도체와 유전체는 전기 전도도의 정도가 다르고 전기장의 영향에 다르게 반응하는 물리적 물질입니다. 반대 재료 특성은 전기 공학의 모든 영역에서 널리 사용됩니다.
도체와 유전체 란 무엇입니까?
지휘자 - 외부 전기장의 영향을 받아 방향을 움직일 수 있는 자유 전하를 가진 물질입니다. 이러한 기능은 다음에 의해 소유됩니다.
- 금속 및 그 용융물
- 천연 탄소(무연탄, 흑연);
- 전해질 - 염, 산 및 알칼리 용액;
- 이온화된 가스(혈장).
재료의 주요 속성자유 전하 - 도체의 전체 부피를 통해 이동하는 고체 도체의 전자와 용액 및 용융물의 이온은 전류를 전도합니다. 도체에 인가된 전압은 전도 전류를 생성합니다. 비저항과 전기 전도도는 재료의 주요 지표입니다.
유전 물질의 특성은 도체와 반대입니다. 전기. 유전체(절연체)은 중성 원자와 분자로 구성됩니다. 그들은 전기장의 영향으로 하전 입자를 움직이는 능력이 없습니다. 전기장의 유전체는 표면에 보상되지 않은 전하를 축적합니다. 그들은 절연체 내부로 향하는 전기장을 형성하고 유전체의 분극이 발생합니다.
분극의 결과로 유전체 표면의 전하는 전기장을 감소시키는 경향이 있습니다. 전기 절연 재료의 이러한 특성을 유전체의 유전율이라고 합니다.
재료의 특성 및 물성
도체의 매개변수는 적용 분야를 결정합니다. 주요 물리적 특성:
- 특정 전기 저항 - 전류의 통과를 방지하는 물질의 능력을 특징으로합니다.
- 저항 온도 계수 - 온도에 따른 지수의 변화를 특징짓는 값.
- 열전도율 - 단위 시간당 재료 층을 통과하는 열의 양.
- 접촉 전위차 - 두 개의 서로 다른 금속이 접촉할 때 발생합니다. 열전대 온도 측정용;
- 인장 강도 및 신율 - 금속 유형에 따라 다릅니다.
임계 온도로 냉각되면 도체의 비저항은 0이 되는 경향이 있습니다. 이 현상을 초전도라고 합니다.
도체를 특징짓는 속성은 다음과 같습니다.
- 전기 - 저항 및 전기 전도도;
- 화학 물질 - 환경과의 상호 작용, 내식성, 용접 또는 납땜으로 연결하는 능력;
- 물리적 - 밀도, 융점.
유전체의 특성은 전류의 영향에 저항하는 것입니다. 전기 절연 재료의 물리적 특성:
- 유전 유전율 - 절연체가 전기장에서 분극화하는 능력;
- 특정 체적 저항;
- 전기적 강도;
- 유전 손실 각도의 탄젠트.
단열재는 다음 매개 변수가 특징입니다.
- 전기적 - 항복 전압 값, 전기적 강도;
- 물리적 - 내열성;
- 화학적 - 공격적인 약제의 용해도, 내 습성.
유전체 재료의 종류 및 분류
절연체는 여러 기준에 따라 그룹으로 나뉩니다.
물질의 총체적 상태에 따른 분류:
- 고체 - 유리, 도자기, 석면;
- 액체 - 식물성 및 합성 오일, 파라핀, 액화 가스, 합성 유전체(실리콘 및 유기 불소 화합물, 냉각제, 프레온);
- 기체 - 공기, 질소 및 수소.
유전체는 자연적 또는 인공적, 유기적 또는 합성적 성질을 가질 수 있습니다.
유기 천연 단열재에는 식물성 기름, 셀룰로오스, 고무가 포함됩니다. 그들은 낮은 열 및 습기 저항, 빠른 노화가 특징입니다. 합성 유기 재료 - 다양한 유형의 플라스틱.
자연 기원의 무기 유전체에는 운모, 석면, 백운모, 금광이 포함됩니다. 이 물질은 화학적 공격에 강하고 고온을 견딥니다. 인공 무기 유전체 재료는 유리, 도자기 및 세라믹입니다.
유전체가 전류를 전도하지 않는 이유
낮은 전도성은 유전체 분자의 구조 때문입니다. 물질의 입자는 서로 단단히 결합되어 원자의 경계를 벗어나 물질의 전체 부피를 이동할 수 없습니다. 전기장의 영향으로 원자 입자는 약간 느슨해 질 수 있습니다 - 분극.
분극 메커니즘에 따라 유전체 재료는 다음과 같이 나뉩니다.
- 비극성 - 전자 분극이 있는 다른 집합체 상태의 물질(비활성 기체, 수소, 폴리스티렌, 벤젠);
- 극성 - 쌍극자 이완 및 전자 분극 (다양한 수지, 셀룰로오스, 물);
- 이온 - 무기 기원의 고체 유전체(유리, 세라믹).
물질의 유전 특성은 일정하지 않습니다. 고온 또는 고습의 영향으로 전자는 핵에서 분리되어 자유 전하의 특성을 얻습니다. 이 경우 유전체의 절연 특성이 감소합니다.
신뢰할 수 있는 유전체는 임계값을 초과하지 않고 시스템 작동을 방해하지 않는 낮은 누설 전류를 갖는 재료입니다.
유전체 및 도체가 사용되는 곳
재료는 산업, 농업, 악기 제작, 전기 네트워크 및 가전 제품과 같이 전류를 사용하는 인간 활동의 모든 영역에서 사용됩니다.
지휘자의 선택은 기술적 특성에 따라 결정됩니다. 은, 금, 백금으로 만든 제품은 비저항이 가장 낮습니다. 그들의 사용은 높은 비용 때문에 우주 및 군사 목적으로 제한됩니다. 구리와 알루미늄은 좋은 전도체는 아니지만 상대적으로 저렴하기 때문에 널리 사용됩니다. 전선 및 케이블 제품.
불순물이 없는 순수한 금속은 전류를 더 잘 전도하지만 어떤 경우에는 가변 저항, 전기로, 전기 가열 장치의 생산을 위해 저항이 높은 도체를 사용해야 합니다. 이를 위해 니켈, 구리, 망간(망간, 콘스탄탄)의 합금이 사용됩니다. 텅스텐 및 몰리브덴의 전기 전도도는 구리보다 3배 낮지만 그 특성은 전등 및 무선 장치 생산에 널리 사용됩니다.
고체 유전체 - 전류 전도 요소의 안전과 원활한 작동을 보장하는 재료. 그들은 전기 절연 재료로 사용되어 누설 전류를 방지하고 도체를 장치 본체에서 접지로부터 서로 절연합니다. 이러한 제품의 예로는 유전체 장갑이 있으며 이에 대해 기사.
액체 유전체는 다음에서 사용됩니다. 커패시터, 전원 케이블이 재료는 터빈 발전기 및 고압 오일 회로 차단기의 순환 냉각 시스템에서 충전 및 함침제로 사용됩니다. 재료는 충전 및 함침으로 사용됩니다.
기체 단열재. 공기는 열 방출을 제공하는 천연 절연체입니다. 질소는 산화 과정이 허용되지 않는 곳에서 사용됩니다. 수소는 열용량이 높은 강력한 발전기에 사용됩니다.
도체와 유전체의 조화된 작동은 장비 및 전원 공급 네트워크의 안전하고 안정적인 작동을 보장합니다. 작업에 대한 특정 요소의 선택은 물질의 물리적 특성 및 기술적 매개변수에 따라 다릅니다.
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