Polarni in nepolarni dielektriki

Po pogledih klasične fizike se dielektriki bistveno razlikujejo od prevodnikov, saj v normalnih pogojih v njih ni prostih električnih nabojev. Skupni naboj delcev, ki tvorijo dielektrične molekule, je enak nič. Vendar to sploh ne pomeni, da molekule teh snovi niso sposobne pokazati električnih lastnosti.

Vse znane linearne dielektrike lahko razdelimo v dve veliki skupini: polarne dielektrike in nepolarne dielektrike. Ta delitev je uvedena zaradi razlik v polarizacijskih mehanizmih molekul posamezne vrste dielektrika. Dejansko se izkaže, da je polarizacijski mehanizem izjemno pomemben vidik pri preučevanju fizikalnih in kemijskih lastnosti dielektrikov ter pri preučevanju njihovih električnih lastnosti.

Nepolarni dielektriki

Nepolarne dielektrike imenujemo tudi nevtralni dielektriki, ker se molekule, iz katerih so ti dielektriki sestavljeni, razlikujejo po sovpadanju težišč negativnih in pozitivnih nabojev v njih.Posledično se izkaže, da molekule nepolarnih dielektrikov nimajo lastnega električnega momenta, enak je nič. In v odsotnosti zunanjega električnega polja so pozitivni in negativni naboji molekul takšnih snovi razporejeni simetrično.

Če na nepolarni dielektrik uporabimo zunanje električno polje, se bosta pozitivni in negativni naboj v molekulah premaknila iz prvotnega ravnotežnega položaja, molekule bodo postale dipoli, katerih električni momenti bodo zdaj sorazmerni z močjo električnega polje, ki se nanaša nanje, in bo usmerjeno vzporedno s poljem.

Primeri nepolarnih dielektrikov, ki se danes uspešno uporabljajo kot električni izolacijski materiali so: polietilen, polistiren, ogljikovodiki, naftna izolacijska olja itd. Tudi svetli predstavniki nepolarnih molekul so na primer dušik, ogljikov dioksid, metan itd. Gospod.

Nepolarni dielektriki se zaradi nizkih vrednosti tangensa dielektričnih izgub pogosto uporabljajo kot visokofrekvenčni dielektriki v kondenzatorjih, kot je K78-2.

Polarni dielektriki

V polarnih dielektrikih, ki jih imenujemo tudi dipolni dielektriki, imajo molekule svoj električni moment, to pomeni, da so njihove molekule polarne. Razlog je v tem, da imajo molekule polarnih dielektrikov asimetrično strukturo, zato središča mase negativnih in pozitivnih nabojev v molekulah takšnih dielektrikov ne sovpadajo.

Če v nepolarnem polimeru nekatere vodikove atome nadomestimo z atomi drugih elementov ali z neogljikovodikovimi radikali, potem dobimo le polarni (dipolni) dielektrik, saj bo zaradi takega porušena simetrija. zamenjava. Pri določanju polarnosti snovi po njeni kemijski formuli mora raziskovalec seveda imeti predstavo o prostorski strukturi njenih molekul.

Ko zunanjega električnega polja ni, so osi molekularnih dipolov zaradi toplotnega gibanja usmerjene poljubno, tako da je na površini dielektrika in v vsakem elementu njegove prostornine električni naboj v povprečju enak nič. Ko pa dielektrik vnesemo v zunanje polje, pride do delne orientacije molekularnih dipolov, zaradi česar se na površini dielektrika pojavijo nekompenzirani makroskopsko povezani naboji, ki ustvarjajo polje, usmerjeno v zunanje polje.

Primeri polarnih dielektrikov vključujejo naslednje: klorirane ogljikovodike, epoksi in fenol formaldehidne smole, silicijeve silicijeve spojine itd. Molekule vode in alkohola so na primer tudi pomembni primeri polarnih molekul. Polarni dielektriki se pogosto uporabljajo na različnih področjih tehnologije, kot so piezoelektrika in feroelektrika, optika, nelinearna optika, elektronika, akustika itd.