Apakah perbezaan antara konduktor dan dielektrik, sifat dan skopnya

Konduktor dan dielektrik ialah bahan fizikal yang mempunyai darjah kekonduksian elektrik yang berbeza dan bertindak balas secara berbeza terhadap tindakan medan elektrik. Sifat bertentangan bahan digunakan secara meluas dalam semua bidang kejuruteraan elektrik.

Apakah itu konduktor dan dielektrik

konduktor - bahan dengan cas elektrik percuma yang mampu bergerak mengikut arah di bawah pengaruh medan elektrik luaran. Ciri-ciri ini ialah:

• logam dan leburannya;
• karbon semula jadi (arang batu, grafit);
• elektrolit - larutan garam, asid dan alkali;
• gas terion (plasma).

Harta utama bahan: caj percuma - elektron dalam konduktor pepejal dan ion dalam larutan dan cair, bergerak ke seluruh isipadu konduktor, mengalirkan arus elektrik.Di bawah pengaruh voltan elektrik yang digunakan pada konduktor, arus konduksi dicipta. Kerintangan dan kekonduksian elektrik adalah penunjuk utama bahan.

Sifat bahan dielektrik adalah bertentangan dengan sifat konduktor elektrik. Dielektrik (penebat) - terdiri daripada atom dan molekul neutral. Mereka tidak mempunyai keupayaan untuk menggerakkan zarah bercas di bawah pengaruh medan elektrik. Dielektrik dalam medan elektrik mengumpul cas tidak terkompensasi pada permukaan. Mereka membentuk medan elektrik yang diarahkan di dalam penebat, dielektrik terkutub.

Akibat polarisasi, cas pada permukaan dielektrik cenderung mengurangkan medan elektrik. Sifat bahan penebat elektrik ini dipanggil pemalar dielektrik dielektrik.

Ciri dan sifat fizikal bahan

Parameter konduktor menentukan skop penggunaannya. Ciri-ciri fizikal utama:

• kerintangan elektrik - mencirikan keupayaan bahan untuk menghalang laluan arus elektrik;
• pekali suhu rintangan - nilai yang mencirikan perubahan dalam penunjuk bergantung pada suhu;
• kekonduksian terma - jumlah haba yang melalui setiap unit masa melalui lapisan bahan;
• beza keupayaan sentuhan - berlaku apabila dua logam yang tidak serupa bersentuhan, digunakan dalam termokopel untuk pengukuran suhu;
• kekuatan tegangan dan pemanjangan tegangan - bergantung kepada jenis logam.

Apabila disejukkan kepada suhu kritikal, kerintangan konduktor cenderung kepada sifar. Fenomena ini dipanggil superkonduktiviti.

Sifat yang mencirikan konduktor:

• elektrik - rintangan dan kekonduksian elektrik;
• kimia - interaksi dengan alam sekitar, anti-karat, keupayaan untuk menyambung dengan kimpalan atau pematerian;
• fizikal - ketumpatan, takat lebur.

Satu ciri dielektrik ialah menahan kesan arus elektrik. Sifat fizikal bahan penebat elektrik:

• pemalar dielektrik - keupayaan penebat untuk polarisasi dalam medan elektrik;
• rintangan isipadu tertentu;
• kekuatan elektrik;
• tangen kehilangan dielektrik.

Bahan penebat dicirikan oleh parameter berikut:

• elektrik - magnitud voltan pecahan, kekuatan elektrik;
• fizikal - rintangan haba;
• kimia - keterlarutan dalam agen agresif, rintangan kelembapan.

Jenis dan klasifikasi bahan dielektrik

Penebat dibahagikan kepada kumpulan mengikut beberapa kriteria.

Pengelasan mengikut keadaan pengagregatan bahan:

• pepejal - kaca, seramik, asbestos;
• cecair - minyak sayuran dan sintetik, parafin, gas cecair, dielektrik sintetik (sebatian silikon dan organofluorin freon, freon);
• gas - udara, nitrogen, hidrogen.

Dielektrik boleh berasal dari semula jadi atau buatan, daripada sifat organik atau sintetik.

Bahan penebat semulajadi organik termasuk minyak sayuran, selulosa, dan getah. Mereka dicirikan oleh rintangan haba dan kelembapan yang rendah, penuaan pesat. Bahan organik sintetik adalah pelbagai jenis plastik.

Dielektrik bukan organik asal semula jadi termasuk: mika, asbestos, muscovite, phlogopite. Bahan tahan terhadap serangan kimia, tahan suhu tinggi.Bahan dielektrik bukan organik buatan - kaca, porselin, seramik.

Mengapakah dielektrik tidak mengalirkan elektrik?

Kekonduksian yang rendah adalah disebabkan oleh struktur molekul dielektrik. Zarah jirim berkait rapat antara satu sama lain, ia tidak boleh meninggalkan atom dan bergerak ke seluruh isipadu bahan. Di bawah pengaruh medan elektrik, zarah-zarah atom dapat melonggarkan sedikit - untuk terpolarisasi.

Bergantung kepada mekanisme polarisasi, bahan dielektrik dibahagikan kepada:

• bukan kutub - bahan dalam pelbagai keadaan pengagregatan dengan polarisasi elektronik (gas lengai, hidrogen, polistirena, benzena);
• polar - mempunyai kelonggaran dipol dan polarisasi elektronik (pelbagai resin, selulosa, air);
• ionik - dielektrik pepejal asal bukan organik (kaca, seramik).

Sifat dielektrik sesuatu bahan tidak tetap. Di bawah pengaruh suhu tinggi atau kelembapan tinggi, elektron melepaskan diri dari nukleus dan memperoleh sifat cas elektrik percuma. Kualiti penebat dielektrik dalam kes ini dikurangkan.

Dielektrik yang boleh dipercayai ialah bahan dengan arus bocor yang rendah yang tidak melebihi nilai kritikal dan tidak mengganggu operasi sistem.

Di manakah dielektrik dan konduktor digunakan?

Bahan tersebut digunakan dalam semua bidang aktiviti manusia di mana arus elektrik digunakan: dalam industri, pertanian, pembuatan instrumen, rangkaian elektrik dan peralatan elektrik rumah.

Pilihan konduktor ditentukan oleh ciri teknikalnya. Produk yang diperbuat daripada perak, emas, platinum mempunyai kerintangan yang paling rendah.Penggunaannya terhad kepada ruang dan tujuan ketenteraan kerana kos yang tinggi. Kuprum dan aluminium mengalirkan arus agak lebih teruk, tetapi harganya yang sebanding telah menyebabkan penggunaannya secara meluas sebagai wayar dan produk kabel.

Logam tulen tanpa kekotoran mengalirkan arus dengan lebih baik, tetapi dalam beberapa kes ia diperlukan untuk menggunakan konduktor dengan kerintangan tinggi - untuk pengeluaran reostat, relau elektrik, dan pemanas elektrik. Untuk tujuan ini, aloi nikel, tembaga, mangan (manganin, constantan) digunakan. Kekonduksian elektrik tungsten dan molibdenum adalah 3 kali lebih rendah daripada tembaga, tetapi sifatnya digunakan secara meluas dalam pengeluaran lampu elektrik dan peranti radio.

Dielektrik pepejal adalah bahan yang memastikan keselamatan dan operasi tanpa gangguan unsur konduktif. Ia digunakan sebagai bahan penebat elektrik, menghalang kebocoran semasa, mengasingkan konduktor antara satu sama lain, dari bekas peranti, dari tanah. Contoh produk sedemikian ialah sarung tangan dielektrik, yang diterangkan dalam kami artikel.

Dielektrik cecair digunakan dalam kapasitor, kabel kuasa, sistem penyejukan beredar penjana turbo dan pemutus litar minyak voltan tinggi. Bahan digunakan sebagai pengisian dan impregnasi.

Bahan penebat gas. Udara ialah penebat semula jadi yang juga menyediakan pelesapan haba. Nitrogen digunakan di tempat di mana proses oksidatif tidak boleh diterima. Hidrogen digunakan dalam penjana berkuasa dengan kapasiti haba yang tinggi.

Kerja konduktor dan dielektrik yang diselaraskan memastikan operasi peralatan dan rangkaian bekalan kuasa yang selamat dan stabil. Pilihan elemen khusus untuk tugasan di tangan bergantung pada sifat fizikal dan parameter teknikal bahan tersebut.

Artikel yang serupa: