Raksts par dielektriķiem. Šajā rakstā ir apkopoti materiāli no dažādām elektrotehnikas apmācībām un grāmatām. Aprakstīta dielektriķu molekulārā uzbūve, elektriskais moments. Dielektriķis ir viela, kuras galvenā elektriskā īpašība ir spēja polarizēties elektriskā laukā.
Dielektriķu raksturīga iezīme ir spēcīgi savienotu pozitīvo un negatīvo lādiņu klātbūtne molekulās, kas veido vielu. No esošajiem dielektriķu savienošanas veidiem, ko izmanto elektrotehnikā un radiotehnikā, tipiskākie ir kovalentie nepolārie, kovalentie polārie vai homeopolārie, jonu vai heteropolārie, donoru akceptori. Savienojuma spēki nosaka ne tikai vielas struktūru un pamatīpašības, bet arī haotiski vai sakārtoti orientētu elektrisko momentu klātbūtni vielas mikro- vai makroskopiskos apjomos.
Elektriskais moments parādās divu vienādu lielumu un pretēju elektrisko lādiņu sistēmā ar zīmi ± q, kas atrodas noteiktā attālumā l viens no otra, un to nosaka attiecība? = ql.
Šādu lādiņu sistēmu parasti sauc par dipolu, un molekulu, ko veido šī lādiņu sistēma, sauc par dipolu.
Kovalenta saite
rodas, kad atomi apvienojas molekulās, kā rezultātā valences elektroni tiek socializēti un ārējais elektronu apvalks tiek papildināts stabilā stāvoklī.
Molekulas ar kovalentu nepolāru saiti rodas, apvienojot tāda paša nosaukuma atomus, piemēram, H2, O2, Cl2, C, S, Si utt. un tiem ir simetriska struktūra. Pozitīvo un negatīvo lādiņu centru sakritības rezultātā molekulas elektriskais moments ir nulle, molekula ir nepolāra un viela (dielektriķis) nepolāra.
Ja molekulas ar kovalentu saiti veidojas no atšķirīgiem atomiem valences elektronu pāru kopīgas izmantošanas dēļ, piemēram, H2O, CH4, CH3Cl utt., Tad elektriskā momenta neesamība vai klātbūtne būs atkarīga no savstarpējā atomu izvietojuma viens pret otru. Ar simetrisku atomu izvietojumu un līdz ar to lādiņu centru sakritību molekula būs nepolāra. Ar asimetrisku izvietojumu, kas saistīts ar lādiņu centru pārvietošanos noteiktā attālumā, rodas elektriskais moments, molekulu sauc par polāro, un viela (dielektriķis) ir polāra. Nepolāro un polāro molekulu strukturālie modeļi ir parādīti attēlā zemāk.
Neatkarīgi no tā, vai tas ir polārs vai nepolārs dielektriķis, elektriskā momenta klātbūtne molekulās noved pie raksturīga elektriskā lauka parādīšanās katrā vielas mikroskopiskajā tilpumā. Ar haotisku molekulu elektrisko momentu orientāciju to savstarpējās kompensācijas dēļ kopējais elektriskais lauks dielektrikā ir nulle. Ja molekulu elektriskie momenti pārsvarā ir orientēti vienā virzienā, tad elektriskais lauks rodas visā vielas tilpumā.
Šī parādība tiek novērota vielām ar spontānu (spontānu) polarizāciju, jo īpaši ferroelektrikā.
Jonu un donoru-akceptoru saites
rodas, kad viela veidojas no atšķirīgiem atomiem. Šajā gadījumā viena ķīmiskā elementa atoms padodas, bet otrs pievieno vai notver elektronu. Rezultātā veidojas divi joni, starp kuriem rodas elektriskais moments.
Tādējādi saskaņā ar molekulu struktūru dielektriķus var iedalīt trīs grupās:
- nepolārie dielektriķi, kuru molekulu elektriskais moments ir vienāds ar nulli;
- polārie dielektriķi, kuru molekulu elektriskais moments nav nulle;
- jonu dielektriķi, kuros elektriskais moments rodas starp ķīmisko elementu joniem, kas veido vielu.
Elektrisko momentu klātbūtne dielektriķos neatkarīgi no to rašanās iemesliem nosaka to galveno īpašību - spēju polarizēties elektriskajā laukā.
