ფენომენები, როგორიცაა დიელექტრიკის მგრძნობელობა და გამშვებობა, გვხვდება არა მხოლოდ ფიზიკაში, არამედ ყოველდღიურ ცხოვრებაშიც. ამასთან დაკავშირებით აუცილებელია ამ ფენომენების მნიშვნელობა მეცნიერებაში, მათი გავლენა და გამოყენება ყოველდღიურ ცხოვრებაში.
დაძაბულობის განსაზღვრა
ინტენსივობა არის ვექტორული სიდიდე ფიზიკაში, რომელიც გამოითვლება იმ ძალიდან, რომელიც მოქმედებს საკვლევი ველის წერტილში მოთავსებულ ერთ დადებით მუხტზე. მას შემდეგ, რაც დიელექტრიკი მოთავსდება გარე ელექტროსტატიკურ ველში, ის იძენს დიპოლურ მომენტს, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ხდება პოლარიზებული. დიელექტრიკში პოლარიზაციის რაოდენობრივად აღსაწერად გამოიყენება პოლარიზაცია - ვექტორული ფიზიკური ინდექსი, რომელიც გამოითვლება როგორც დიელექტრიკის მოცულობის მნიშვნელობის დიპოლური მომენტი.
ინტენსივობის ვექტორი ორ დიელექტრიკს შორის სახეზე გავლის შემდეგ განიცდის მკვეთრ ცვლილებებს, რაც იწვევს ჩარევას ელექტროსტატიკური ველების გაანგარიშებისას. ამასთან დაკავშირებით შემოღებულია დამატებითი მახასიათებელი - ვექტორიელექტრული გადაადგილება.
გამშვებობის გამოყენებით შეგიძლიათ გაიგოთ რამდენჯერ შეუძლია დიელექტრიკს გარე ველის შესუსტება. დიელექტრიკებში ელექტროსტატიკური ველების ყველაზე რაციონალურად ასახსნელად გამოიყენება ელექტრული გადაადგილების ვექტორი.
ძირითადი განმარტებები
საშუალების აბსოლუტური ნებადართულობა არის კოეფიციენტი, რომელიც შედის კულონის კანონის მათემატიკურ აღნიშვნაში და ელექტრული ველის სიძლიერესა და ელექტრულ ინდუქციას შორის ურთიერთობის განტოლებაში. აბსოლუტური ნებადართულობა შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც საშუალო ფარდობითი ნებადართულობის ნამრავლი და ელექტროენერგიის მუდმივი.
დიელექტრიკული მგრძნობელობა, რომელსაც ეწოდება ნივთიერების პოლარიზება, არის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც შეიძლება პოლარიზდეს ელექტრული ველის გავლენის ქვეშ. ეს არის ასევე გარე ელექტრული ველის წრფივი კავშირის კოეფიციენტი დიელექტრიკის პოლარიზაციასთან მცირე ველში. დიელექტრიკული მგრძნობელობის ფორმულა იწერება ასე: X=na.
უმეტეს შემთხვევაში, დიელექტრიკებს აქვთ დადებითი დიელექტრიკული მგრძნობელობა, მაშინ როდესაც ეს მნიშვნელობა არის განზომილებიანი.
ფეროელექტროენერგია არის ფიზიკური ფენომენი, რომელიც გვხვდება გარკვეულ კრისტალებში, რომელსაც უწოდებენ ფეროელექტრიკას, გარკვეული ტემპერატურის მნიშვნელობებზე. იგი შედგება კრისტალში სპონტანური პოლარიზაციის გამოჩენაში, თუნდაც გარე ელექტრული ველის გარეშე. განსხვავება ფეროელექტრიკასა და პიროელექტრიკას შორის არისრომ გარკვეულ ტემპერატურულ დიაპაზონში იცვლება მათი კრისტალური მოდიფიკაცია და ქრება შემთხვევითი პოლარიზაცია.
ელექტრიკოსები სფეროში არ იქცევიან როგორც დირიჟორები, მაგრამ მათ აქვთ საერთო მახასიათებლები. დიელექტრიკი განსხვავდება გამტარისგან თავისუფალი დამუხტული მატარებლების არარსებობით. ისინი იქ არიან, მაგრამ მინიმალური რაოდენობით. გამტარში, ლითონის ბროლის ბადეში თავისუფლად მოძრავი ელექტრონი გახდება მსგავსი მუხტის მატარებელი. თუმცა, დიელექტრიკულში ელექტრონები დაკავშირებულია საკუთარ ატომებთან და ადვილად გადაადგილება არ შეუძლიათ. ელექტროენერგიით ველში დიელექტრიკის შეყვანის შემდეგ, მასში ჩნდება ელექტრიზაცია, როგორც გამტარი. დიელექტრიკისგან განსხვავება ისაა, რომ ელექტრონები თავისუფლად არ მოძრაობენ მთელ მოცულობაში, როგორც ეს ხდება გამტარში. თუმცა, გარე ელექტრული ველის გავლენის ქვეშ, მუხტების უმნიშვნელო გადაადგილება წარმოიქმნება ნივთიერების მოლეკულის შიგნიდან: დადებითი გადაადგილდება ველის მიმართულებით, ხოლო უარყოფითი იქნება პირიქით..
ამ მხრივ ზედაპირი გარკვეულ მუხტს იძენს. ელექტრული ველების გავლენის ქვეშ ნივთიერების ზედაპირზე მუხტის გამოჩენის პროცედურას ეწოდება დიელექტრიკული პოლარიზაცია. თუ ერთგვაროვან და არაპოლარულ დიელექტრიკში მოლეკულების გარკვეული კონცენტრაციით ყველა ნაწილაკი ერთნაირია, მაშინ პოლარიზაციაც იგივე იქნება. და დიელექტრიკის დიელექტრიკული მგრძნობელობის შემთხვევაში, ეს მნიშვნელობა იქნება განზომილებიანი.
შეზღუდული გადასახადები
პოლარიზაციის პროცესის გამო, არაკომპენსირებული მუხტები ჩნდება დიელექტრიკული ნივთიერების მოცულობაში, რომელსაც ეწოდება პოლარიზაცია ან შეკრული. ნაწილაკები,ამ მუხტების მქონე, იმყოფება მოლეკულების მუხტებში და, გარე ელექტრული ველის გავლენის ქვეშ, გადაადგილდება წონასწორობის პოზიციიდან მოლეკულის დატოვების გარეშე, რომელშიც ისინი მდებარეობს.
შეკრული მუხტები ხასიათდება ზედაპირის სიმკვრივით. საშუალების დიელექტრიკული მგრძნობელობა და გამტარიანობა განსაზღვრავს, რამდენჯერ ნაკლებია სივრცეში ორი ელექტრული მუხტის შებოჭვის ძალა ვაკუუმში ერთსა და იმავე ინდიკატორზე.
სხვა გაზების უმეტესობის ჰაერის შედარებითი მგრძნობელობა და გამტარიანობა სტანდარტულ პირობებში ახლოს არის ერთიანობასთან (პატარა სიბრტყის გამო). ფარდობითი დიელექტრიკული მგრძნობელობა და ნებადართულობა ფეროელექტრიკაში არის ათეულობით და ასობით ათასი დიელექტრიკის წყვილის განცალკევებულ ზედაპირზე ნივთიერების განსხვავებული აბსოლუტური ნებართვით და მგრძნობელობით, აგრეთვე მათ შორის თანაბარი ტანგენციალური სიძლიერის კომპონენტებით..
ბევრ პრაქტიკულ სიტუაციას შორის არის შეხვედრა ლითონის სხეულიდან მიმდებარე სამყაროში დენის გადასვლასთან, ხოლო ამ უკანასკნელის სპეციფიკური გამტარობა რამდენჯერმე ნაკლებია ამ სხეულის გამტარობაზე. მსგავსი სიტუაციები შეიძლება მოხდეს, მაგალითად, მიწაში ჩამარხული ლითონის ელექტროდების მეშვეობით დენის გავლისას. ხშირად გამოიყენება ფოლადის ელექტროდები. თუ ამოცანაა შუშის დიელექტრიკული მგრძნობელობის დადგენა, მაშინ ამოცანა გარკვეულწილად გართულდება იმით, რომ ამ ნივთიერებას აქვს იონ-რელაქსაციის თვისება, რის გამოც მცირედაგვიანება.
სხვადასხვა გამტარიანობის დიელექტრიკის წყვილის საზღვარზე გარე ველის თანდასწრებით, პოლარიზაციის მუხტები ჩნდება სხვადასხვა ინდექსით სხვადასხვა ზედაპირის სიმკვრივით. ასე მიიღება ველის ხაზის გარდატეხის ახალი პირობა დიელექტრიკიდან მეორეზე გადასვლისას.
გატეხვის კანონი დენის ხაზების შემთხვევაში მისი სახით შეიძლება ჩაითვალოს ელექტროსტატიკურ ველებში ორი დიელექტრიკის ზღვარზე ორი დიელექტრიკის ზღვარზე გადაადგილების ხაზების გარდატეხის კანონის მსგავსად.
მიმდებარე სამყაროს თითოეულ სხეულს და ნივთიერებას აქვს გარკვეული ელექტრული თვისებები. ამის მიზეზი მდგომარეობს მოლეკულურ და ატომურ სტრუქტურაში - დამუხტული ნაწილაკების არსებობაში, რომლებიც ურთიერთდაკავშირებულ ან თავისუფალ მდგომარეობაში არიან.
თუ ნივთიერებაზე გავლენას არ ახდენს გარე ველი, მაშინ ასეთი ნაწილები განლაგებულია, აწონასწორებენ ერთმანეთს, მთლიან მოცულობაში, დამატებითი ელექტრული ველების შექმნის გარეშე. თუ ელექტროენერგიის გამოყენება გარედან მოხდება, მუხტების გადანაწილება გამოჩნდება არსებული მოლეკულების და ატომების შიგნით, რაც გამოიწვევს საკუთარი შიდა ველის გამოჩენას, რომელიც მიმართული იქნება გარედან.
გამოყენებული გარე ველის როგორც E0 და შიდა E' აღნიშვნისას, მაშინ მთელი ველი E იქნება ამ მნიშვნელობების ჯამი.
ელექტროენერგიის ყველა ნივთიერება ჩვეულებრივ იყოფა:
- დირიჟორები;
- დიელექტრიკა.
ეს კლასიფიკაცია დიდი ხანია არსებობს, მაგრამ მთლად ზუსტი არ არის, ვინაიდან მეცნიერება დიდი ხანია აღმოაჩენს სხეულებს ახალი ან კომბინირებული.მატერიის თვისებები.
დირიჟორები
როგორც გამტარ ნივთიერებები შეიძლება იყოს მედია, რომელშიც არის უფასო გადასახადი. ლითონები ხშირად განიხილება ასეთ საკითხებად, რადგან მათი სტრუქტურა გულისხმობს თავისუფალი ელექტრონების მუდმივ არსებობას, რომლებსაც შეუძლიათ გადაადგილება ნივთიერების მთელ ღრუში. საშუალების დიელექტრიკული მგრძნობელობა საშუალებას გაძლევთ იყოთ თერმული პროცესის მონაწილე
თუ გამტარი იზოლირებულია გარე ელექტრული ველის გავლენისგან, მაშინ მასში ჩნდება ბალანსი დადებით და უარყოფით მუხტებს შორის. ეს მდგომარეობა მაშინვე ქრება, როდესაც ელექტრულ ველში ჩნდება გამტარი, რომელიც გადაანაწილებს დამუხტულ ნაწილაკებს თავისი ენერგიით და პროვოცირებს გაუწონასწორებელი მუხტების გამოჩენას დადებითი და უარყოფითი მნიშვნელობით გარე ზედაპირზე.
ამ ფენომენს ელექტროსტატიკური ინდუქცია ეწოდება. მუხტებს, რომლებიც წარმოიქმნა მისი მოქმედებით ლითონის ზედაპირზე, ეწოდება ინდუქციური მუხტები.
გამტარში წარმოქმნილი ინდუქციური მუხტები ქმნიან საკუთარ ველს, რომელიც ანაზღაურებს გამტარის შიგნით გარე ველის გავლენას. ამასთან დაკავშირებით მთლიანი ელექტროსტატიკური ველის მაჩვენებელი კომპენსირებული იქნება და ტოლი იქნება 0-ის. თითოეული წერტილის პოტენციალი შიგნით და გარეთ ტოლია.
ეს შედეგი მიუთითებს, რომ გამტარის შიგნით (თუნდაც გარე ველის დაკავშირება) არ არის განსხვავება პოტენციალებში და არ არის ელექტროსტატიკური ველი. ეს ფაქტი გამოიყენება ფარში გამოყენების გამოველების მიმართ მგრძნობიარე პირისა და ელექტრომოწყობილობის ელექტროოპტიკური დაცვის მეთოდი, განსაკუთრებით მაღალი სიზუსტის საზომი ხელსაწყოები და მიკროპროცესორული ტექნოლოგია.
ასევე არსებობს კავშირი ნებადართულობასა და მგრძნობელობას შორის. თუმცა, ეს შეიძლება გამოიხატოს ფორმულის გამოყენებით. ამრიგად, დიელექტრიკულ მუდმივასა და დიელექტრიკულ მგრძნობელობას შორის ურთიერთობას აქვს შემდეგი აღნიშვნა: e=1+X.
ESD პრინციპი
დამცავი საშუალებებით, გამტარი თვისებების მქონე მასალებისგან დამზადებული ტანსაცმელი და ფეხსაცმელი გამოიყენება ენერგეტიკულ სექტორში მაღალი ძაბვის მოწყობილობებით პროვოცირებული მაღალი დაძაბულობის პირობებში მომუშავე პერსონალის უსაფრთხოებისთვის. ელექტროსტატიკური ველი არ აღწევს გამტარის შიგნით, რადგან დირიჟორის ელექტრულ ველში შეყვანისას ის კომპენსირდება თავისუფალი მუხტების მოძრაობის გამო წარმოქმნილი ველით.
დიელექტრიკები
ეს სახელი მიეკუთვნება ნივთიერებებს, რომლებსაც აქვთ საიზოლაციო თვისებები. ისინი შეიცავს მხოლოდ ურთიერთდაკავშირებულ გადასახადებს და არა უფასო. მათში შემავალი თითოეული დადებითი ნაწილაკი მიბმული იქნება უარყოფით ნაწილაკთან ატომის შიგნით საერთო ნეიტრალური მუხტით თავისუფალი მოძრაობის გარეშე. ისინი განაწილებულია დიელექტრიკის შიგნიდან და არ შეუძლიათ თავიანთი პოზიციის შეცვლა გარე ველების გავლენის ქვეშ. ამავდროულად, ნივთიერების დიელექტრიკული მგრძნობელობა და შედეგად მიღებული ენერგია კვლავ იწვევს ნივთიერების სტრუქტურაში გარკვეულ ცვლილებებს. ატომისა და მოლეკულის შიგნიდან თანაფარდობა იცვლებანაწილაკების დადებითი და უარყოფითი მუხტები და ზედმეტი დაუბალანსებელი ურთიერთდაკავშირებული მუხტები ჩნდება ნივთიერების ზედაპირზე, რაც ქმნის შიდა ელექტრულ ველს. ის მიმართულია გარედან დაძაბულობისკენ.
ამ ფენომენს დიელექტრიკული პოლარიზაცია ეწოდება. იგი შეიძლება ხასიათდებოდეს იმით, რომ ელექტრული ველი წარმოიქმნება ნივთიერების შიგნიდან, გამოწვეული გარე ენერგიის გავლენით, მაგრამ დასუსტებულია შიდა ველის კონტრმოქმედებით.
პოლარიზაციის სახეები
დიელექტრიკის შიგნით, ის შეიძლება წარმოდგენილი იყოს ორი ტიპით:
- ორიენტაცია;
- ელექტრონული.
