Kādas ir diriģentu un dielektriķu atšķirības, to īpašības un pielietojums

Elektrovadītāji un dielektriķi ir fizikālas vielas, kurām ir dažādas elektrovadītspējas pakāpes un kuras atšķirīgi reaģē uz elektriskā lauka iedarbību. Pretējas materiālu īpašības tiek plaši izmantotas visās elektrotehnikas jomās.

Kas ir diriģenti un dielektriķi

Diriģenti - ir vielas ar brīviem elektriskajiem lādiņiem, kas ārējā elektriskā lauka ietekmē var brīvi kustēties. Šādas īpašības piemīt:

• metāliem un to kausējumiem;
• dabiskais ogleklis (akmeņogles, grafīts);
• elektrolīti - sāļu, skābju un sārmu šķīdumi;
• jonizēta gāze (plazma).

Materiālu galvenā īpašībaBrīvie lādiņi - elektroni cietos vadītājos un joni šķīdumos un kausējumos, kas pārvietojas pa visu vadītāja tilpumu, rada elektrisko strāvu. Kad elektriskajam vadītājam tiek pielikts elektriskais spriegums, rodas vadoša strāva. Materiāla īpatnējā pretestība un elektrovadītspēja ir galvenie rādītāji.

Dielektrisko materiālu īpašības ir pretējas diriģenta īpašībām. elektrība. Dielektriķi (izolatori) sastāv no neitrāliem atomiem un molekulām. Tiem nav spējas pārvietot lādētas daļiņas elektriskā lauka ietekmē. Dielektriķi elektriskā laukā uz savas virsmas uzkrāj nekompensētus lādiņus. Tie veido elektrisko lauku, kas ir vērsts izolatora iekšpusē, un notiek dielektriķa polarizācija.

Polarizācijas rezultātā lādiņi uz dielektriķa virsmas tiecas samazināt elektrisko lauku. Šo izolācijas materiālu īpašību sauc par izolatora dielektrisko konstanti.

Materiālu raksturojums un fizikālās īpašības

Diriģentu parametri nosaka to pielietojuma jomu. Galvenās fiziskās īpašības ir šādas:

• elektriskā pretestība - raksturo vielas spēju kavēt elektriskās strāvas plūsmu;
• Temperatūras pretestības koeficients ir vērtība, kas raksturo indeksa izmaiņas atkarībā no temperatūras;
• siltumvadītspēja - siltuma daudzums, kas izplūst caur materiāla slāni laika vienībā;
• kontaktu potenciālu starpība - rodas, saskaroties diviem atšķirīgiem metāliem, to izmanto termopāri temperatūras mērīšanai;
• stiepes izturība un pagarinājums - atkarīgs no metāla veida.

Atdzesējot līdz kritiskajai temperatūrai, vadītāja pretestība tuvojas nullei. Šo parādību sauc par supravadītspēju.

Diriģentu raksturo šādas īpašības:

• Elektriskā - pretestība un elektrovadītspēja;
• ķīmiskā - mijiedarbība ar apkārtējo vidi, izturība pret koroziju, spēja savienot, metinot vai lodējot;
• fizikāli - blīvums, kušanas temperatūra.

Dielektriķu īpatnība ir izturība pret elektriskās strāvas iedarbību. Izolācijas materiālu fizikālās īpašības:

• dielektriskā caurlaidība - izolatoru spēja polarizēties elektriskā laukā;
• īpatnējā tilpuma pretestība;
• elektriskā izturība;
• izkliedes koeficients.

Izolācijas materiālus raksturo šādi parametri:

• elektriskā - sadalīšanās sprieguma vērtība, elektriskā izturība;
• fizikālā - termiskā pretestība;
• ķīmiskā - šķīdība agresīvās vielās, izturība pret mitrumu.

Izolācijas materiālu veidi un klasifikācija

Izolatorus iedala grupās pēc vairākiem kritērijiem.

Klasifikācija pēc vielas agregātstāvokļa:

• cietas vielas - stikls, keramika, azbests;
• Šķidrums - augu un sintētiskās eļļas, parafīns, sašķidrinātā gāze, sintētiskie dielektriķi (silīcija un fluorganiskie savienojumi, dzesēšanas šķidrums, freons);
• gāzveida - gaiss, slāpeklis un ūdeņradis.

Dielektriķi var būt dabiskas vai mākslīgas izcelsmes, organiski vai sintētiski.

Dabīgie organiskie izolācijas materiāli ir augu eļļas, celuloze, gumija. Tām raksturīga zema termiskā un mitruma izturība un ātra novecošanās. Sintētiskie organiskie materiāli - dažādi plastmasas veidi.

Dabiskas izcelsmes neorganiskie dielektriķi ir šādi: vizla, azbests, muskovīts, flogopīts. Šie materiāli ir noturīgi pret ķīmisku iedarbību un spēj izturēt augstas temperatūras. Mākslīgie neorganiskie dielektriskie materiāli ir stikls, porcelāns un keramika.

Kāpēc dielektriķi neveic elektrību

Zemo vadītspēju izraisa dielektrisko molekulu struktūra. Matērijas daļiņas ir cieši saistītas kopā, nespēj atstāt atoma robežas un pārvietojas visā materiāla tilpumā. Elektriskā lauka ietekmē atomu daļiņas spēj nedaudz atslābt - polarizēties.

Atkarībā no polarizācijas mehānisma dielektriskos materiālus iedala šādos.

• nepolāri - vielas dažādos agregātstāvokļos ar elektronisko polarizāciju (inertās gāzes, ūdeņradis, polistirols, benzols);
• polārie - tiem piemīt dipol-relaksācija un elektronu polarizācija (dažādi sveķi, celuloze, ūdens);
• Jonu - cietie neorganiskie dielektriķi (stikls, keramika).

Vielas dielektriskās īpašības nav nemainīgas. Augstas temperatūras vai augsta mitruma ietekmē elektroni tiek atdalīti no kodola un iegūst brīvā elektriskā lādiņa īpašības. Tad samazinās dielektriķa izolācijas īpašības.

Drošs dielektriķis ir materiāls ar zemu noplūdes strāvu, kas nepārsniedz kritisko vērtību un netraucē sistēmas darbību.

Ja tiek izmantoti dielektriķi un vadi

Materiāli tiek izmantoti visās cilvēka darbības jomās, kurās tiek izmantota elektriskā strāva: rūpniecībā, lauksaimniecībā, instrumentu inženierijā, elektrotīklos un mājsaimniecības ierīcēs.

Diriģenta izvēli nosaka tā tehniskās īpašības. Sudraba, zelta un platīna izstrādājumiem ir viszemākā pretestība. To izmantošana ir ierobežota līdz kosmosa un militārajiem lietojumiem, jo to izmaksas ir augstas. Varš un alumīnijs ir vājāk vadoši, taču to relatīvā lētuma dēļ tos plaši izmanto kā vadi un kabeļi.

Tīri metāli bez piemaisījumiem labāk vada strāvu, bet dažos gadījumos ir nepieciešams izmantot vadītājus ar lielu pretestību - reostatu, elektrisko krāšņu, elektrisko sildierīču ražošanai. Šim nolūkam izmanto niķeļa, vara, mangāna (mangāna, konstantāna) sakausējumus. Volframa un molibdēna elektrovadītspēja ir 3 reizes zemāka nekā vara elektrovadītspēja, taču to īpašības plaši izmanto elektrisko lampu un radio ierīču ražošanā.

Cietie dielektriķi ir materiāli, kas nodrošina drošu un vienmērīgu vadošo elementu darbību. Tos izmanto kā elektriskās izolācijas materiālu, novēršot strāvas noplūdi, izolējot vadītājus savā starpā, no ierīces korpusa, no zemes. Šāda izstrādājuma piemērs ir dielektriskie cimdi, kas aprakstīti mūsu raksts.

Šķidros dielektriķus izmanto kondensatori, barošanas kabeļiŠos materiālus izmanto turbīnu ģeneratoru un augstsprieguma eļļas slēdžu dzesēšanas ķēdēs. Materiālus izmanto kā pildvielas un impregnētājus.

Gāzveida izolācijas materiāli. Gaiss ir dabisks izolators, kas nodrošina arī siltuma izkliedi. Slāpekli izmanto vietās, kur oksidācijas procesi nav pieņemami. Ūdeņradi izmanto jaudīgos ģeneratoros ar lielu siltuma jaudu.

Lai nodrošinātu drošu un stabilu elektroiekārtu un tīklu darbību, vadi un dielektriķi darbojas saskaņoti. Konkrēta elementa izvēle konkrētam uzdevumam ir atkarīga no vielas fizikālajām īpašībām un tehniskajiem parametriem.

Saistītie raksti: