Zakaj dielektriki ne prevajajo toka

Če želite odgovoriti na vprašanje "zakaj dielektrik ne prevaja električnega toka?" o pojavu in obstoju električnega toka… In potem primerjajmo, kako se prevodniki in dielektriki obnašajo v zvezi z iskanjem odgovora na to vprašanje.

Trenutno

Električni tok se imenuje urejeno, to je usmerjeno gibanje nabitih delcev električno polje… Tako, prvič, obstoj električnega toka zahteva prisotnost prostih nabitih delcev, ki se lahko premikajo usmerjeno. Drugič, za pogon teh nabojev je potrebno električno polje. In seveda mora obstajati določen prostor, v katerem poteka to gibanje nabitih delcev, imenovano električni tok.

Prostih nabitih delcev je veliko v prevodnikih: v kovinah, v elektrolitih, v plazmi. V bakrenem prevodniku so to na primer prosti elektroni, v elektrolitu - ioni, na primer ioni žveplove kisline (vodikov in žveplov oksid) v svinčevi bateriji, v plazmi - ioni in elektroni, so tisti, ki premikajo med električno razelektritvijo v ioniziranem plinu.

Kovina

Na primer, vzemimo dva kosa bakrene žice in z njima priključimo majhno žarnico na baterijo. Kaj se bo zgodilo? Lučka bo začela svetiti, kar pomeni, da a enosmerni električni tok… Med koncima žic je sedaj potencialna razlika, ki jo ustvarja baterija, kar pomeni, da je znotraj žice začelo delovati električno polje.

Električno polje sili elektrone zunanjih lupin bakrovih atomov, da se premikajo v smeri polja - od atoma do atoma, od atoma do naslednjega atoma in tako naprej po verigi, ker elektroni zunanjih lupin kovine atomi so veliko manj močno vezani na jedra kot elektroni bližje jedrom elektronskih orbit. Od tam, kjer je ostal elektron, prihaja drug elektron iz negativnega terminala baterije, to je, da se elektroni prosto gibljejo vzdolž kovinske verige in zlahka spremenijo svojo pripadnost atomom.

Zdi se, kot da se tvorijo vzdolž kristalne mreže kovine v smeri, v katero jih potiska, poskuša pospešiti električno polje (od minusa do plusa konstantnega vira EMF), medtem ko se elektroni oprimejo atomov kristalne mreže. na vsej svoji poti.

Nekateri elektroni med svojim gibanjem razpadejo na atome (zaradi dejstva, da toplotno gibanje vibrira celotno strukturo atomov skupaj z elektroni), zaradi česar se prevodnik segreje - tako se manifestira električni upor žic.

Prosti elektroni v kovini

Preučevanje kovin z uporabo rentgenskih žarkov in drugih metod je pokazalo, da imajo kovine kristalno strukturo.To pomeni, da so sestavljeni iz na določen način v prostoru razporejenih atomov ali molekul (po vrstnem redu ioni), ki ustvarjajo pravilno menjavanje v vseh treh dimenzijah.

Pod temi pogoji se atomi elementov nahajajo tako blizu drug drugemu, da njihovi zunanji elektroni pripadajo temu atomu v enaki meri kot sosednjim, zaradi česar je stopnja vezave elektrona na vsak posamezni atom je praktično odsoten.

Odvisno od vrste kovine je vsaj eden od elektronov vsakega atoma, včasih dva elektrona, v nekaterih primerih celo trije elektroni, prosti glede na njihovo gibanje v kovini pod vplivom zunanjih sil.

Dielektrik

Kaj je v dielektriku? Če namesto bakrenih žic vzamete plastiko, papir ali kaj podobnega? Ne bo elektrike, ne bo se prižgala nobena luč. Zakaj? Struktura dielektrika je taka, da je sestavljen iz nevtralnih molekul, ki tudi pod delovanjem električnega polja ne sproščajo svojih elektronov v urejenem gibanju - preprosto ne morejo. V dielektriku ni prostih prevodnih elektronov, kot v kovini.

Zunanji elektroni v atomu katere koli dielektrične molekule so tesno zapakirani, poleg tega sodelujejo v notranjih vezeh molekule, medtem ko so molekule takšne snovi običajno električno nevtralne. Vse, kar zmorejo dielektrične molekule, je polarizacija.

Pod delovanjem električnega polja, ki je uporabljeno na njih, se bodo povezani električni naboji vsake molekule preprosto nekoliko premaknili iz ravnotežnega položaja, medtem ko bo vsak nabit delec ostal v svojem atomu. Ta pojav imenujemo premik naboja dielektrična polarizacija.

Kot posledica polarizacije se na površini tako polariziranega dielektrika z električnim poljem pojavijo naboji, ki s svojim električnim poljem težijo k zmanjšanju zunanjega električnega polja, ki je povzročilo polarizacijo. Sposobnost dielektrika, da na ta način oslabi zunanje električno polje, se imenuje dielektrična konstanta.