პირველ ტიპს ასევე აქვს დამატებითი სახელი - დიპოლური პოლარიზაცია. ეს თვისება თანდაყოლილია დიელექტრიკებში, რომლებსაც აქვთ გადაადგილებული ცენტრები დადებითი და უარყოფითი მუხტის დროს, რომლებიც ქმნიან მოლეკულებს მცირე დიპოლებისგან - წყვილი მუხტის ნეიტრალურ კომბინაციას. ეს ფენომენი დამახასიათებელია თხევადი, წყალბადის სულფიდისთვის, გადატანილი აზოტისთვის.
ამ ნივთიერებებში გარე ელექტრული ველის გავლენის გარეშე, მოლეკულური დიპოლები შემთხვევით ორიენტირებულია არსებული ტემპერატურის ცვლილებების გავლენის ქვეშ, როდესაც ელექტრული მუხტი არ ჩნდება დიელექტრიკის გარედან.
ეს სურათი იცვლება გარედან გამოყენებული ენერგიის მოქმედებით, როდესაც დიპოლები დიდად არ იცვლებიან ორიენტაციას და ზედაპირზე ჩნდება არაკომპენსირებული მაკროსკოპული შეკრული მუხტები, რაც ქმნის ველს გარედან მიმართული ველის საპირისპირო მიმართულებით.
ელექტრონული პოლარიზაცია, ელასტიურიმექანიზმი
ეს ფენომენი გვხვდება არაპოლარულ დიელექტრიკებში - სხვადასხვა ტიპის მასალებში მოლეკულებით, რომლებშიც არ არის დიპოლური მომენტი, რომელიც გარე ველის მოქმედებით დეფორმირდება ისე, რომ მხოლოდ დადებითი მუხტებია ორიენტირებული. გარე ველის ვექტორის მიმართულება, ხოლო უარყოფითი მუხტები - საპირისპირო მიმართულებით.
შედეგად, თითოეული მოლეკულა ფუნქციონირებს როგორც ელექტრული დიპოლი, რომელიც ორიენტირებულია გამოყენებული გარე ველის ღერძის გასწვრივ. ანალოგიურად, გარე ზედაპირზე ჩნდება საკუთარი ველი, რომელსაც აქვს საპირისპირო მიმართულება.
არაპოლარული დიელექტრიკის პოლარიზაცია
ამ ნივთიერებებისთვის მოლეკულების ცვლილება და შემდგომი პოლარიზაცია გარეთ ველის გავლენით არ არის დამოკიდებული მათ მოძრაობაზე ტემპერატურის გავლენის ქვეშ. მეთანი CH4 შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც არაპოლარული დიელექტრიკი. ორივე დიელექტრიკის შიდა ველის რიცხვითი ინდიკატორები თავდაპირველად შეიცვლება სიდიდე გარე ველის ცვლილების პროპორციულად, ხოლო გაჯერების შემდეგ ჩნდება არაწრფივი ტიპის ეფექტები. ისინი ჩნდებიან მაშინ, როდესაც თითოეული მოლეკულური დიპოლი გაფორმებულია ძალის ხაზების გასწვრივ პოლარული დიელექტრიკების მახლობლად, ან ხდება ცვლილებები არაპოლარულ ნივთიერებებში, რაც გამოწვეულია ატომებისა და მოლეკულების ძლიერი დეფორმაციით დიდი რაოდენობით ენერგიისგან, რომელიც გამოიყენება გარედან. პრაქტიკულ შემთხვევებში ეს ძალზე იშვიათად ხდება.
დიელექტრიკული მუდმივი
საიზოლაციო მასალებს შორის სერიოზული როლი ენიჭება ელექტრო ინდიკატორებს და ისეთ მახასიათებელს, როგორიცაა დიელექტრიკული მუდმივი. ორივე ფასდება ორი განსხვავებული მახასიათებლით:
- აბსოლუტური მნიშვნელობა;
- შეფარდებითი მაჩვენებელი.
ტერმინი ნივთიერების აბსოლუტური ნებადართულობა ეხება კულონის კანონის მათემატიკურ აღნიშვნას. მისი დახმარებით ინდუქციური ვექტორისა და ინტენსივობის ურთიერთობა აღწერილია კოეფიციენტის სახით.
