מאמר על דיאלקטריות. מאמר זה מאגד חומרים ממגוון הדרכות וספרים בהנדסת חשמל. המבנה המולקולרי, הרגע החשמלי של הדיאלקטריה מתוארים. דיאלקטרי הוא חומר שהמאפיין החשמלי העיקרי שלו הוא היכולת לקוטב בשדה חשמלי.
תכונה אופיינית לדיאלקטריה היא הימצאותם של מטענים חיוביים ושליליים מצמידים מאוד במולקולות המרכיבות את החומר. מבין סוגי ההדבקה הקיימים עבור דיאלקטרים המשמשים בהנדסת חשמל ורדיו, האופייניים ביותר הם קוולנטיים לא קוטביים, קוטביים או קוולנטיים, הומאופולאריים, יוני או הטרופולריים, המקבלים תורם. כוחות החיבור קובעים לא רק את המבנה והתכונות הבסיסיות של חומר, אלא גם את הנוכחות בו של רגעים חשמליים מכוונים או כאוריים בכמויות מיקרו או מקרוסקופיות של חומר.
הרגע החשמלי מופיע במערכת של שני מטענים חשמליים בסדר גודל שווה ומנוגד בסימן ± q, הממוקם במרחק מסוים l אחד מהשני, ונקבע לפי היחס? = ql.
מערכת מטענים כזו נקראת בדרך כלל דיפול, ומולקולה שנוצרת על ידי מערכת מטענים זו נקראת דיפול.
קשר קוולנטי
מתעורר כאשר האטומים מתאחדים למולקולות, וכתוצאה מכך מתייחסים אלקטרונים ערכיים ומתווספת מעטפת האלקטרון החיצונית למצב יציב.
מולקולות בעלות קשר לא-קוטבי קוולנטי נוצרות כאשר משולבים אטומים בעלי אותו שם, כגון H2, O2, Cl2, C, S, Si וכו '. ובעלי מבנה סימטרי. כתוצאה מצירוף המקרים של מרכזי מטענים חיוביים ושליליים, הרגע החשמלי של המולקולה הוא אפס, המולקולה אינה קוטבית והחומר (דיאלקטרי) אינו קוטבי.
אם מולקולות בעלות קשר קוולנטי נוצרות מאטומים שונים בשל שיתוף זוגות אלקטרונים ערכיים, למשל H2O, CH4, CH3Cl וכו ', אז העדר או נוכחות של רגע חשמלי יהיה תלוי בסידור האטומים ההדדי. יחסית זה לזה. עם סידור אטומי סימטרי, ולכן צירוף מקרים של מרכזי מטענים, המולקולה תהיה לא קוטבית. עם סידור א -סימטרי עקב תזוזה של מרכזי המטען במרחק מסוים, מתעורר רגע חשמלי, המולקולה נקראת קוטבית והחומר (דיאלקטרי) הוא קוטבי. מודלים מבניים של מולקולות לא קוטביות וקוטביות מוצגים באיור שלהלן.
בין אם מדובר בדיאלקטרי קוטבי או לא קוטבי, נוכחותו של רגע חשמלי במולקולות מובילה להופעת שדה חשמלי פנימי בכל נפח מיקרוסקופי של חומר. עם אוריינטציה כאוטית של הרגעים החשמליים של המולקולות בשל הפיצוי ההדדי שלהן, השדה החשמלי הכולל בדיאלקטרי הוא אפס. אם הרגעים החשמליים של המולקולות מכוונים בעיקר בכיוון אחד, אז השדה החשמלי מתעורר בכל נפח החומר.
תופעה זו נצפתה בחומרים בעלי קיטוב ספונטני (ספונטני), בפרט, ברזל חשמלי.
קשרים איוניים ותורמים-מקבלים
נוצרים כאשר חומר נוצר מאטומים שלא כמוהם. במקרה זה, האטום של יסוד כימי אחד מוותר, והשני מצמיד או לוכד אלקטרון. כתוצאה מכך נוצרים שני יונים, ביניהם מתעורר רגע חשמלי.
לפיכך, על פי מבנה המולקולות, ניתן לחלק את הדיאלקטריות לשלוש קבוצות:
- דיאלקטריה לא קוטבית, שהרגע החשמלי של המולקולות שלה שווה לאפס;
- דיאלקטריה קוטבית, שהרגע החשמלי של המולקולות שלה הוא אפס;
- דיאלקטריה יוני, שבה מתרחש רגע חשמלי בין היונים של היסודות הכימיים המרכיבים את החומר.
נוכחותם של רגעים חשמליים בדיאלקטריה, ללא קשר לסיבות להתרחשותם, קובעת את המאפיין העיקרי שלהם - היכולת לקוטב בשדה חשמלי.
