Ποια είναι η διαφορά μεταξύ αγωγών και διηλεκτρικών, οι ιδιότητες και το πεδίο εφαρμογής τους

Οι αγωγοί και τα διηλεκτρικά είναι φυσικές ουσίες που έχουν διαφορετικούς βαθμούς ηλεκτρικής αγωγιμότητας και αντιδρούν διαφορετικά στη δράση ενός ηλεκτρικού πεδίου. Οι αντίθετες ιδιότητες των υλικών χρησιμοποιούνται ευρέως σε όλους τους τομείς της ηλεκτρικής μηχανικής.

Τι είναι οι αγωγοί και τα διηλεκτρικά

αγωγοί - ουσίες με ελεύθερα ηλεκτρικά φορτία ικανές να κινούνται κατευθυντικά υπό την επίδραση εξωτερικού ηλεκτρικού πεδίου. Αυτά τα χαρακτηριστικά είναι:

• μέταλλα και τα τήματά τους·
• φυσικός άνθρακας (άνθρακας, γραφίτης);
• ηλεκτρολύτες - διαλύματα αλάτων, οξέων και αλκαλίων.
• ιονισμένο αέριο (πλάσμα αίματος).

Η κύρια ιδιότητα των υλικών: ελεύθερα φορτία - ηλεκτρόνια σε στερεούς αγωγούς και ιόντα σε διαλύματα και τήγματα, που κινούνται σε όλο τον όγκο του αγωγού, μεταφέρουν ηλεκτρικό ρεύμα.Υπό την επίδραση μιας ηλεκτρικής τάσης που εφαρμόζεται στον αγωγό, δημιουργείται ένα ρεύμα αγωγιμότητας. Η ειδική αντίσταση και η ηλεκτρική αγωγιμότητα είναι οι κύριοι δείκτες του υλικού.

Οι ιδιότητες των διηλεκτρικών υλικών είναι αντίθετες με αυτές των αγωγών ηλεκτρική ενέργεια. Διηλεκτρικά (μονωτές) - αποτελείται από ουδέτερα άτομα και μόρια. Δεν έχουν την ικανότητα να μετακινούν φορτισμένα σωματίδια υπό την επίδραση ηλεκτρικού πεδίου. Τα διηλεκτρικά σε ένα ηλεκτρικό πεδίο συσσωρεύουν μη αντισταθμισμένα φορτία στην επιφάνεια. Σχηματίζουν ένα ηλεκτρικό πεδίο που κατευθύνεται μέσα στον μονωτή, το διηλεκτρικό είναι πολωμένο.

Ως αποτέλεσμα της πόλωσης, τα φορτία στην επιφάνεια του διηλεκτρικού τείνουν να μειώνουν το ηλεκτρικό πεδίο. Αυτή η ιδιότητα των ηλεκτρικών μονωτικών υλικών ονομάζεται διηλεκτρική σταθερά του διηλεκτρικού.

Χαρακτηριστικά και φυσικές ιδιότητες των υλικών

Οι παράμετροι των αγωγών καθορίζουν το πεδίο εφαρμογής τους. Κύρια φυσικά χαρακτηριστικά:

• ηλεκτρική αντίσταση - χαρακτηρίζει την ικανότητα μιας ουσίας να εμποδίζει τη διέλευση ηλεκτρικού ρεύματος.
• συντελεστής αντίστασης θερμοκρασίας - μια τιμή που χαρακτηρίζει την αλλαγή του δείκτη ανάλογα με τη θερμοκρασία.
• θερμική αγωγιμότητα - η ποσότητα θερμότητας που περνά ανά μονάδα χρόνου μέσα από ένα στρώμα υλικού.
• διαφορά δυναμικού επαφής - εμφανίζεται όταν δύο ανόμοια μέταλλα έρχονται σε επαφή, χρησιμοποιείται σε θερμοστοιχεία για μέτρηση θερμοκρασίας?
• αντοχή εφελκυσμού και επιμήκυνση εφελκυσμού - εξαρτάται από τον τύπο του μετάλλου.

Όταν ψύχεται σε κρίσιμες θερμοκρασίες, η ειδική αντίσταση του αγωγού τείνει στο μηδέν. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται υπεραγωγιμότητα.

Ιδιότητες που χαρακτηρίζουν τον αγωγό:

• ηλεκτρική - αντίσταση και ηλεκτρική αγωγιμότητα.
• χημική - αλληλεπίδραση με το περιβάλλον, αντιδιαβρωτική, ικανότητα σύνδεσης με συγκόλληση ή συγκόλληση.
• φυσική - πυκνότητα, σημείο τήξης.

Ένα χαρακτηριστικό των διηλεκτρικών είναι να αντιστέκονται στις επιπτώσεις του ηλεκτρικού ρεύματος. Φυσικές ιδιότητες ηλεκτρικών μονωτικών υλικών:

• διηλεκτρική σταθερά - η ικανότητα των μονωτών να πολώνονται σε ένα ηλεκτρικό πεδίο.
• ειδική αντίσταση όγκου?
• ηλεκτρική αντοχή?
• εφαπτομένη της διηλεκτρικής απώλειας.

Τα μονωτικά υλικά χαρακτηρίζονται από τις ακόλουθες παραμέτρους:

• ηλεκτρικά - το μέγεθος της τάσης διάσπασης, η ηλεκτρική ισχύς.
• φυσική - αντοχή στη θερμότητα.
• χημική - διαλυτότητα σε επιθετικούς παράγοντες, αντοχή στην υγρασία.

Τύποι και ταξινόμηση διηλεκτρικών υλικών

Οι μονωτές χωρίζονται σε ομάδες σύμφωνα με διάφορα κριτήρια.

Ταξινόμηση σύμφωνα με την κατάσταση συσσωμάτωσης μιας ουσίας:

• στερεά - γυαλί, κεραμικά, αμίαντος.
• υγρά - φυτικά και συνθετικά έλαια, παραφίνη, υγροποιημένο αέριο, συνθετικά διηλεκτρικά (πυρίτιο και οργανοφθοριούχες ενώσεις φρέον, φρέον).
• αέριο - αέρας, άζωτο, υδρογόνο.

Τα διηλεκτρικά μπορεί να είναι φυσικής ή τεχνητής προέλευσης, οργανικής ή συνθετικής φύσης.

Τα οργανικά φυσικά μονωτικά υλικά περιλαμβάνουν φυτικά έλαια, κυτταρίνη και καουτσούκ. Χαρακτηρίζονται από χαμηλή θερμική και υγρασία αντοχή, γρήγορη γήρανση. Τα συνθετικά οργανικά υλικά είναι διάφοροι τύποι πλαστικών.

Τα ανόργανα διηλεκτρικά φυσικής προέλευσης περιλαμβάνουν: μαρμαρυγία, αμίαντο, μοσχοβίτη, φλογοπίτη. Οι ουσίες είναι ανθεκτικές στη χημική επίθεση, αντέχουν σε υψηλές θερμοκρασίες.Τεχνητά ανόργανα διηλεκτρικά υλικά - γυαλί, πορσελάνη, κεραμικά.

Γιατί τα διηλεκτρικά δεν μεταφέρουν ηλεκτρισμό;

Η χαμηλή αγωγιμότητα οφείλεται στη δομή των διηλεκτρικών μορίων. Τα σωματίδια της ύλης συνδέονται στενά μεταξύ τους, δεν μπορούν να φύγουν από το άτομο και να κινηθούν σε όλο τον όγκο του υλικού. Υπό την επίδραση ενός ηλεκτρικού πεδίου, τα σωματίδια ενός ατόμου είναι σε θέση να χαλαρώσουν ελαφρώς - να πολωθούν.

Ανάλογα με τον μηχανισμό της πόλωσης, τα διηλεκτρικά υλικά χωρίζονται σε:

• μη πολικές - ουσίες σε διάφορες καταστάσεις συσσωμάτωσης με ηλεκτρονική πόλωση (αδρανή αέρια, υδρογόνο, πολυστυρόλιο, βενζόλιο).
• πολικό - έχουν διπολική χαλάρωση και ηλεκτρονική πόλωση (διάφορες ρητίνες, κυτταρίνη, νερό).
• ιονικά - στερεά διηλεκτρικά ανόργανης προέλευσης (γυαλί, κεραμικά).

Οι διηλεκτρικές ιδιότητες μιας ουσίας δεν είναι σταθερές. Υπό την επίδραση της υψηλής θερμοκρασίας ή της υψηλής υγρασίας, τα ηλεκτρόνια αποσπώνται από τον πυρήνα και αποκτούν τις ιδιότητες των ελεύθερων ηλεκτρικών φορτίων. Οι μονωτικές ιδιότητες του διηλεκτρικού σε αυτή την περίπτωση μειώνονται.

Ένα αξιόπιστο διηλεκτρικό είναι ένα υλικό με χαμηλό ρεύμα διαρροής που δεν υπερβαίνει μια κρίσιμη τιμή και δεν διαταράσσει τη λειτουργία του συστήματος.

Πού χρησιμοποιούνται τα διηλεκτρικά και οι αγωγοί;

Τα υλικά χρησιμοποιούνται σε όλους τους τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας όπου χρησιμοποιείται ηλεκτρικό ρεύμα: στη βιομηχανία, τη γεωργία, την οργανοποιία, τα ηλεκτρικά δίκτυα και τις οικιακές ηλεκτρικές συσκευές.

Η επιλογή του αγωγού καθορίζεται από τα τεχνικά χαρακτηριστικά του. Τα προϊόντα από ασήμι, χρυσό, πλατίνα έχουν τη χαμηλότερη ειδική αντίσταση.Η χρήση τους περιορίζεται σε διαστημικούς και στρατιωτικούς σκοπούς λόγω του υψηλού κόστους. Ο χαλκός και το αλουμίνιο διοχετεύουν το ρεύμα κάπως χειρότερο, αλλά η συγκριτική τους φθηνότητα έχει οδηγήσει στην ευρεία χρήση τους ως καλώδια και προϊόντα καλωδίων.

Τα καθαρά μέταλλα χωρίς ακαθαρσίες μεταφέρουν καλύτερα το ρεύμα, αλλά σε ορισμένες περιπτώσεις απαιτείται η χρήση αγωγών με υψηλή ειδική αντίσταση - για την παραγωγή ρεοστατών, ηλεκτρικών κλιβάνων και ηλεκτρικών θερμαντήρων. Για τους σκοπούς αυτούς, χρησιμοποιούνται κράματα νικελίου, χαλκού, μαγγανίου (μαγγανίνη, σταθερτάνη). Η ηλεκτρική αγωγιμότητα του βολφραμίου και του μολυβδαινίου είναι 3 φορές χαμηλότερη από αυτή του χαλκού, αλλά οι ιδιότητές τους χρησιμοποιούνται ευρέως στην παραγωγή ηλεκτρικών λαμπτήρων και συσκευών ραδιοφώνου.

Τα στερεά διηλεκτρικά είναι υλικά που διασφαλίζουν την ασφάλεια και την αδιάλειπτη λειτουργία των αγώγιμων στοιχείων. Χρησιμοποιούνται ως ηλεκτρικό μονωτικό υλικό, αποτρέποντας τη διαρροή ρεύματος, απομονώνουν τους αγωγούς μεταξύ τους, από το περίβλημα της συσκευής, από το έδαφος. Ένα παράδειγμα τέτοιου προϊόντος είναι τα διηλεκτρικά γάντια, τα οποία περιγράφονται στο δικό μας άρθρο.

Τα υγρά διηλεκτρικά χρησιμοποιούνται σε πυκνωτές, καλώδια ρεύματος, κυκλοφορούντα συστήματα ψύξης στροβιλογεννητριών και διακόπτες κυκλώματος λαδιού υψηλής τάσης. Τα υλικά χρησιμοποιούνται ως πλήρωση και εμποτισμός.

Αέρια μονωτικά υλικά. Ο αέρας είναι ένας φυσικός μονωτήρας που παρέχει επίσης απαγωγή θερμότητας. Το άζωτο χρησιμοποιείται σε μέρη όπου οι οξειδωτικές διεργασίες είναι απαράδεκτες. Το υδρογόνο χρησιμοποιείται σε ισχυρές γεννήτριες με υψηλή θερμική ικανότητα.

Η συντονισμένη εργασία των αγωγών και των διηλεκτρικών εξασφαλίζει την ασφαλή και σταθερή λειτουργία του εξοπλισμού και των δικτύων τροφοδοσίας. Η επιλογή ενός συγκεκριμένου στοιχείου για τη συγκεκριμένη εργασία εξαρτάται από τις φυσικές ιδιότητες και τις τεχνικές παραμέτρους της ουσίας.

Παρόμοια άρθρα: