят электрический ток и говорят что у них очень низкая электропроводность вещества. К диэлектрикам относятся различные пластмассы, смолы, лаки, стекло, дерево и т.п.
К полупроводникам относятся такие тела, которые по своим проводящим свойствам занимают среднее положение между проводниками и диэлектриками. Например германий, кремний, селен и ряд искусственных соединений.
Стоит отметить, что чёткую границу между полупроводниками и диэлектриками или между полупроводниками и проводниками провести невозможно и отнесение того или другого вещества к одной из трёх категорий является весьма условным.
Источник: katod-anod.ru