Un articol despre dielectric. Acest articol reunește materiale dintr-o varietate de tutoriale și cărți de inginerie electrică. Sunt descrise structura moleculară, momentul electric al dielectricilor. Un dielectric este o substanță a cărei proprietate electrică principală este capacitatea de a polariza într-un câmp electric.
O trăsătură caracteristică a dielectricilor este prezența sarcinilor pozitive și negative puternic cuplate în moleculele care alcătuiesc substanța. Dintre tipurile existente de legături pentru dielectric utilizate în ingineria electrică și radio, cele mai tipice sunt covalente nepolare, covalente polare sau homeopolare, ionice sau heteropolare, donator-acceptor. Forțele de conexiune determină nu numai structura și proprietățile de bază ale unei substanțe, ci și prezența în ea a momentelor electrice orientate haotic sau ordonat în volume micro sau macroscopice ale unei substanțe.
Momentul electric apare într-un sistem de două sarcini electrice de magnitudine egală și opuse în semn ± q, situat la o anumită distanță l unul de celălalt și este determinat de raportul? = ql.
Un astfel de sistem de sarcini se numește de obicei dipol, iar o moleculă formată din acest sistem de sarcini se numește dipol.
Legătură covalentă
apare atunci când atomii se combină în molecule, în urma cărora electronii de valență sunt socializați și învelișul exterior al electronilor este suplimentat la o stare stabilă.
Moleculele cu o legătură nepolară covalentă apar atunci când sunt combinați atomi cu același nume, cum ar fi H2, O2, Cl2, C, S, Si etc. și au o structură simetrică. Ca urmare a coincidenței centrelor de sarcini pozitive și negative, momentul electric al moleculei este zero, molecula este nepolară și substanța (dielectrică) este nepolară.
Dacă molecule cu o legătură covalentă se formează din atomi diferiți datorită împărțirii perechilor de electroni de valență, de exemplu, H2O, CH4, CH3Cl etc., atunci absența sau prezența unui moment electric va depinde de dispunerea reciprocă a atomilor unul față de celălalt. Cu o dispunere simetrică a atomilor și, prin urmare, coincidența centrelor de sarcini, molecula va fi nepolară. Cu un aranjament asimetric datorat deplasării centrelor de sarcini la o anumită distanță, apare un moment electric, molecula se numește polară și substanța (dielectrică) este polară. Modelele structurale ale moleculelor nepolare și polare sunt prezentate în figura de mai jos.
Indiferent dacă este un dielectric polar sau nepolar, prezența unui moment electric în molecule duce la apariția unui câmp electric intrinsec în fiecare volum microscopic al unei substanțe. Cu o orientare haotică a momentelor electrice ale moleculelor datorită compensării reciproce a acestora, câmpul electric total din dielectric este zero. Dacă momentele electrice ale moleculelor sunt orientate predominant într-o direcție, atunci câmpul electric apare în întregul volum al substanței.
Acest fenomen este observat la substanțele cu polarizare spontană (spontană), în special la feroelectrice.
Obligațiuni ionice și donator-acceptor
apar atunci când o substanță este formată din atomi diferiți. În acest caz, atomul unui element chimic cedează, iar celălalt atașează sau captează un electron. Ca urmare, se formează doi ioni, între care apare un moment electric.
Astfel, în funcție de structura moleculelor, dielectricele pot fi împărțite în trei grupe:
- dielectrici nepolari, al căror moment electric al moleculelor este egal cu zero;
- dielectrici polari, al căror moment electric al moleculelor este diferit de zero;
- dielectric ionic, în care apare un moment electric între ionii elementelor chimice care alcătuiesc substanța.
Prezența momentelor electrice în dielectric, indiferent de motivele apariției lor, determină proprietatea lor principală - capacitatea de a polariza într-un câmp electric.
