Диэлектрикийн мэдрэмж, нэвтрүүлэх чадвар зэрэг үзэгдлүүд физикт төдийгүй өдөр тутмын амьдралд тохиолддог. Үүнтэй холбогдуулан шинжлэх ухаанд эдгээр үзэгдлийн утга учир, нөлөөлөл, өдөр тутмын амьдралд хэрхэн хэрэглэгдэхийг тодорхойлох шаардлагатай.
Хүчдэл тодорхойлох
Интенсив гэдэг нь физикийн вектор хэмжигдэхүүн бөгөөд үүнийг судалж буй талбайн цэг дээр байрлуулсан нэг эерэг цэнэгт нөлөөлөх хүчээр тооцдог. Диэлектрикийг гадны электростатик талбарт байрлуулсны дараа диполь моментийг олж авдаг, өөрөөр хэлбэл энэ нь туйлширдаг. Диэлектрик дэх туйлшралыг тоон байдлаар тодорхойлохын тулд туйлшралыг ашигладаг - диэлектрикийн эзлэхүүний утгын диполь моментоор тооцсон вектор физик индекс.
Хоёр диэлектрикийн хоорондох нүүрийг дайран өнгөрсний дараа эрчим хүчний вектор нь огцом өөрчлөлтөд орж, электростатик талбайн тооцоололд хөндлөнгийн оролцоо үүсгэдэг. Үүнтэй холбогдуулан нэмэлт шинж чанарыг танилцуулж байна - векторцахилгаан шилжилт.
Зөвшөөрөх чадварыг ашигласнаар диэлектрик гадаад талбайг хэдэн удаа сулруулж болохыг олж мэдэх боломжтой. Диэлектрик дэх электростатик талбайг хамгийн оновчтой тайлбарлахын тулд цахилгаан шилжилтийн векторыг ашигладаг.
Үндсэн тодорхойлолтууд
Орчны үнэмлэхүй нэвтрүүлэх чадвар нь Кулоны хууль болон цахилгаан орны хүч ба цахилгаан индукцийн хамаарлын тэгшитгэлийн математик тэмдэглэгээнд орсон коэффициент юм. Үнэмлэхүй нэвтрүүлэх чадварыг орчны харьцангуй нэвтрүүлэх чадвар ба цахилгаан тогтмолын үржвэрээр илэрхийлж болно.
Бодисын туйлшрал гэж нэрлэгддэг диэлектрик мэдрэмж нь цахилгаан орны нөлөөгөөр туйлширч болох физик хэмжигдэхүүн юм. Энэ нь мөн жижиг талбайн диэлектрикийн туйлшралтай гадаад цахилгаан орны шугаман холболтын коэффициент юм. Диэлектрик мэдрэмтгий байдлын томъёог дараах байдлаар бичнэ: X=na.
Ихэнх тохиолдолд диэлектрик эерэг диэлектрик мэдрэгчтэй байдаг бол энэ утга нь хэмжээсгүй байдаг.
Төмрийн цахилгаан гэдэг нь тодорхой температурын утгуудад ферроэлектрик гэж нэрлэгддэг тодорхой талстуудад байдаг физик үзэгдэл юм. Энэ нь гаднах цахилгаан оронгүй ч гэсэн болор дахь аяндаа туйлшрал үүсэхээс бүрдэнэ. Ферроэлектрик ба пироэлектрикийн ялгаа ньтодорхой температурын хязгаарт тэдний талст өөрчлөлт өөрчлөгдөж, санамсаргүй туйлшрал алга болдог.
Халбарын цахилгаанчин нь дамжуулагч шиг аашилдаггүй ч нийтлэг шинж чанартай байдаг. Диэлектрик нь дамжуулагчаас ялгаатай бөгөөд чөлөөт цэнэглэгдсэн зөөгч байхгүй. Тэд тэнд байдаг, гэхдээ хамгийн бага хэмжээгээр. Дамжуулагчийн хувьд металлын болор торонд чөлөөтэй хөдөлж буй электрон нь ижил төстэй цэнэг зөөгч болно. Гэсэн хэдий ч диэлектрик дэх электронууд нь өөрийн атомуудтай холбогддог бөгөөд амархан хөдөлдөггүй. Цахилгаан эрчим хүч бүхий талбарт диэлектрикийг оруулсны дараа дамжуулагч шиг цахилгаанжилт гарч ирдэг. Диэлектрикээс ялгаатай нь электронууд нь дамжуулагчтай адил эзлэхүүний туршид чөлөөтэй хөдөлдөггүй. Гэсэн хэдий ч гадаад цахилгаан орны нөлөөгөөр бодисын молекулын дотроос цэнэгийн бага зэрэг шилжилт хөдөлгөөн үүсдэг: эерэг нь талбайн чиглэлд шилжин, сөрөг нь эсрэгээр шилжинэ.
Үүнтэй холбоотойгоор гадаргуу нь тодорхой цэнэгийг олж авдаг. Цахилгаан талбайн нөлөөн дор бодисын гадаргуу дээр цэнэг үүсэх процедурыг диэлектрик туйлшрал гэж нэрлэдэг. Хэрэв молекулын тодорхой концентраци бүхий нэгэн төрлийн ба туйлт бус диэлектрикт бүх бөөмс ижил байвал туйлшрал нь мөн адил байх болно. Мөн диэлектрикийн диэлектрик мэдрэмтгий байдлын хувьд энэ утга нь хэмжээсгүй байх болно.
Холбоотой хураамж
Туйлшралын процессын улмаас диэлектрик бодисын эзэлхүүн дээр нөхөн олгогдоогүй цэнэгүүд гарч ирдэг бөгөөд үүнийг туйлшрал буюу холбоо гэж нэрлэдэг. тоосонцор,Эдгээр цэнэгүүдтэй байх нь молекулуудын цэнэгүүдэд агуулагдах ба гадны цахилгаан орны нөлөөн дор байгаа молекулаасаа салалгүйгээр тэнцвэрийн байрлалаас шилждэг.
Хялбар цэнэг нь гадаргуугийн нягтаар тодорхойлогддог. Орчуулагчийн диэлектрикийн мэдрэмж ба нэвчилт нь огторгуй дахь хоёр цахилгаан цэнэгийн холбох хүч нь вакуум дахь ижил үзүүлэлтээс хэд дахин бага болохыг тодорхойлдог.
Стандарт нөхцөлд бусад ихэнх хийн харьцангуй агаарын мэдрэмж ба нэвчилт нь нэгдмэл байдалтай ойролцоо байна (жижиг хавтгайн улмаас). Төмрийн цахилгаан дахь диэлектрикийн харьцангуй мэдрэг чанар, нэвтрүүлэх чадвар нь бодисын үнэмлэхүй нэвтрүүлэх чадвар, мэдрэмтгий чанар, түүнчлэн тэдгээрийн хоорондох шүргэгч хүч чадлын тэнцүү бүрэлдэхүүн хэсгүүдтэй хос диэлектрикийн тусгаарлах гадаргуу дээр хэдэн арван, хэдэн зуун мянган байна.
Практик олон тохиолдлуудын дунд гүйдэл нь метал биеэс хүрээлэн буй ертөнц рүү шилжихтэй холбоотой уулзалт байдаг бол сүүлийнх нь дамжуулах чадвар нь энэ биеийн дамжуулах чадвараас хэд дахин бага байдаг. Үүнтэй төстэй нөхцөл байдал, жишээлбэл, газарт булсан металл электродоор гүйдэл дамжих үед тохиолдож болно. Ихэнхдээ ган электродуудыг ашигладаг. Хэрэв даалгавар бол шилний диэлектрик мэдрэмтгий байдлыг тодорхойлох явдал юм бол энэ бодис нь ион-тайвшруулах шинж чанартай байдаг тул ажил нь зарим талаараа төвөгтэй байх болно.хоцрогдол.
Гадна талбар байгаа нөхцөлд өөр өөр нэвчилттэй хос диэлектрикийн зааг дээр туйлшралын цэнэгүүд өөр өөр гадаргуугийн нягтралтай өөр өөр индекстэй гарч ирдэг. Диэлектрикээс нөгөөд шилжих үед талбайн шугамын хугарлын шинэ нөхцөлийг ингэж олж авдаг.
Гүйдлийн шугамын хугарлын хуулийг түүний хэлбэрийн хувьд электростатик талбар дахь хоёр диэлектрикийн зааг дээрх шилжилтийн шугамын хугарлын хуультай төстэй гэж үзэж болно.
Эргэн тойрон дахь ертөнцийн бие, бодис бүр тодорхой цахилгаан шинж чанартай байдаг. Үүний шалтгаан нь молекул ба атомын бүтцэд оршдог - харилцан уялдаатай эсвэл чөлөөт төлөвт байгаа цэнэгтэй хэсгүүд байдаг.
Хэрэв бодис нь гадны орны нөлөөлөлд өртөөгүй бол эдгээр хэсгүүд нь нэмэлт цахилгаан орон үүсгэхгүйгээр нийт эзлэхүүнд бие биенээ тэнцвэржүүлэн байрлуулна. Хэрэв гаднаас цахилгаан эрчим хүч хэрэглэж байгаа бол одоо байгаа молекул, атомын дотор цэнэгийн дахин хуваарилалт гарч ирэх бөгөөд энэ нь өөрийн дотоод орон гарч ирэхэд хүргэдэг бөгөөд энэ нь гадна тал руу чиглэнэ.
Хэрэглэгдэх гадаад талбарыг E0, дотоод E' гэж тодорхойлоход E талбар бүхэлдээ эдгээр утгуудын нийлбэр болно.
Цахилгаан дахь бүх бодисыг ихэвчлэн дараах байдлаар хуваадаг:
- дамжуулагч;
- диэлектрик.
Шинжлэх ухаан нь шинэ эсвэл хосолсон биетүүдийг эртнээс нээсэн тул энэ ангилал удаан хугацааны туршид байсаар ирсэн боловч бүрэн үнэн зөв биш юм.бодисын шинж чанар.
Дамжуулагч
Дамжуулагч бодисууд нь чөлөөт цэнэгтэй зөөвөрлөгч байж болно. Металлуудыг ихэвчлэн ийм асуудал гэж үздэг, учир нь тэдгээрийн бүтэц нь бодисын бүх хөндийд хөдөлж чаддаг чөлөөт электронууд байнга байдаг гэсэн үг юм. Орчуулагчийн диэлектрик мэдрэмтгий байдал нь таныг дулааны процесст оролцох боломжийг олгоно
Хэрэв дамжуулагч нь гадны цахилгаан орны нөлөөллөөс тусгаарлагдсан бол түүний дотор эерэг ба сөрөг цэнэгийн хооронд тэнцвэр үүснэ. Цэнэглэгдсэн тоосонцорыг энергиээрээ дахин хуваарилж, гаднах гадаргуу дээр эерэг сөрөг утгатай тэнцвэргүй цэнэгийн харагдах байдлыг өдөөдөг цахилгаан орон дээр дамжуулагч гарч ирэхэд энэ төлөв шууд алга болно
Энэ үзэгдлийг электростатик индукц гэж нэрлэдэг. Металлын гадаргуу дээр түүний үйлчлэлээр үүссэн цэнэгийг индукцийн цэнэг гэж нэрлэдэг.
Дамжуулагчид үүссэн индуктив цэнэгүүд нь өөрийн талбарыг үүсгэдэг бөгөөд энэ нь дамжуулагч доторх гадаад орны нөлөөллийг нөхдөг. Үүнтэй холбогдуулан нийт цахилгаан статик талбайн индикаторыг нөхөж 0-тэй тэнцүү болгоно. Дотор болон гадна цэг бүрийн потенциал тэнцүү байна.
Энэ үр дүн нь дамжуулагч дотор (гадаад орон холбогдсон ч) потенциалын ялгаа, электростатик орон байхгүй байгааг харуулж байна. Энэ баримт нь ашиглалтын улмаас хамгаалахад ашиглагддагТалбайд мэдрэмтгий хүн, цахилгаан хэрэгслийг цахилгаан оптик хамгаалах арга, ялангуяа өндөр нарийвчлалтай хэмжих хэрэгсэл, микропроцессорын технологи.
Мөн нэвтрүүлэх чадвар болон мэдрэмтгий байдлын хооронд холбоо бий. Гэхдээ үүнийг томъёогоор илэрхийлж болно. Тэгэхээр диэлектрик тогтмол ба диэлектрик мэдрэг байдлын хоорондын хамаарал дараах тэмдэглэгээтэй байна: e=1+X.
ESD зарчим
Хамгаалалтын тусламжтайгаар цахилгаан дамжуулах шинж чанартай материалаар хийсэн хувцас, гутал, тэр дундаа малгай зэргийг эрчим хүчний салбарт өндөр хүчдэлийн төхөөрөмжөөс үүдэлтэй өндөр хүчдэлийн нөхцөлд ажиллаж байгаа ажилтнуудын аюулгүй байдлыг хангах зорилгоор ашигладаг. Электростатик орон нь дамжуулагчийн дотор нэвчдэггүй, учир нь дамжуулагчийг цахилгаан талбарт оруулах үед чөлөөт цэнэгийн хөдөлгөөний улмаас үүссэн талбараар нөхөгдөх болно.
Диэлектрик
Энэ нэр нь тусгаарлагч шинж чанартай бодисуудад хамаарна. Эдгээр нь зөвхөн харилцан уялдаатай төлбөрийг агуулдаг бөгөөд үнэ төлбөргүй биш юм. Тэдгээрийн эерэг бөөмс бүр нь чөлөөт хөдөлгөөнгүйгээр нийтлэг саармаг цэнэгтэй атомын доторх сөрөг бөөмстэй холбогдоно. Тэдгээр нь диэлектрикийн дотроос тархсан бөгөөд гадаад талбайн нөлөөн дор байрлалаа өөрчилж чадахгүй. Үүний зэрэгцээ тухайн бодисын диэлектрик мэдрэмтгий байдал ба үүнээс үүсэх энерги нь тухайн бодисын бүтцэд тодорхой өөрчлөлт оруулсаар байна. Атом ба молекул дотроос харьцаа өөрчлөгддөгбөөмийн эерэг ба сөрөг цэнэгүүд, нэмэлт тэнцвэргүй харилцан уялдаатай цэнэгүүд бодисын гадаргуу дээр гарч, дотоод цахилгаан орон үүсгэдэг. Энэ нь гаднаас ирсэн хурцадмал байдал руу чиглэнэ.
Энэ үзэгдлийг диэлектрик туйлшрал гэж нэрлэдэг. Гадны энергийн нөлөөгөөр бодис дотроос үүссэн, харин дотоод талбайн сөрөг нөлөөллөөс болж суларсан цахилгаан орон байдгаараа онцлогтой.
Туйлшралын төрлүүд
Диэлектрик дотор үүнийг хоёр төрлөөр илэрхийлж болно:
- чиг баримжаа;
- цахим.
Эхний төрөл нь мөн нэмэлт нэртэй байдаг - диполийн туйлшрал. Энэ шинж чанар нь эерэг ба сөрөг цэнэгтэй нүүлгэн шилжүүлсэн төвүүдтэй диэлектрикт байдаг бөгөөд тэдгээр нь хос цэнэгийн төвийг сахисан хослол болох жижиг диполуудаас молекулуудыг үүсгэдэг. Энэ үзэгдэл нь шингэн устөрөгчийн сульфид, зөөвөрлөж буй азотын хувьд ердийн үзэгдэл юм.
Эдгээр бодис дахь гадаад цахилгаан орны нөлөөлөлгүйгээр молекулын диполууд диэлектрикийн гадна талд цахилгаан цэнэг үүсэхгүй байх үед одоо байгаа температурын өөрчлөлтийн нөлөөн дор санамсаргүй байдлаар чиглэгддэг.
Энэ зураг гаднаас ирж буй энергийн нөлөөгөөр өөрчлөгдөж, дипольууд чиглэлээ төдийлөн өөрчлөхгүй, гадарга дээр нөхөгдөөгүй макроскоп хязгаарлагдмал цэнэгүүд гарч ирснээр гаднаас ирж буй талбайн эсрэг чиглэлтэй талбар үүсдэг.
Цахим туйлшрал, уян харимхаймеханизм
Энэ үзэгдэл нь туйлшралгүй диэлектрикүүдэд тохиолддог - диполь момент байхгүй молекул бүхий өөр төрлийн материалууд нь гадаад талбайн нөлөөн дор зөвхөн эерэг цэнэгүүдийг чиглүүлэхээр деформацид ордог. гадаад талбайн векторын чиглэл, сөрөг цэнэгүүд - эсрэг чиглэлд.
Үүний үр дүнд молекул бүр нь хэрэглэж буй гадаад талбайн тэнхлэгийн дагуу чиглэсэн цахилгаан диполийн үүргийг гүйцэтгэдэг. Үүнтэй адилаар гадна талын гадаргуу дээр эсрэг чиглэлтэй өөрийн талбар гарч ирнэ.
Туйлшгүй диэлектрикийн туйлшрал
Эдгээр бодисын хувьд молекулуудын өөрчлөлт, дараа нь гаднах талбайн нөлөөллөөс үүсэх туйлшрал нь температурын нөлөөн дор тэдний хөдөлгөөнөөс хамаардаггүй. Метан CH4-ийг туйлт бус диэлектрик болгон ашиглаж болно. Хоёр диэлектрикийн дотоод талбайн тоон үзүүлэлтүүд эхлээд гадаад талбайн өөрчлөлттэй пропорциональ хэмжээгээр өөрчлөгдөж, ханасаны дараа шугаман бус хэлбэрийн эффектүүд гарч ирнэ. Тэдгээр нь молекулын диполь бүрийг туйлын диэлектрикийн ойролцоох хүчний шугамын дагуу байрлуулах эсвэл гаднаас өгсөн их хэмжээний энергийн атом, молекулуудын хүчтэй хэв гажилтын улмаас туйлшрахгүй бодисын өөрчлөлт гарах үед гарч ирдэг. Практикт энэ нь маш ховор тохиолддог.
Диэлектрик тогтмол
Тусгаарлагч материалын дотроос цахилгаан үзүүлэлтүүд болон диэлектрик тогтмол зэрэг шинж чанарт чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Хоёуланг нь хоёр өөр шинж чанараар үнэлдэг:
- үнэмлэхүй утга;
- харьцангуй үзүүлэлт.
Бодисын үнэмлэхүй нэвтрүүлэх чадвар гэдэг нь Кулоны хуулийн математик тэмдэглэгээг хэлнэ. Үүний тусламжтайгаар индукцийн вектор ба эрчмийн хоорондын хамаарлыг коэффициент хэлбэрээр дүрсэлсэн болно.
