Polaariset ja ei-polaariset dielektriset materiaalit
Klassisen fysiikan näkemyksen mukaan eristeet eroavat olennaisesti johtimista, koska normaaleissa olosuhteissa niissä ei ole vapaita sähkövarauksia. Dielektrisiä molekyylejä muodostavien hiukkasten kokonaisvaraus on nolla. Tämä ei kuitenkaan suinkaan tarkoita sitä, että näiden aineiden molekyylit eivät kykenisi osoittamaan sähköisiä ominaisuuksia.
Kaikki tunnetut lineaariset eristeet voidaan jakaa kahteen suureen ryhmään: polaariset dielektriset ja ei-polaariset eristeet. Tämä jako on otettu käyttöön kunkin eristetyypin molekyylien polarisaatiomekanismien erojen vuoksi. Itse asiassa polarisaatiomekanismi osoittautuu erittäin tärkeäksi näkökohdaksi sekä eristeiden fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien että niiden sähköisten ominaisuuksien tutkimuksessa.
Ei-polaariset dielektriset materiaalit
Ei-polaarisia eristeitä kutsutaan myös neutraaleiksi dielektreiksi, koska molekyylit, joista nämä eristeet koostuvat, eroavat niiden sisällä olevien negatiivisten ja positiivisten varausten painopisteiden yhteensattumisesta.Tämän seurauksena käy ilmi, että ei-polaaristen eristeiden molekyyleillä ei ole omaa sähkömomenttiaan, se on yhtä suuri kuin nolla. Ja ulkoisen sähkökentän puuttuessa tällaisten aineiden molekyylien positiiviset ja negatiiviset varaukset on järjestetty symmetrisesti.
Jos ulkoinen sähkökenttä kohdistetaan ei-polaariseen eristeeseen, niin molekyylien positiivinen ja negatiivinen varaus siirtyy alkuperäisestä tasapainoasennostaan, molekyyleistä tulee dipoleja, joiden sähkömomentit ovat nyt verrannollisia sähkön voimakkuuteen. kenttä kohdistetaan niihin, ja ne ohjataan rinnakkain kentän kanssa.
Esimerkkejä ei-polaarisista eristeistä, joita käytetään menestyksekkäästi nykyään sähköeristysmateriaaleina, ovat seuraavat: polyeteeni, polystyreeni, hiilivedyt, öljyeristysöljyt jne. Myös ei-polaaristen molekyylien kirkkaita edustajia ovat esimerkiksi typpi, hiilidioksidi, metaani jne. Herra.
Ei-polaarisia eristeitä niiden pienten dielektristen häviön tangenttiarvojen vuoksi käytetään laajalti suurtaajuisina dielektrisinä kondensaattoreissa, kuten K78-2.
Napaiset dielektriset materiaalit
Polaarisissa dielektrikereissä, joita kutsutaan myös dipolidielektreiksi, molekyyleillä on oma sähkömomenttinsa, eli niiden molekyylit ovat polaarisia. Syynä on se, että polaaristen eristeiden molekyyleillä on epäsymmetrinen rakenne, joten negatiivisten ja positiivisten varausten massakeskukset tällaisten eristeiden molekyyleissä eivät ole samat.
Jos ei-polaarisessa polymeerissä osa vetyatomeista korvataan muiden alkuaineiden atomeilla tai ei-hiilivetyradikaaleilla, niin saamme vain polaarisen (dipoli) dielektrin, koska symmetria katkeaa sellaisen seurauksena. korvaus. Määrittäessään aineen polariteetin sen kemiallisen kaavan perusteella, tutkijalla on tietysti oltava käsitys sen molekyylien tilarakenteesta.
Kun ulkopuolista sähkökenttää ei ole, molekyylidipolien akselit suuntautuvat mielivaltaisesti lämpöliikkeen vuoksi siten, että eristeen pinnalla ja sen tilavuuden jokaisessa elementissä sähkövaraus on keskimäärin nolla. Kuitenkin, kun eriste viedään ulkoiseen kenttään, tapahtuu molekyylidipolien osittaista orientaatiota, minkä seurauksena eristeen pinnalle ilmaantuu kompensoimattomia makroskooppisesti liittyneitä varauksia, jotka muodostavat ulkoiseen kenttään suuntautuvan kentän.
Esimerkkejä polaarisista eristeistä ovat seuraavat: klooratut hiilivedyt, epoksi- ja fenoliformaldehydihartsit, piipiiyhdisteet jne. Esimerkiksi vesi- ja alkoholimolekyylit ovat myös merkittäviä esimerkkejä polaarisista molekyyleistä. Polaarisia eristeitä käytetään laajasti eri tekniikan aloilla, kuten pietsosähköisissä ja ferrosähköisissä, optiikassa, epälineaarisessa optiikassa, elektroniikassa, akustiikassa jne.