Ang mga konduktor at dielectric ay mga pisikal na sangkap na may iba't ibang antas ng electrical conductivity at naiiba ang reaksyon sa pagkilos ng isang electric field. Ang mga kabaligtaran na katangian ng mga materyales ay malawakang ginagamit sa lahat ng mga lugar ng electrical engineering.
Nilalaman
Ano ang mga konduktor at dielectric
mga konduktor - mga sangkap na may libreng singil sa kuryente na may kakayahang gumalaw sa direksyon sa ilalim ng impluwensya ng isang panlabas na electric field. Ang mga tampok na ito ay:
- mga metal at ang kanilang mga natutunaw;
- natural na carbon (karbon, grapayt);
- electrolytes - mga solusyon ng mga asing-gamot, acids at alkalis;
- ionized gas (plasma).
Ang pangunahing pag-aari ng mga materyales: libreng singil - mga electron sa solid conductor at ions sa mga solusyon at natutunaw, gumagalaw sa buong volume ng conductor, nagsasagawa ng electric current.Sa ilalim ng impluwensya ng isang de-koryenteng boltahe na inilapat sa konduktor, isang kasalukuyang pagpapadaloy ay nilikha. Ang resistivity at electrical conductivity ay ang mga pangunahing tagapagpahiwatig ng materyal.
Ang mga katangian ng dielectric na materyales ay kabaligtaran sa mga conductor kuryente. Dielectrics (mga insulator) - binubuo ng mga neutral na atomo at molekula. Wala silang kakayahang ilipat ang mga sisingilin na particle sa ilalim ng impluwensya ng isang electric field. Ang mga dielectric sa isang electric field ay nag-iipon ng mga hindi nabayarang singil sa ibabaw. Bumubuo sila ng isang electric field na nakadirekta sa loob ng insulator, ang dielectric ay polarized.
Bilang resulta ng polariseysyon, ang mga singil sa ibabaw ng dielectric ay may posibilidad na bawasan ang electric field. Ang pag-aari na ito ng mga de-koryenteng insulating materyales ay tinatawag na dielectric constant ng dielectric.
Mga katangian at pisikal na katangian ng mga materyales
Tinutukoy ng mga parameter ng mga konduktor ang saklaw ng kanilang aplikasyon. Pangunahing pisikal na katangian:
- electrical resistivity - nagpapakilala sa kakayahan ng isang sangkap na pigilan ang pagdaan ng electric current;
- temperatura koepisyent ng paglaban - isang halaga na nagpapakilala sa pagbabago sa tagapagpahiwatig depende sa temperatura;
- thermal conductivity - ang dami ng init na dumadaan sa bawat yunit ng oras sa pamamagitan ng isang layer ng materyal;
- contact potential difference - nangyayari kapag ang dalawang magkaibang metal ay nagkadikit, ay ginagamit sa mga thermocouple para sa pagsukat ng temperatura;
- tensile strength at tensile elongation - depende sa uri ng metal.
Kapag pinalamig sa mga kritikal na temperatura, ang resistivity ng konduktor ay nagiging zero. Ang kababalaghang ito ay tinatawag na superconductivity.
Mga katangian na nagpapakilala sa konduktor:
- electrical - paglaban at electrical conductivity;
- kemikal - pakikipag-ugnayan sa kapaligiran, anti-corrosion, ang kakayahang kumonekta sa pamamagitan ng hinang o paghihinang;
- pisikal - density, punto ng pagkatunaw.
Ang isang tampok ng dielectrics ay upang labanan ang mga epekto ng electric current. Mga pisikal na katangian ng mga materyales sa insulating elektrikal:
- dielectric constant - ang kakayahan ng mga insulator na mag-polarize sa isang electric field;
- tiyak na lakas ng tunog paglaban;
- lakas ng kuryente;
- dielectric loss padaplis.
Ang mga insulating material ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga sumusunod na parameter:
- electrical - ang magnitude ng breakdown boltahe, lakas ng kuryente;
- pisikal - paglaban sa init;
- kemikal - solubility sa mga agresibong ahente, moisture resistance.
Mga uri at pag-uuri ng mga dielectric na materyales
Ang mga insulator ay nahahati sa mga grupo ayon sa ilang pamantayan.
Pag-uuri ayon sa estado ng pagsasama-sama ng isang sangkap:
- solid - salamin, keramika, asbestos;
- likido - gulay at sintetikong mga langis, paraffin, tunaw na gas, synthetic dielectrics (silicon at organofluorine compounds freon, freon);
- gaseous - hangin, nitrogen, hydrogen.
Ang mga dielectric ay maaaring natural o artipisyal na pinagmulan, ng organic o sintetikong kalikasan.
Ang mga organikong likas na insulating materyales ay kinabibilangan ng mga langis ng gulay, selulusa, at goma. Ang mga ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng mababang thermal at moisture resistance, mabilis na pag-iipon. Ang mga sintetikong organikong materyales ay iba't ibang uri ng plastik.
Ang mga inorganic na dielectric na natural na pinagmulan ay kinabibilangan ng: mika, asbestos, muscovite, phlogopite. Ang mga sangkap ay lumalaban sa pag-atake ng kemikal, lumalaban sa mataas na temperatura.Mga artipisyal na inorganic na dielectric na materyales - salamin, porselana, keramika.
Bakit hindi nagsasagawa ng kuryente ang mga dielectric?
Ang mababang kondaktibiti ay dahil sa istraktura ng mga dielectric na molekula. Ang mga particle ng bagay ay malapit na nauugnay sa isa't isa, hindi sila maaaring umalis sa atom at lumipat sa buong dami ng materyal. Sa ilalim ng impluwensya ng isang electric field, ang mga particle ng isang atom ay maaaring bahagyang lumuwag - upang polarize.
Depende sa mekanismo ng polariseysyon, ang mga dielectric na materyales ay nahahati sa:
- non-polar - mga sangkap sa iba't ibang mga estado ng pagsasama-sama na may elektronikong polariseysyon (inert gases, hydrogen, polystyrene, benzene);
- polar - may dipole-relaxation at electronic polarization (iba't ibang resins, cellulose, tubig);
- ionic - solid dielectrics ng inorganic na pinagmulan (salamin, keramika).
Ang mga dielectric na katangian ng isang sangkap ay hindi pare-pareho. Sa ilalim ng impluwensya ng mataas na temperatura o mataas na kahalumigmigan, ang mga electron ay humiwalay sa nucleus at nakakuha ng mga katangian ng mga libreng singil sa kuryente. Ang mga katangian ng insulating ng dielectric sa kasong ito ay nabawasan.
Ang isang maaasahang dielectric ay isang materyal na may mababang kasalukuyang pagtagas na hindi lalampas sa isang kritikal na halaga at hindi nakakagambala sa pagpapatakbo ng system.
Saan ginagamit ang mga dielectric at conductor?
Ang mga materyales ay ginagamit sa lahat ng mga lugar ng aktibidad ng tao kung saan ginagamit ang electric current: sa industriya, agrikultura, paggawa ng instrumento, mga de-koryenteng network at mga electrical appliances sa bahay.
Ang pagpili ng konduktor ay tinutukoy ng mga teknikal na katangian nito. Ang mga produktong gawa sa pilak, ginto, platinum ay may pinakamababang resistivity.Ang kanilang paggamit ay limitado sa espasyo at militar na layunin dahil sa mataas na halaga. Ang tanso at aluminyo ay nagsasagawa ng kasalukuyang medyo mas masahol pa, ngunit ang kanilang paghahambing na mura ay humantong sa kanilang malawakang paggamit bilang mga wire at mga produkto ng cable.
Ang mga purong metal na walang impurities ay nagsasagawa ng kasalukuyang mas mahusay, ngunit sa ilang mga kaso kinakailangan na gumamit ng mga conductor na may mataas na resistivity - para sa produksyon ng mga rheostat, electric furnace, at electric heater. Para sa mga layuning ito, ang mga haluang metal ng nikel, tanso, mangganeso (manganine, constantan) ay ginagamit. Ang electrical conductivity ng tungsten at molibdenum ay 3 beses na mas mababa kaysa sa tanso, ngunit ang kanilang mga katangian ay malawakang ginagamit sa paggawa ng mga electric lamp at radio device.
Ang solid dielectrics ay mga materyales na nagsisiguro sa kaligtasan at walang patid na operasyon ng mga conductive elements. Ginagamit ang mga ito bilang isang de-koryenteng insulating material, na pumipigil sa kasalukuyang pagtagas, ihiwalay ang mga konduktor mula sa isa't isa, mula sa kaso ng aparato, mula sa lupa. Ang isang halimbawa ng naturang produkto ay dielectric gloves, na inilarawan sa aming artikulo.
Ginagamit ang mga likidong dielectric sa mga kapasitor, mga kable ng kuryente, circulating cooling system ng mga turbogenerator at high-voltage oil circuit breaker. Ang mga materyales ay ginagamit bilang pagpuno at impregnation.
Gaseous insulating materyales. Ang hangin ay isang natural na insulator na nagbibigay din ng pag-alis ng init. Ginagamit ang nitrogen sa mga lugar kung saan hindi katanggap-tanggap ang mga proseso ng oxidative. Ginagamit ang hydrogen sa mga makapangyarihang generator na may mataas na kapasidad ng init.
Tinitiyak ng pinagsama-samang gawain ng mga konduktor at dielectric ang ligtas at matatag na operasyon ng mga kagamitan at mga network ng suplay ng kuryente. Ang pagpili ng isang tiyak na elemento para sa gawaing nasa kamay ay nakasalalay sa mga pisikal na katangian at teknikal na mga parameter ng sangkap.
Mga katulad na artikulo:
