Các hiện tượng như tính nhạy cảm điện môi và tính dẫn phép không chỉ được tìm thấy trong vật lý, mà còn trong cuộc sống hàng ngày. Về vấn đề này, cần xác định ý nghĩa của các hiện tượng này trong khoa học, tầm ảnh hưởng và ứng dụng của chúng trong cuộc sống hàng ngày.
Xác định độ căng
Cường độ là một đại lượng vectơ trong vật lý, được tính từ lực tác động lên một điện tích dương duy nhất đặt tại điểm của trường đang nghiên cứu. Sau khi chất điện môi được đặt trong trường tĩnh điện bên ngoài, nó thu được mômen lưỡng cực, hay nói cách khác, nó trở nên phân cực. Để mô tả định lượng sự phân cực trong chất điện môi, sự phân cực được sử dụng - một chỉ số vật lý vectơ được tính bằng mômen lưỡng cực của giá trị thể tích của chất điện môi.
Vectơ cường độ sau khi đi qua mặt giữa hai chất điện môi thì thay đổi đột ngột, gây nhiễu trong quá trình tính toán trường tĩnh điện. Về vấn đề này, một đặc tính bổ sung được giới thiệu - vectơdịch chuyển điện.
Sử dụng tính năng cho phép, bạn có thể tìm ra điện môi có thể làm suy yếu trường bên ngoài bao nhiêu lần. Để giải thích hợp lý nhất trường tĩnh điện trong chất điện môi, người ta sử dụng vectơ dịch chuyển điện.
Định nghĩa cơ bản
Năng suất cho phép tuyệt đối của một môi trường là một hệ số có trong ký hiệu toán học của định luật Coulomb và phương trình liên hệ giữa cường độ điện trường và cảm ứng điện. Khả năng cho phép tuyệt đối có thể được biểu diễn dưới dạng tích số cho phép tương đối của môi trường và hằng số điện.
Tính nhạy cảm của điện môi, được gọi là tính phân cực của một chất, là một đại lượng vật lý có thể bị phân cực dưới tác dụng của điện trường. Nó cũng là hệ số liên hệ tuyến tính của điện trường ngoài với sự phân cực của chất điện môi trong một trường nhỏ. Công thức tính độ nhạy điện môi được viết là: X=na.
Trong hầu hết các trường hợp, chất điện môi có độ nhạy điện môi dương, trong khi giá trị này là không thứ nguyên.
Chất sắt điện là một hiện tượng vật lý có trong một số tinh thể, được gọi là chất sắt điện tử, ở những giá trị nhiệt độ nhất định. Nó bao gồm sự xuất hiện của sự phân cực tự phát trong tinh thể ngay cả khi không có điện trường bên ngoài. Sự khác biệt giữa ferroelectrics và pyroelectrics làrằng trong các phạm vi nhiệt độ nhất định, sự biến đổi tinh thể của chúng thay đổi và sự phân cực ngẫu nhiên biến mất.
Những người thợ điện trong lĩnh vực này không cư xử như những người dẫn điện, nhưng họ có chung những đặc điểm. Chất điện môi khác với chất dẫn điện ở chỗ không có hạt tải điện tự do. Chúng ở đó, nhưng với số lượng tối thiểu. Trong một vật dẫn, một êlectron chuyển động tự do trong mạng tinh thể của kim loại sẽ trở thành hạt mang điện tích tương tự. Tuy nhiên, các electron trong chất điện môi được liên kết với các nguyên tử của chính chúng và không thể di chuyển dễ dàng. Sau khi đưa các chất điện môi vào một trường có điện, hiện tượng nhiễm điện xuất hiện trong nó, giống như một chất dẫn điện. Sự khác biệt so với chất điện môi là các electron không chuyển động tự do trong toàn bộ thể tích, giống như trong chất dẫn điện. Tuy nhiên, dưới tác dụng của điện trường bên ngoài, các điện tích sẽ phát sinh từ bên trong phân tử chất: một điện tích dương sẽ dịch chuyển theo hướng của trường và một điện tích âm ngược lại.
Về vấn đề này, bề mặt thu được một điện tích nhất định. Quy trình xuất hiện điện tích trên bề mặt của một chất dưới tác dụng của điện trường được gọi là sự phân cực điện môi. Nếu trong chất điện môi đồng nhất và không phân cực với một nồng độ phân tử nhất định tất cả các hạt đều giống nhau thì sự phân cực cũng sẽ giống nhau. Và trong trường hợp tính nhạy cảm của chất điện môi, giá trị này sẽ không có thứ nguyên.
Phí ràng buộc
Do quá trình phân cực, các điện tích không bù được xuất hiện trong thể tích của một chất điện môi, được gọi là phân cực hoặc liên kết. vật rất nhỏ,có những điện tích này, có trong điện tích của các phân tử và dưới tác dụng của điện trường bên ngoài, chúng bị dịch chuyển khỏi vị trí cân bằng mà không rời khỏi phân tử mà chúng nằm trong đó.
Các điện tích liên kết được đặc trưng bởi mật độ bề mặt. Độ nhạy điện môi và độ từ thẩm của môi trường xác định lực liên kết của hai điện tích trong không gian nhỏ hơn cùng một chất chỉ thị trong chân không bao nhiêu lần.
Tính nhạy cảm tương đối với không khí và tính thấm của hầu hết các khí khác ở điều kiện tiêu chuẩn là gần như thống nhất (do mặt phẳng nhỏ). Độ nhạy và độ nhạy điện môi tương đối trong chất sắt điện tử là hàng chục và hàng trăm nghìn trên bề mặt phân cách của một cặp chất điện môi có độ cho phép và độ nhạy cảm tuyệt đối khác nhau của chất, cũng như các thành phần độ bền tiếp tuyến bằng nhau giữa chúng.
Trong số nhiều tình huống thực tế, có một trường hợp xảy ra với sự chuyển đổi của dòng điện từ vật thể kim loại sang thế giới xung quanh, trong khi độ dẫn điện riêng của vật thể này nhỏ hơn độ dẫn điện của vật thể này vài lần. Các tình huống tương tự có thể xảy ra, ví dụ, trong quá trình cho dòng điện chạy qua các điện cực kim loại chôn trong đất. Thường sử dụng điện cực thép. Nếu nhiệm vụ là xác định độ nhạy điện môi của thủy tinh, thì nhiệm vụ sẽ hơi phức tạp bởi thực tế là chất này có đặc tính giãn ion, do đó mộtmuộn màng.
Trên ranh giới của một cặp điện môi có độ thấm khác nhau khi có trường bên ngoài, các điện tích phân cực xuất hiện với các chỉ số khác nhau với mật độ bề mặt khác nhau. Đây là cách thu được một điều kiện mới cho sự khúc xạ của đường trường trong quá trình chuyển đổi từ chất điện môi sang chất điện môi khác.
Định luật khúc xạ trong trường hợp các dòng điện ở dạng của nó có thể được coi là tương tự như định luật khúc xạ của các dòng dịch chuyển trên cạnh của hai chất điện môi trong trường tĩnh điện.
Mỗi cơ thể và chất của thế giới xung quanh đều có những tính chất điện nhất định. Lý do cho điều này nằm ở cấu trúc phân tử và nguyên tử - sự hiện diện của các hạt mang điện ở trạng thái liên kết hoặc tự do.
Nếu chất không chịu tác dụng của ngoại trường thì các bộ phận đó nằm, cân bằng với nhau, trong tổng thể tích mà không tạo thêm điện trường. Nếu có sự tác động của năng lượng điện từ bên ngoài, sự phân bố lại các điện tích sẽ xuất hiện bên trong các phân tử và nguyên tử hiện có, dẫn đến sự xuất hiện của trường bên trong của chính nó, trường này sẽ hướng ra bên ngoài.
Khi chỉ định trường bên ngoài được áp dụng là E0 và trường bên trong E ', thì toàn bộ trường E sẽ là tổng của các giá trị này.
Tất cả các chất trong điện thường được chia thành:
- dây dẫn;
- dielectrics.
Cách phân loại này đã có từ lâu, nhưng không hoàn toàn chính xác, vì khoa học từ lâu đã phát hiện ra các thiên thể mới hoặc kết hợpthuộc tính của vật chất.
Dây dẫn
Vì chất dẫn điện có thể là môi trường trong đó có các điện tích tự do. Kim loại thường được coi là những vấn đề như vậy, vì cấu trúc của chúng ngụ ý sự hiện diện liên tục của các điện tử tự do có thể di chuyển bên trong toàn bộ khoang của chất. Tính nhạy cảm điện môi của môi trường cho phép bạn tham gia vào quá trình nhiệt
Nếu vật dẫn được cách ly khỏi ảnh hưởng của điện trường bên ngoài, thì bên trong nó sẽ xuất hiện sự cân bằng giữa các điện tích dương và điện tích âm. Trạng thái này ngay lập tức biến mất khi một vật dẫn xuất hiện trong một điện trường, làm phân bố lại các hạt mang điện với năng lượng của nó và làm xuất hiện các điện tích không cân bằng có giá trị âm và dương ở bề mặt ngoài
Hiện tượng này được gọi là hiện tượng cảm ứng tĩnh điện. Các điện tích xuất hiện dưới tác dụng của nó trên bề mặt kim loại được gọi là điện tích cảm ứng.
Các điện tích cảm ứng phát sinh trong vật dẫn tạo ra trường riêng của chúng, trường này bù lại ảnh hưởng của trường bên ngoài bên trong vật dẫn. Về vấn đề này, chỉ số của tổng trường tĩnh điện sẽ được bù và bằng 0. Điện thế của mỗi điểm bên trong và bên ngoài bằng nhau.
Kết quả này chỉ ra rằng bên trong dây dẫn (ngay cả với trường bên ngoài được kết nối) không có sự khác biệt về điện thế và không có trường tĩnh điện. Thực tế này được sử dụng trong việc che chắn do việc sử dụngphương pháp bảo vệ điện quang của người và thiết bị điện nhạy cảm với các trường, đặc biệt là các dụng cụ đo lường chính xác cao và công nghệ vi xử lý.
Cũng có mối liên hệ giữa tính nhạy cảm và tính nhạy cảm. Tuy nhiên, nó có thể được biểu thị bằng công thức. Vậy mối quan hệ giữa hằng số điện môi và độ cảm của điện môi có kí hiệu sau: e=1 + X.
Nguyên tắc ESD
Với sự trợ giúp của việc che chắn, quần áo và giày dép làm bằng vật liệu có đặc tính dẫn điện, bao gồm cả mũ, được sử dụng trong lĩnh vực năng lượng để đảm bảo an toàn cho nhân viên làm việc trong điều kiện căng thẳng do các thiết bị điện áp cao gây ra. Trường tĩnh điện không xâm nhập vào bên trong vật dẫn, vì khi vật dẫn được đưa vào điện trường, nó sẽ được bù lại bởi trường sinh ra do chuyển động của các điện tích tự do.
Dielectrics
Tên này thuộc về các chất có tính cách điện. Chúng chỉ chứa các khoản phí được kết nối với nhau, không chứa các khoản phí miễn phí. Mỗi hạt dương trong chúng sẽ được liên kết với hạt âm bên trong nguyên tử có điện tích trung hòa chung mà không chuyển động tự do. Chúng được phân phối từ bên trong các chất điện môi và không thể thay đổi vị trí của chúng dưới tác động của các trường bên ngoài. Đồng thời, độ nhạy điện môi của chất và năng lượng sinh ra vẫn kéo theo những thay đổi nhất định trong cấu trúc của chất. Từ bên trong nguyên tử và phân tử, tỷ lệ thay đổicác điện tích dương và âm của hạt, và các điện tích liên kết không cân bằng phụ xuất hiện trên bề mặt của chất, tạo ra điện trường bên trong. Nó hướng tới sự căng thẳng từ bên ngoài.
Hiện tượng này được gọi là sự phân cực điện môi. Nó có thể được đặc trưng bởi thực tế là một điện trường phát sinh từ bên trong chất, gây ra bởi ảnh hưởng của năng lượng bên ngoài, nhưng bị suy yếu do phản tác dụng của trường bên trong.
Các loại phân cực
Các dielectrics bên trong, nó có thể được biểu thị bằng hai loại:
- định hướng;
- điện tử.
Loại đầu tiên còn có một tên gọi khác - phân cực lưỡng cực. Tính chất này vốn có trong các chất điện môi với các tâm dịch chuyển ở điện tích dương và điện tích âm, tạo ra các phân tử từ các lưỡng cực nhỏ - sự kết hợp trung hòa của một cặp điện tích. Hiện tượng này là điển hình cho một chất lỏng, hydro sunfua, nitơ mang theo.
Không có ảnh hưởng của điện trường bên ngoài trong các chất này, các lưỡng cực phân tử được định hướng ngẫu nhiên dưới ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ hiện tại, khi điện tích không xuất hiện ở bên ngoài chất điện môi.
Hình ảnh này thay đổi dưới tác dụng của năng lượng từ bên ngoài, khi các lưỡng cực không thay đổi hướng nhiều và các điện tích liên kết vĩ mô không bù trừ xuất hiện trên bề mặt, tạo ra một trường có hướng ngược lại với trường tác dụng từ bên ngoài.
Phân cực điện tử, đàn hồicơ chế
Hiện tượng này xảy ra trong chất điện môi không phân cực - vật liệu thuộc loại khác với các phân tử không có mômen lưỡng cực, dưới tác dụng của trường bên ngoài, bị biến dạng để chỉ có các điện tích dương được định hướng trong hướng của vectơ trường bên ngoài và các điện tích âm - theo hướng ngược lại.
Kết quả là, mỗi phân tử hoạt động như một lưỡng cực điện định hướng dọc theo trục của trường bên ngoài được áp dụng. Theo cách tương tự, một trường riêng xuất hiện ở bề mặt ngoài, có hướng ngược lại.
Sự phân cực của chất điện môi không phân cực
Đối với những chất này, sự thay đổi của các phân tử và sự phân cực tiếp theo do ảnh hưởng của trường bên ngoài không phụ thuộc vào chuyển động của chúng dưới tác động của nhiệt độ. Metan CH4 có thể được sử dụng như một chất điện môi không phân cực. Các chỉ báo số của trường bên trong cho cả hai chất điện môi ban đầu sẽ thay đổi về độ lớn tương ứng với sự thay đổi của trường bên ngoài và sau khi bão hòa, các hiệu ứng của loại phi tuyến tính sẽ xuất hiện. Chúng xuất hiện khi mỗi lưỡng cực phân tử được xếp dọc theo các đường sức gần các chất điện cực phân cực, hoặc xảy ra những thay đổi trong các chất không phân cực, gây ra bởi sự biến dạng mạnh của các nguyên tử và phân tử từ một lượng lớn năng lượng tác dụng từ bên ngoài. Trong trường hợp thực tế, điều này cực kỳ hiếm khi xảy ra.
Hằng số điện môi
Trong số các vật liệu cách điện, một vai trò quan trọng được trao cho các chỉ số điện và một đặc tính như hằng số điện môi. Cả hai đều được đánh giá bởi hai đặc điểm khác nhau:
- giá trị tuyệt đối;
- chỉ báo tương đối.
Thuật ngữ tính cho phép tuyệt đối của một chất dùng để chỉ ký hiệu toán học của định luật Coulomb. Với sự trợ giúp của nó, mối quan hệ giữa vectơ cảm ứng và cường độ được mô tả dưới dạng một hệ số.
