არის თუ არა ხე დირიჟორი. დიელექტრიკი - რა არის ეს? დიელექტრიკის თვისებები

ბუნებაში არსებული ყველა მასალა განსხვავდება მათი ელექტრული თვისებებით. ამრიგად, ფიზიკური ნივთიერებების მთელი მრავალფეროვნებიდან, დიელექტრიკული მასალები და ელექტრული დენის გამტარები იყოფა ცალკეულ ჯგუფებად.

რა არის დირიჟორები?

გამტარი არის ისეთი მასალა, რომლის მახასიათებელია შემადგენლობაში თავისუფლად მოძრავი დამუხტული ნაწილაკების არსებობა, რომლებიც ნაწილდება მთელ ნივთიერებაზე.

ელექტრული დენის გამტარ ნივთიერებებია ლითონებისა და თავად ლითონების დნობა, გამოუყენებელი წყალი, მარილის ხსნარი, სველი ნიადაგი, ადამიანის სხეული.

ლითონი ელექტროენერგიის საუკეთესო გამტარია. ასევე არალითონებს შორის არის კარგი გამტარები, მაგალითად, ნახშირბადი.

ბუნებაში არსებული ელექტრული დენის ყველა გამტარს ახასიათებს ორი თვისება:

წინააღმდეგობის მაჩვენებელი;
გამტარობის მაჩვენებელი.

წინააღმდეგობა წარმოიქმნება იმის გამო, რომ მოძრაობაში მყოფი ელექტრონები განიცდიან შეჯახებას ატომებთან და იონებთან, რომლებიც ერთგვარი დაბრკოლებაა. ამიტომ გამტარებს ენიჭება ელექტრული წინააღმდეგობის მახასიათებელი. წინააღმდეგობის ორმხრივი ელექტრული გამტარობაა.

ელექტრული გამტარობა არის ფიზიკური ნივთიერების მახასიათებელი (უნარი) გაატაროს დენი. ამრიგად, საიმედო გამტარის თვისებებია დაბალი წინააღმდეგობა მოძრავი ელექტრონების ნაკადის მიმართ და, შესაბამისად, მაღალი ელექტრული გამტარობა. ანუ საუკეთესო გამტარი ხასიათდება დიდი გამტარობის ინდექსით.

მაგალითად, საკაბელო პროდუქტები: სპილენძის კაბელს აქვს უფრო მაღალი ელექტროგამტარობა ალუმინისთან შედარებით.

რა არის დიელექტრიკები?

დიელექტრიკები ისეთი ფიზიკური ნივთიერებებია, რომლებშიც დაბალ ტემპერატურაზე არ არის ელექტრული მუხტი. ასეთი ნივთიერებების შემადგენლობა მოიცავს მხოლოდ ნეიტრალური მუხტის ატომებს და მოლეკულებს. ნეიტრალური ატომის მუხტები მჭიდროდ არის დაკავშირებული ერთმანეთთან, ამიტომ მათ მოკლებულია თავისუფალი გადაადგილების შესაძლებლობა მთელ ნივთიერებაში.

გაზი საუკეთესო დიელექტრიკია. სხვა არაგამტარ მასალებია მინა, ფაიფური, კერამიკა, ასევე რეზინი, მუყაო, მშრალი ხე, ფისები და პლასტმასი.

დიელექტრიკული ობიექტები არის იზოლატორები, რომელთა თვისებები ძირითადად დამოკიდებულია გარემომცველი ატმოსფეროს მდგომარეობაზე. მაგალითად, მაღალი ტენიანობის დროს, ზოგიერთი დიელექტრიკული მასალა ნაწილობრივ კარგავს თავის თვისებებს.

დირიჟორები და დიელექტრიკები ფართოდ გამოიყენება ელექტროტექნიკის სფეროში სხვადასხვა პრობლემის გადასაჭრელად.

მაგალითად, ყველა საკაბელო და მავთულის პროდუქტი დამზადებულია ლითონისგან, ჩვეულებრივ, სპილენძისგან ან ალუმინისგან. მავთულის და კაბელების გარსი არის პოლიმერული, ისევე როგორც ყველა ელექტრო ტექნიკის შტეფსელი. პოლიმერები შესანიშნავი დიელექტრიკებია, რომლებიც არ იძლევიან დამუხტული ნაწილაკების გავლის საშუალებას.

ვერცხლის, ოქროსა და პლატინის პროდუქტები ძალიან კარგი გამტარია. მაგრამ მათი უარყოფითი მახასიათებელი, რომელიც ზღუდავს მათ გამოყენებას, არის მათი ძალიან მაღალი ღირებულება.

ამიტომ, ასეთი ნივთიერებები გამოიყენება იმ ადგილებში, სადაც ხარისხი ბევრად უფრო მნიშვნელოვანია, ვიდრე მასზე გადახდილი ფასი (თავდაცვითი ინდუსტრია და სივრცე).

სპილენძის და ალუმინის პროდუქტები ასევე კარგი გამტარებია, თუმცა არ აქვთ ასეთი მაღალი ღირებულება. შესაბამისად, სპილენძის და ალუმინის მავთულის გამოყენება ყველგან არის გავრცელებული.

ვოლფრამის და მოლიბდენის გამტარებს ნაკლებად კარგი თვისებები აქვთ, ამიტომ ისინი ძირითადად გამოიყენება ინკანდესენტურ ნათურებში და მაღალი ტემპერატურის გამათბობელ ელემენტებში. ცუდმა ელექტროგამტარობამ შეიძლება მნიშვნელოვნად შეაფერხოს ელექტრული წრედის მუშაობა.

დიელექტრიკები ასევე განსხვავდება მათი მახასიათებლებით და თვისებებით. მაგალითად, ზოგიერთ დიელექტრიკულ მასალაში ასევე არის უფასო ელექტრო მუხტები, თუმცა მცირე რაოდენობით. თავისუფალი მუხტები წარმოიქმნება ელექტრონების თერმული ვიბრაციების გამო, ე.ი. თუმცა, ტემპერატურის მატება ზოგიერთ შემთხვევაში იწვევს ელექტრონების გამოყოფას ბირთვიდან, რაც ამცირებს მასალის საიზოლაციო თვისებებს. ზოგიერთ იზოლატორს ახასიათებს "მოწყვეტილი" ელექტრონების დიდი რაოდენობა, რაც მიუთითებს ცუდ საიზოლაციო თვისებებზე.

საუკეთესო დიელექტრიკი არის სრული ვაკუუმი, რომლის მიღწევაც ძალიან რთულია დედამიწაზე.

სრულად გაწმენდილ წყალს ასევე აქვს მაღალი დიელექტრიკული თვისებები, მაგრამ ასეთი სინამდვილეში არც არსებობს. უნდა გვახსოვდეს, რომ სითხეში ნებისმიერი მინარევების არსებობა მას ანიჭებს გამტარის თვისებებს.

ნებისმიერი დიელექტრიკული მასალის ხარისხის მთავარი კრიტერიუმია კონკრეტულ ელექტრულ წრეში მისთვის მინიჭებული ფუნქციების შესაბამისობის ხარისხი. მაგალითად, თუ დიელექტრიკის თვისებები ისეთია, რომ დენის გაჟონვა უმნიშვნელოა და არ აზიანებს მიკროსქემის მუშაობას, მაშინ დიელექტრიკი საიმედოა.

რა არის ნახევარგამტარი?

დიელექტრიკებსა და გამტარებს შორის შუალედური ადგილი უკავია ნახევარგამტარებს. დირიჟორებს შორის მთავარი განსხვავებაა ელექტრული გამტარობის ხარისხის დამოკიდებულება ტემპერატურაზე და შემადგენლობაში მინარევების რაოდენობაზე. უფრო მეტიც, მასალას აქვს როგორც დიელექტრიკის, ასევე გამტარის მახასიათებლები.

ტემპერატურის მატებასთან ერთად, ნახევარგამტარების ელექტრული გამტარობა იზრდება და წინააღმდეგობის ხარისხი მცირდება. ტემპერატურის კლებასთან ერთად, წინააღმდეგობა მიისწრაფვის უსასრულობამდე. ანუ, როდესაც ტემპერატურა ნულს მიაღწევს, ნახევარგამტარები იწყებენ იზოლატორების ქცევას.

ნახევარგამტარებია სილიციუმი და გერმანიუმი.

ელექტრული დენის გატარების უნარი ახასიათებს ხის ელექტრულ წინააღმდეგობას. ზოგადად, ორ ელექტროდს შორის მოთავსებული ხის ნიმუშის წინაღობა განისაზღვრება, როგორც ორი წინააღმდეგობის შედეგი: მოცულობა და ზედაპირი. მოცულობის წინააღმდეგობა რიცხობრივად ახასიათებს ნიმუშის სისქეში დენის გავლის დაბრკოლებას, ხოლო ზედაპირის წინააღმდეგობა განსაზღვრავს დაბრკოლებას ნიმუშის ზედაპირის გასწვრივ დენის გავლისას. ელექტრული წინააღმდეგობის ინდიკატორები არის სპეციფიკური მოცულობა და ზედაპირის წინააღმდეგობა. ამ ინდიკატორთაგან პირველს აქვს ომი სანტიმეტრზე (ohm x სმ) და რიცხობრივად უდრის წინაღობას, როდესაც დენი გადის მოცემული მასალისგან (ხის) 1X1X1 სმ კუბის ორ საპირისპირო მხარეს. მეორე მაჩვენებელი იზომება ომებში და რიცხობრივად უდრის ნებისმიერი ზომის კვადრატის წინააღმდეგობას ხის ნიმუშის ზედაპირზე, როდესაც დენი მიეწოდება ელექტროდებს, რომლებიც ზღუდავენ ამ კვადრატის ორ მოპირდაპირე მხარეს. ელექტრული გამტარობა დამოკიდებულია ხის ტიპზე და დენის დინების მიმართულებაზე. როგორც მოცულობის და ზედაპირის წინააღმდეგობის სიდიდის რიგის ილუსტრაცია ცხრილში. მოცემულია გარკვეული მონაცემები.

შედარებითი მონაცემები ხის სპეციფიკური მოცულობისა და ზედაპირის წინააღმდეგობის შესახებ

ელექტრული გამტარობის დასახასიათებლად უდიდესი მნიშვნელობა აქვს მოცულობის წინაღობას. წინააღმდეგობა დიდად არის დამოკიდებული ხის ტენიანობაზე. როგორც ხის ტენიანობა იზრდება, წინააღმდეგობა მცირდება. რეზისტენტობის განსაკუთრებით მკვეთრი დაქვეითება შეინიშნება შეკრული ტენის შემცველობის მატებით აბსოლუტურად მშრალი მდგომარეობიდან ჰიგიროსკოპიურობის ზღვრამდე. ამ შემთხვევაში, კონკრეტული მოცულობის წინააღმდეგობა მილიონჯერ მცირდება. ტენიანობის შემდგომი ზრდა იწვევს წინააღმდეგობის მხოლოდ ათჯერ ვარდნას. ეს ილუსტრირებულია ცხრილში მოცემული მონაცემებით.

ხის სპეციფიკური მოცულობის წინააღმდეგობა სრულიად მშრალ მდგომარეობაში

ჯიშის	სპეციფიკური მოცულობის წინააღმდეგობა, ohm x სმ
ჯიშის	ბოჭკოების გასწვრივ	ბოჭკოების გასწვრივ
ფიჭვი	2.3 x 10 15	1.8 x 10 15
ნაძვი	7.6 x 10 16	3.8 x 10 16
ნაცარი	3.3 x 10 16	3.8 x 10 15
რცხილა	8.0 x 10 16	1.3 x 10 15
ნეკერჩხალი	6.6 x 10 17	3.3 x 10 17
არყი	5.1 x 10 16	2.3 x 10 16
მურყანი	1.0 x 10 17	9.6 x 10 15
ლინდენი	1.5 x 10 16	6.4 x 10 15
ასპენი	1.7 x 10 16	8.0 x 10 15

ტენიანობის გავლენა ხის ელექტრულ წინააღმდეგობაზე

ტენიანობის მატებასთან ერთად მნიშვნელოვნად მცირდება ხის ზედაპირის წინააღმდეგობაც. ტემპერატურის მატება იწვევს ხის მოცულობითი წინააღმდეგობის შემცირებას. ამრიგად, ყალბი ხის წინააღმდეგობა ტემპერატურის ზრდით 22-23 °-დან 44-45 ° C-მდე (დაახლოებით ორჯერ) მცირდება 2,5-ჯერ, ხოლო წიფლის ხის წინააღმდეგობა ტემპერატურის ზრდით 20-21 °-დან 50 ° C-მდე. - 3 - ჯერ. უარყოფით ტემპერატურაზე იზრდება ხის მოცულობის წინააღმდეგობა. სპეციფიკური მოცულობის წინააღმდეგობა არყის ნიმუშების ბოჭკოების გასწვრივ 76% ტენიანობის შემცველობით 0 ° C ტემპერატურაზე იყო 1.2 x 10 7 ohm სმ, და როდესაც გაცივდა -24 ° C ტემპერატურამდე, აღმოჩნდა 1.02. x 10 8 ohm სმ. ხის გაჟღენთვა მინერალური ანტისეპტიკებით (მაგალითად, თუთიის ქლორიდი) ამცირებს წინაღობას, ხოლო კრეოზოტით გაჟღენთვა მცირე გავლენას ახდენს ელექტროგამტარობაზე. ხის ელექტროგამტარობას პრაქტიკული მნიშვნელობა აქვს, როდესაც გამოიყენება საკომუნიკაციო ბოძებისთვის, მაღალი ძაბვის გადამცემი ხაზების ანძებისთვის, ელექტრო ხელსაწყოების სახელურებისთვის და ა. შინაარსი.

ხის ელექტრო ძალა

ელექტრული სიძლიერე მნიშვნელოვანია ხის, როგორც ელექტრული საიზოლაციო მასალის შეფასებისას და ხასიათდება ავარიული ძაბვით ვოლტებში მასალის სისქეზე 1 სმ. ხის ელექტრული სიმტკიცე დაბალია და დამოკიდებულია სახეობაზე, ტენიანობაზე, ტემპერატურასა და მიმართულებაზე. ტენიანობისა და ტემპერატურის მატებასთან ერთად მცირდება; ბოჭკოების გასწვრივ ის გაცილებით დაბალია, ვიდრე გაღმა. მონაცემები ხის ელექტრო სიძლიერის შესახებ ბოჭკოების გასწვრივ და გასწვრივ მოცემულია ცხრილში.

ხის ელექტრული სიმტკიცე ბოჭკოების გასწვრივ და გასწვრივ

ფიჭვის ხის ტენიანობით 10%, შემდეგი ელექტრული სიძლიერე მიიღეს კილოვოლტებში 1 სმ სისქეზე: ბოჭკოების გასწვრივ 16,8; რადიალური მიმართულებით 59.1; ტანგენციალური მიმართულებით 77.3 (განსაზღვრა გაკეთდა 3 მმ სისქის ნიმუშებზე). როგორც ხედავთ, ბოჭკოების გასწვრივ ხის ელექტრული სიმტკიცე დაახლოებით 3,5-ჯერ ნაკლებია, ვიდრე ბოჭკოების გასწვრივ; რადიალური მიმართულებით, სიძლიერე ნაკლებია ვიდრე ტანგენციალური მიმართულებით, რადგან ბირთვის სხივები ამცირებს ავარიის ძაბვას. ტენიანობის 8-დან 15%-მდე გაზრდა (ორჯერ) ამცირებს დიელექტრიკულ სიძლიერეს ბოჭკოებზე დაახლოებით 3-ჯერ (საშუალოდ წიფელი, არყი და მურყანი).

სხვა მასალების ელექტრული სიძლიერე (კილოვოლტებში 1 სმ სისქეზე) ასეთია: მიკა 1500, მინა 300, ბაკელიტი 200, პარაფინი 150, სატრანსფორმატორო ზეთი 100, ფაიფური 100. ხის ელექტრული სიმტკიცის გაზრდის და ელ. გამტარობა, როდესაც გამოიყენება ელექტრო ინდუსტრიაში, როგორც იზოლატორი, იგი გაჟღენთილია საშრობი ზეთით, ტრანსფორმატორის ზეთით, პარაფინით, ხელოვნური ფისებით; ასეთი გაჟღენთის ეფექტურობა აშკარაა არყის ხის შესახებ შემდეგი მონაცემებიდან: საშრობი ზეთით გაჟღენთვა ზრდის ბოჭკოების გასწვრივ დაშლის ძაბვას 30%-ით, ტრანსფორმატორის ზეთით - 80%-ით, პარაფინით - თითქმის ორჯერ, ვიდრე დაშლის ძაბვა. ჰაერში გაშრობის გარეშე ხის.

ხის დიელექტრიკული თვისებები

მნიშვნელობა, რომელიც აჩვენებს რამდენჯერ იზრდება კონდენსატორის ტევადობა, თუ ფირფიტებს შორის ჰაერის უფსკრული შეიცვალა მოცემული მასალისგან იმავე სისქის შუასადებით, ეწოდება ამ მასალის დიელექტრიკული მუდმივი. დიელექტრიკული მუდმივა (დიელექტრიკული მუდმივა) ზოგიერთი მასალისთვის მოცემულია ცხრილში.

ზოგიერთი მასალის ნებართვა

მასალა		Ტყე	დიელექტრიკული მუდმივი
Საჰაერო	1,00	ნაძვი მშრალი: ბოჭკოების გასწვრივ	3,06
		ტანგენციალური მიმართულებით	1,98
პარაფინი	2,00
		რადიალური მიმართულებით	1,91
ფაიფური	5,73
მიკა	7,1-7,7	წიფელი მშრალი: მარცვლის გასწვრივ	3,18
		ტანგენციალური მიმართულებით	2,20
მარმარილო	8,34
		რადიალური მიმართულებით	2,40
წყალი	80,1

ხის მონაცემები აჩვენებს შესამჩნევ განსხვავებას დიელექტრიკულ მუდმივას შორის ბოჭკოების გასწვრივ და მთელს შორის; ამავდროულად, ბოჭკოების გამტარიანობა რადიალური და ტანგენციალური მიმართულებით ოდნავ განსხვავდება. დიელექტრიკული მუდმივი მაღალი სიხშირის ველში დამოკიდებულია დენის სიხშირეზე და ხის ტენიანობაზე. დენის სიხშირის მატებასთან ერთად, წიფლის ხის დიელექტრიკული მუდმივი ბოჭკოების გასწვრივ ტენიანობის 0-დან 12%-მდე მცირდება, რაც განსაკუთრებით შესამჩნევია 12%-იანი ტენიანობის შემთხვევაში. წიფლის ხის ტენიანობის მატებასთან ერთად, ბოჭკოების გასწვრივ დიელექტრიკული მუდმივი იზრდება, რაც განსაკუთრებით შესამჩნევია დაბალი დენის სიხშირეზე.

მაღალი სიხშირის ველში ხე თბება; გათბობის მიზეზი არის ჯოულის სითბოს დაკარგვა დიელექტრიკის შიგნით, რომელიც ხდება ალტერნატიული ელექტრომაგნიტური ველის გავლენის ქვეშ. ეს გათბობა მოიხმარს შეყვანის ენერგიის ნაწილს, რომლის ღირებულება ხასიათდება დანაკარგის ტანგენტით.

დანაკარგის ტანგენსი დამოკიდებულია ველის მიმართულებაზე ბოჭკოების მიმართ: ის დაახლოებით ორჯერ დიდია ბოჭკოების გასწვრივ, ვიდრე ბოჭკოების გასწვრივ. რადიალური და ტანგენციალური მიმართულებით ბოჭკოებს შორის, დაკარგვის ტანგენსი ოდნავ განსხვავდება. დიელექტრიკის დაკარგვის ტანგენსი, ისევე როგორც დიელექტრიკული მუდმივი, დამოკიდებულია დენის სიხშირეზე და ხის ტენიანობაზე. ასე რომ, აბსოლუტურად მშრალი წიფლის ხისთვის, ბოჭკოების გასწვრივ დაკარგვის ტანგენსი ჯერ იზრდება სიხშირის მატებასთან ერთად, აღწევს მაქსიმუმს 10 7 ჰც სიხშირით, რის შემდეგაც ის კვლავ იწყებს კლებას. ამავდროულად, 12% ტენიანობის დროს, დაკარგვის ტანგენტი მკვეთრად ეცემა სიხშირის მატებასთან ერთად, აღწევს მინიმუმს 105 ჰც სიხშირეზე და შემდეგ ისევე მკვეთრად იზრდება.

მშრალი ხის მაქსიმალური დაკარგვის ტანგენტი

წიფლის ხის ტენიანობის მატებასთან ერთად, ბოჭკოების გასწვრივ დანაკარგის ტანგენსი მკვეთრად იზრდება დაბალ (3 x 10 2 ჰც) და მაღალ (10 9 ჰც) სიხშირეებზე და თითქმის არ იცვლება 10 6 -10 7 სიხშირით. ჰც.

ფიჭვის ხის და ცელულოზის, ლიგნინისა და მისგან მიღებული ფისოვანი დიელექტრიკული თვისებების შედარებითი შესწავლის შედეგად დადგინდა, რომ ეს თვისებები ძირითადად ცელულოზის მიხედვით განისაზღვრება. ხის გათბობა მაღალი სიხშირის დენების მინდორში გამოიყენება გაშრობის, გაჟღენთის და წებოვნების პროცესებში.

ხის პიეზოელექტრული თვისებები

ელექტრული მუხტები ჩნდება ზოგიერთი დიელექტრიკის ზედაპირზე მექანიკური სტრესის გავლენის ქვეშ. დიელექტრიკის პოლარიზაციასთან დაკავშირებულ ამ ფენომენს პირდაპირი პიეზოელექტრული ეფექტი ეწოდება. პიეზოელექტრული თვისებები პირველად აღმოაჩინეს კვარცის, ტურმალინის, როშელის მარილის კრისტალებში და ა.შ. ამ მასალებს ასევე აქვთ შებრუნებული პიეზოელექტრული ეფექტი, რაც მდგომარეობს იმაში, რომ მათი ზომები იცვლება ელექტრული ველის გავლენის ქვეშ. ამ კრისტალებისგან დამზადებული ფირფიტები ფართოდ გამოიყენება როგორც ემიტერები და მიმღები ულტრაბგერითი ტექნოლოგიაში.

ეს ფენომენი გვხვდება არა მხოლოდ ერთკრისტალებში, არამედ უამრავ სხვა ანიზოტროპულ მყარ მასალაში, რომელსაც პიეზოელექტრული ტექსტურები ეწოდება. პიეზოელექტრული თვისებები ასევე ნაპოვნია ხეში. აღმოჩნდა, რომ ხეში პიეზოელექტრული თვისებების მთავარი მატარებელია მისი ორიენტირებული კომპონენტი - ცელულოზა. ხის პოლარიზაციის ინტენსივობა პროპორციულია გამოყენებული გარე ძალების მექანიკური სტრესების სიდიდისა; პროპორციულობის ფაქტორს პიეზოელექტრული მოდული ეწოდება. ამრიგად, პიეზოელექტრული ეფექტის რაოდენობრივი შესწავლა მცირდება პიეზოელექტრული მოდულების მნიშვნელობების განსაზღვრამდე. ხის მექანიკური და პიეზოელექტრული თვისებების ანიზოტროპიის გამო, ეს მაჩვენებლები დამოკიდებულია მექანიკური ძალების მიმართულებაზე და პოლარიზაციის ვექტორზე.

ყველაზე დიდი პიეზოელექტრული ეფექტი შეიმჩნევა კომპრესიული და დაჭიმვის დროს ბოჭკოების მიმართ 45° კუთხით. მექანიკური სტრესები, რომლებიც მიმართულია მკაცრად ბოჭკოების გასწვრივ ან მის გასწვრივ, არ იწვევს ხის პიეზოელექტრიკულ ეფექტს. მაგიდაზე. მოცემულია პიეზოელექტრული მოდულების მნიშვნელობები ზოგიერთი ქანისთვის. მაქსიმალური პიეზოელექტრული ეფექტი შეინიშნება მშრალ ხეზე, ტენიანობის მატებასთან ერთად ის მცირდება, შემდეგ კი მთლიანად ქრება. ასე რომ, უკვე 6-8% ტენიანობის პირობებში, პიეზოელექტრული ეფექტის სიდიდე ძალიან მცირეა. ტემპერატურის 100 ° C-მდე მატებით, პიეზოელექტრული მოდულის მნიშვნელობა იზრდება. ხის მცირე ელასტიური დეფორმაციით (ელასტიურობის მაღალი მოდული) პიეზოელექტრული მოდული მცირდება. პიეზოელექტრული მოდული ასევე დამოკიდებულია უამრავ სხვა ფაქტორზე; თუმცა მის ღირებულებაზე ყველაზე დიდ გავლენას ახდენს ხის ცელულოზის კომპონენტის ორიენტაცია.

პიეზოელექტრული ხის მოდულები

ღია ფენომენი საშუალებას იძლევა უფრო ღრმად შევისწავლოთ ხის მშვენიერი სტრუქტურა. პიეზოელექტრული ეფექტის ინდიკატორები შეიძლება იყოს ცელულოზის ორიენტაციის რაოდენობრივი მახასიათებლები და, შესაბამისად, ძალიან მნიშვნელოვანია ბუნებრივი ხის და ახალი ხის მასალების ანიზოტროპიის შესასწავლად, გარკვეული მიმართულებებით განსაზღვრული თვისებებით.

დიელექტრიკი არის მასალა ან ნივთიერება, რომელიც პრაქტიკულად არ გადასცემს ელექტრო დენს. ასეთი გამტარობა მიიღება ელექტრონებისა და იონების მცირე რაოდენობის გამო. ეს ნაწილაკები წარმოიქმნება არაგამტარ მასალაში მხოლოდ მაშინ, როდესაც მიიღწევა მაღალი ტემპერატურის თვისებები. იმის შესახებ, თუ რა არის დიელექტრიკი და განხილული იქნება ამ სტატიაში.

აღწერა

თითოეული ელექტრონული ან რადიოგამტარი, ნახევარგამტარი ან დამუხტული დიელექტრიკი თავისთავად გადის ელექტრულ დენს, მაგრამ დიელექტრიკის თავისებურება ის არის, რომ 550 ვ-ზე მაღალი ძაბვის დროსაც კი მასში მცირე დენი შემოვა. დიელექტრიკულში ელექტრული დენი არის დამუხტული ნაწილაკების მოძრაობა გარკვეული მიმართულებით (ეს შეიძლება იყოს დადებითი ან უარყოფითი).

დენების სახეები

დიელექტრიკის ელექტრული გამტარობა ეფუძნება:

შთანთქმის დენები - დენი, რომელიც მიედინება დიელექტრიკში მუდმივი დენით, სანამ წონასწორობის მდგომარეობას არ მიაღწევს, იცვლის მიმართულებას ჩართვისა და ენერგიით ჩართვისას და გამორთვისას. ალტერნატიული დენით, დიელექტრიკის დაძაბულობა მასში მუდმივად იქნება, სანამ ის ელექტრული ველის მოქმედებაშია.
ელექტრონული ელექტრული გამტარობა - ელექტრონების მოძრაობა ველის გავლენის ქვეშ.
იონური ელექტროგამტარობა - არის იონების მოძრაობა. ის გვხვდება ელექტროლიტების ხსნარებში - მარილებში, მჟავებში, ტუტეებში, ასევე ბევრ დიელექტრიკულში.
მოლიონის ელექტრული გამტარობა არის დამუხტული ნაწილაკების მოძრაობა, რომელსაც მოლიონები ეწოდება. ის გვხვდება კოლოიდურ სისტემებში, ემულსიებსა და სუსპენზიებში. ელექტრულ ველში მოლიონის მოძრაობის ფენომენს ელექტროფორეზი ეწოდება.

ისინი კლასიფიცირდება მათი აგრეგაციის მდგომარეობისა და ქიმიური ბუნების მიხედვით. პირველი იყოფა მყარ, თხევად, აირად და გამაგრებად. ქიმიური ბუნებით ისინი იყოფა ორგანულ, არაორგანულ და ორგანულ ელემენტებად.

აგრეგაციის მდგომარეობის მიხედვით:

აირების ელექტრული გამტარობა.აირისებრ ნივთიერებებს აქვთ საკმაოდ დაბალი დენის გამტარობა. ეს შეიძლება მოხდეს თავისუფალი დამუხტული ნაწილაკების თანდასწრებით, რაც ჩნდება გარე და შიდა, ელექტრონული და იონური ფაქტორების გავლენის გამო: რენტგენის გამოსხივება და რადიოაქტიური სახეობები, მოლეკულების და დამუხტული ნაწილაკების შეჯახება, თერმული ფაქტორები.
თხევადი დიელექტრიკის ელექტრული გამტარობა.დამოკიდებულების ფაქტორები: მოლეკულური სტრუქტურა, ტემპერატურა, მინარევები, ელექტრონების და იონების დიდი მუხტის არსებობა. თხევადი დიელექტრიკის ელექტრული გამტარობა დიდწილად დამოკიდებულია ტენიანობისა და მინარევების არსებობაზე. პოლარული ნივთიერებების ელექტროენერგიის გამტარობა იქმნება დისოცირებული იონების მქონე სითხის დახმარებითაც კი. პოლარული და არაპოლარული სითხეების შედარებისას პირველებს აქვთ აშკარა უპირატესობა გამტარებლობაში. თუ სითხე გაწმენდილია მინარევებისაგან, ეს ხელს შეუწყობს მისი გამტარ თვისებების შემცირებას. გამტარობისა და მისი ტემპერატურის მატებასთან ერთად, ხდება მისი სიბლანტის დაქვეითება, რაც იწვევს იონების მობილურობის ზრდას.
მყარი დიელექტრიკები.მათი ელექტრული გამტარობა განისაზღვრება როგორც დამუხტული დიელექტრიკული ნაწილაკების და მინარევების მოძრაობა. ძლიერი ელექტრული დენის ველებში ვლინდება ელექტრული გამტარობა.

დიელექტრიკის ფიზიკური თვისებები

როდესაც მასალის სპეციფიკური წინააღმდეგობა 10-5 Ohm * m-ზე ნაკლებია, ისინი შეიძლება მიეკუთვნებოდეს დირიჟორებს. თუ 108 Ohm * m-ზე მეტი - დიელექტრიკებზე. არის შემთხვევები, როდესაც წინაღობა ბევრჯერ აღემატება გამტარის წინააღმდეგობას. 10-5-108 Ohm*m ინტერვალში არის ნახევარგამტარი. ლითონის მასალა ელექტრული დენის შესანიშნავი გამტარია.

მთელი პერიოდული ცხრილიდან მხოლოდ 25 ელემენტი ეკუთვნის არამეტალებს და მათგან 12-ს, შესაძლოა, ჰქონდეს ნახევარგამტარული თვისებები. მაგრამ, რა თქმა უნდა, ცხრილის ნივთიერებების გარდა, არსებობს კიდევ ბევრი შენადნობები, კომპოზიციები ან ქიმიური ნაერთები გამტარის, ნახევარგამტარის ან დიელექტრიკის თვისებით. აქედან გამომდინარე, ძნელია გარკვეული ხაზის გავლება სხვადასხვა ნივთიერების მნიშვნელობებს შორის მათ წინააღმდეგობებთან. მაგალითად, შემცირებული ტემპერატურის ფაქტორზე, ნახევარგამტარი იქცევა დიელექტრიკის მსგავსად.

განაცხადი

არაგამტარი მასალების გამოყენება ძალიან ფართოა, რადგან ეს არის ელექტრო კომპონენტების ერთ-ერთი ყველაზე ხშირად გამოყენებული კლასი. სავსებით ნათელი გახდა, რომ მათი თვისებების გამო მათი გამოყენება შესაძლებელია აქტიური და პასიური ფორმით.

პასიური ფორმით, დიელექტრიკის თვისებები გამოიყენება ელექტროსაიზოლაციო მასალაში გამოსაყენებლად.

აქტიური ფორმით, ისინი გამოიყენება ფეროელექტრიკაში, ასევე ლაზერული ტექნოლოგიის ემიტერების მასალებში.

ძირითადი დიელექტრიკები

საერთო ტიპები მოიცავს:

მინა.
რეზინი.
ზეთი.
ასფალტი.
ფაიფური.
კვარცი.
Საჰაერო.
ბრილიანტი.
სუფთა წყალი.
პლასტიკური.

რა არის თხევადი დიელექტრიკი?

ამ ტიპის პოლარიზაცია ხდება ელექტრული დენის ველში. თხევადი არაგამტარი ნივთიერებები გამოიყენება ინჟინერიაში მასალების ჩამოსასხმელად ან გაჟღენთისთვის. არსებობს თხევადი დიელექტრიკის 3 კლასი:

ნავთობის ზეთები დაბალი სიბლანტეა და ძირითადად არაპოლარული. ისინი ხშირად გამოიყენება მაღალი ძაბვის ინსტრუმენტებში: მაღალი ძაბვის წყალი. არის არაპოლარული დიელექტრიკი. საკაბელო ზეთმა იპოვა გამოყენება 40 კვ-მდე ძაბვის მქონე საიზოლაციო ქაღალდის მავთულის, აგრეთვე 120 კვ-ზე მეტი დენის მქონე ლითონის დაფუძნებული საფარის გაჟღენთვაში. ტრანსფორმატორის ზეთს უფრო სუფთა სტრუქტურა აქვს ვიდრე კონდენსატორის ზეთს. ამ ტიპის დიელექტრიკი ფართოდ გამოიყენება წარმოებაში, ანალოგურ ნივთიერებებთან და მასალებთან შედარებით მაღალი ღირებულების მიუხედავად.

რა არის სინთეზური დიელექტრიკი? ამჟამად ის თითქმის ყველგან აკრძალულია მაღალი ტოქსიკურობის გამო, რადგან იგი იწარმოება ქლორირებული ნახშირბადის ბაზაზე. ორგანულ სილიკონზე დაფუძნებული თხევადი დიელექტრიკი უსაფრთხო და ეკოლოგიურად სუფთაა. ეს ტიპი არ იწვევს ლითონის ჟანგს და აქვს დაბალი ჰიგიროსკოპის თვისებები. არსებობს თხევადი დიელექტრიკი, რომელიც შეიცავს ფტორორგანულ ნაერთს, რომელიც განსაკუთრებით პოპულარულია მისი არაწვადობის, თერმული თვისებებისა და ჟანგვითი სტაბილურობის გამო.

და ბოლო ტიპი მცენარეული ზეთებია. ისინი სუსტად პოლარული დიელექტრიკებია, მათ შორისაა სელის თესლი, აბუსალათინის თესლი, ტუნგი, კანაფი. აბუსალათინის ზეთი ძალიან თბება და გამოიყენება ქაღალდის კონდენსატორებში. დანარჩენი ზეთები აორთქლდება. მათში აორთქლება გამოწვეულია არა ბუნებრივი აორთქლებით, არამედ ქიმიური რეაქციით, რომელსაც პოლიმერიზაცია ეწოდება. აქტიურად გამოიყენება მინანქრებსა და საღებავებში.

დასკვნა

სტატიაში დეტალურად იყო განხილული რა არის დიელექტრიკი. ნახსენებია სხვადასხვა სახეობები და მათი თვისებები. რა თქმა უნდა, იმისათვის, რომ გაიგოთ მათი მახასიათებლების დახვეწილობა, თქვენ მოგიწევთ უფრო ღრმად შეისწავლოთ მათ შესახებ ფიზიკის განყოფილება.

როდესაც ელექტროენერგია გამოჩნდა ჩვენს ცხოვრებაში, რამდენიმე ადამიანმა იცოდა მისი თვისებებისა და პარამეტრების შესახებ და სხვადასხვა მასალები გამოიყენებოდა გამტარებად, შესამჩნევი იყო, რომ მიმდინარე წყაროს ძაბვის იგივე მნიშვნელობით, მომხმარებელს განსხვავებული ძაბვის მნიშვნელობა ჰქონდა. ცხადი იყო, რომ ამაზე გავლენას ახდენდა გამტარად გამოყენებული მასალის ტიპი. როდესაც მეცნიერებმა წამოიწყეს ამ პრობლემის შესწავლის საკითხი, მივიდნენ დასკვნამდე, რომ ელექტრონები მასალაში მუხტის მატარებლები არიან. ხოლო ელექტრული დენის გატარების უნარი იზოლირებულია მასალაში თავისუფალი ელექტრონების არსებობით. აღმოჩნდა, რომ ზოგიერთ მასალას აქვს ამ ელექტრონების დიდი რაოდენობა, ზოგს კი საერთოდ არ აქვს. ამრიგად, არის მასალები, რომლებსაც და ზოგიერთს არ აქვს ეს უნარი.
ზემოაღნიშნულიდან გამომდინარე, ყველა მასალა დაიყო სამ ჯგუფად:

დირიჟორები;
ნახევარგამტარები;
დიელექტრიკები;

თითოეულმა ჯგუფმა იპოვა ფართო გამოყენება ელექტროტექნიკაში.

დირიჟორები

გიდები არის მასალები, რომლებიც კარგად ატარებენ ელექტრო დენს, ისინი გამოიყენება მავთულის, საკაბელო პროდუქტების, საკონტაქტო ჯგუფების, გრაგნილების, საბურავების, გამტარი ბირთვების და ტრასების დასამზადებლად. ელექტრო მოწყობილობებისა და აპარატების დიდი უმრავლესობა დამზადებულია გამტარ მასალების საფუძველზე. უფრო მეტიც, ვიტყვი, რომ მთელი ელექტროენერგეტიკული ინდუსტრია ამ ნივთიერებების გარეშე ვერ იარსებებდა. გამტარების ჯგუფში შედის ყველა ლითონი, ზოგიერთი სითხე და აირი.

ასევე აღსანიშნავია, რომ გამტარებს შორის არის სუპერგამტარები, რომელთა წინააღმდეგობა თითქმის ნულის ტოლია, ასეთი მასალები ძალიან იშვიათი და ძვირია. და მაღალი წინააღმდეგობის გამტარები - ვოლფრამი, მოლიბდენი, ნიქრომი და ა.შ. ასეთი მასალები გამოიყენება რეზისტორების, გამაცხელებელი ელემენტების და ნათურის ხვეულების დასამზადებლად.

მაგრამ ელექტრულ ველში ლომის წილი ეკუთვნის ჩვეულებრივ გამტარებს: სპილენძი, ვერცხლი, ალუმინი, ფოლადი, ამ ლითონების სხვადასხვა შენადნობები. ამ მასალებს ჰპოვეს ყველაზე ფართო და უდიდესი გამოყენება ელექტროტექნიკაში, განსაკუთრებით სპილენძსა და ალუმინს, რადგან ისინი შედარებით იაფია და მათი გამოყენება ელექტრული დენის გამტარებად ყველაზე მიზანშეწონილია. სპილენძიც კი შეზღუდულია მის გამოყენებაში, იგი გამოიყენება როგორც გრაგნილი მავთულები, მრავალბირთვიანი კაბელები და უფრო კრიტიკული მოწყობილობები, სპილენძის ავტობუსები კიდევ უფრო იშვიათია. მაგრამ ალუმინი ითვლება მეფედ ელექტრული დენის გამტარებლებს შორის, მაშინაც კი, თუ მას აქვს უფრო მაღალი წინააღმდეგობა, ვიდრე სპილენძი, მაგრამ ეს კომპენსირდება მისი ძალიან დაბალი ღირებულებით და კოროზიის წინააღმდეგობით. იგი ფართოდ გამოიყენება ელექტრომომარაგებაში, საკაბელო პროდუქტებში, საჰაერო ხაზებში, ავტობუსებში, გენერალურ მავთულხლართებში და ა.შ.

ნახევარგამტარები

ნახევარგამტარები, რაღაც დირიჟორებსა და ნახევარგამტარებს შორის. მათი მთავარი მახასიათებელია გარე პირობებიდან ელექტრული დენის გატარებაზე დამოკიდებულება. საკვანძო პირობაა მასალაში სხვადასხვა მინარევების არსებობა, რაც მხოლოდ ელექტრული დენის გატარების შესაძლებლობას იძლევა. ასევე, ორი ნახევარგამტარული მასალის გარკვეული განლაგებით. ამ მასალების საფუძველზე, ამ დროისთვის, მრავალი ნახევარგამტარული მოწყობილობაა წარმოებული: LED-ები, ტრანზისტორები,სემისტორები, ტირისტორები, სტაბისტორები, სხვადასხვა მიკროსქემები. არსებობს მთელი მეცნიერება, რომელიც ეძღვნება ნახევარგამტარებს და მათზე დაფუძნებულ მოწყობილობებს: ელექტრონული ინჟინერია. ყველა კომპიუტერი, მობილური მოწყობილობა. რა შემიძლია ვთქვა, ჩვენი თითქმის ყველა მოწყობილობა შეიცავს ნახევარგამტარულ ელემენტებს.

ნახევარგამტარ მასალებს მიეკუთვნება: სილიციუმი, გერმანიუმი, გრაფიტი, გრ აფენი, ინდიუმი და ა.შ.

დიელექტრიკები

კარგად, მასალების ბოლო ჯგუფია დიელექტრიკები ნივთიერებები, რომლებსაც არ შეუძლიათ ელექტროენერგიის გატარება. ასეთი მასალებია: ხე, ქაღალდი, ჰაერი, ზეთი, კერამიკა, მინა, პლასტმასი, პოლიეთილენი, პოლივინილქლორიდი, რეზინი და ა.შ. დიელექტრიკები ფართოდ გამოიყენება მათი თვისებების გამო. ისინი გამოიყენება როგორც საიზოლაციო მასალა. ისინი იცავენ ორი დენის მატარებელი ნაწილის კონტაქტს, არ აძლევენ საშუალებას ადამიანს პირდაპირ შეეხოს ამ ნაწილებს. დიელექტრიკის როლი ელექტროტექნიკაში არანაკლებ მნიშვნელოვანია, ვიდრე გამტარების როლი, რადგან ისინი უზრუნველყოფენ ყველა ელექტრო და ელექტრონული მოწყობილობის სტაბილურ, უსაფრთხო მუშაობას. ყველა დიელექტრიკს აქვს ზღვარი, რომლითაც მათ არ შეუძლიათ ელექტრული დენის გატარება, მას ეწოდება ავარიის ძაბვა. ეს არის ისეთი მაჩვენებელი, რომლის დროსაც დიელექტრიკი იწყებს ელექტრული დენის გავლას, ხოლო სითბო გამოიყოფა და თავად დიელექტრიკი ნადგურდება. ავარიული ძაბვის ეს მნიშვნელობა თითოეული დიელექტრიკული მასალისთვის განსხვავებულია და მოცემულია საცნობარო მასალებში. რაც უფრო მაღალია, მით უკეთესი, დიელექტრიკი უფრო საიმედოდ ითვლება.

ელექტრული დენის გატარების უნარის დამახასიათებელი პარამეტრი არის წინაღობა რ , ერთეული [ ოჰ ] და გამტარობა, წინააღმდეგობის ორმხრივი. რაც უფრო მაღალია ეს პარამეტრი, მით უფრო ცუდად ატარებს მასალა ელექტრო დენს. დირიჟორებისთვის ეს არის რამდენიმე მეათედიდან ასობით ომამდე. დიელექტრიკებში წინააღმდეგობა ათეულ მილიონ ომს აღწევს.

სამივე ტიპის მასალა ფართოდ გამოიყენება ელექტროენერგეტიკის ინდუსტრიაში და ელექტრო ინჟინერიაში. ისინი ასევე მჭიდროდ არიან დაკავშირებული ერთმანეთთან.

ცხრილი 26. ზოგიერთი მასალის დიელექტრიკული მუდმივი.

მასალა	დიელექტრიკული მუდმივი	Ტყე	დიელექტრიკული მუდმივი
		ნაძვი მშრალი: ბოჭკოების გასწვრივ
		ტანგენციალური მიმართულებით

		რადიალური მიმართულებით

		წიფელი მშრალი: მარცვლის გასწვრივ
		ტანგენციალური მიმართულებით

		რადიალური მიმართულებით

ხის მონაცემები აჩვენებს შესამჩნევ განსხვავებას დიელექტრიკულ მუდმივას შორის ბოჭკოების გასწვრივ და მთელს შორის; ამავდროულად, ბოჭკოების გამტარიანობა რადიალური და ტანგენციალური მიმართულებით ოდნავ განსხვავდება. დიელექტრიკული მუდმივი მაღალი სიხშირის ველში დამოკიდებულია დენის სიხშირეზე და ხის ტენიანობაზე. დენის სიხშირის მატებასთან ერთად მცირდება წიფლის ხის დიელექტრიკული მუდმივი ბოჭკოების გასწვრივ ტენიანობის 0-დან 12%-მდე, რაც განსაკუთრებით შესამჩნევია 12%-იანი ტენიანობის შემთხვევაში (ნახ. 45). წიფლის ხის ტენიანობის მატებასთან ერთად, ბოჭკოების გასწვრივ დიელექტრიკული მუდმივი იზრდება, რაც განსაკუთრებით შესამჩნევია დაბალი დენის სიხშირეზე.

დანაკარგის ტანგენსი დამოკიდებულია ველის მიმართულებაზე ბოჭკოების მიმართ: ის დაახლოებით ორჯერ დიდია ბოჭკოების გასწვრივ, ვიდრე ბოჭკოების გასწვრივ. რადიალური და ტანგენციალური მიმართულებით ბოჭკოებს შორის, დაკარგვის ტანგენსი ოდნავ განსხვავდება. დიელექტრიკის დაკარგვის ტანგენსი, ისევე როგორც დიელექტრიკული მუდმივი, დამოკიდებულია დენის სიხშირეზე და ხის ტენიანობაზე. ასე რომ, აბსოლუტურად მშრალი წიფლის ხისთვის, ბოჭკოების გასწვრივ დაკარგვის ტანგენსი ჯერ იზრდება სიხშირის მატებასთან ერთად, აღწევს მაქსიმუმს 10 7 ჰც სიხშირით, რის შემდეგაც ის კვლავ იწყებს კლებას. ამავდროულად, 12%-იანი ტენიანობის დროს დაკარგვის ტანგენსი მკვეთრად ეცემა სიხშირის მატებასთან ერთად, აღწევს მინიმუმს 105 ჰც სიხშირეზე, შემდეგ ისევე მკვეთრად იზრდება (ნახ. 46).

ცხრილი 27. დაკარგვის ტანგენტის მაქსიმალური მნიშვნელობა მშრალი მერქნისთვის.

პორტალი სტუდენტისთვის. თვითმმართველობის ტრენინგი