Konduktivitas listrik dielektrik merupakan karakteristik fisik yang penting. Informasi tentangnya memungkinkan Anda untuk mengidentifikasi area penerapan material.
Persyaratan
Menurut daya hantar arus listrik, zat dibagi menjadi beberapa kelompok:
- dielektrik;
- semikonduktor;
- konduktor.
Logam adalah konduktor arus yang sangat baik - konduktivitas listriknya mencapai 106-108 (Ohm m)-1.
Dan bahan dielektrik tidak dapat menghantarkan listrik, sehingga digunakan sebagai isolator. Mereka tidak memiliki pembawa muatan bebas, berbeda dalam struktur dipol molekul.
Semikonduktor adalah bahan padat dengan nilai konduktivitas menengah.
Klasifikasi
Semua bahan dielektrik dibagi menjadi tipe polar dan non-polar. Pada isolator polar, pusat muatan positif dan negatif berada di luar pusat. Molekul-molekul zat semacam itu serupa dalam parameter listriknya dengan dipol kaku, yang memiliki momen dipolnya sendiri. Air dapat digunakan sebagai dielektrik polar.amonia, hidrogen klorida.
Dielektrik non-polar dibedakan oleh kebetulan pusat muatan positif dan negatif. Mereka serupa dalam karakteristik listrik dengan dipol elastis. Contoh isolator tersebut adalah hidrogen, oksigen, karbon tetraklorida.
Konduktivitas listrik
Konduktivitas listrik dielektrik dijelaskan oleh adanya sejumlah kecil elektron bebas dalam molekulnya. Dengan perpindahan muatan di dalam zat selama periode waktu tertentu, pembentukan bertahap dari posisi keseimbangan diamati, yang merupakan alasan munculnya arus. Konduktivitas listrik dielektrik ada pada saat mematikan dan pada tegangan. Sampel teknis isolator memiliki jumlah muatan bebas maksimum, oleh karena itu, arus yang melaluinya tidak signifikan.
Konduktivitas listrik dielektrik dalam kasus nilai tegangan konstan dihitung dari arus yang melalui. Proses ini melibatkan pelepasan dan netralisasi muatan yang ada pada elektroda. Dalam kasus tegangan bolak-balik, nilai konduktivitas aktif tidak hanya dipengaruhi oleh arus yang melalui, tetapi juga oleh komponen aktif dari arus polarisasi.
Sifat listrik dielektrik bergantung pada rapat arus, resistansi material.
Dielektrik Padat
Konduktivitas listrik dielektrik padat dibagi menjadi curah dan permukaan. Untuk membandingkan parameter ini untuk bahan yang berbeda, nilai volume spesifik dan spesifik permukaan digunakan.perlawanan.
Konduktivitas penuh adalah jumlah dari dua nilai ini, nilainya tergantung pada kelembaban lingkungan dan suhu sekitar. Dalam kasus operasi terus menerus di bawah tegangan, ada penurunan arus yang melewati isolator cair dan padat.
Dan dalam kasus peningkatan arus setelah jangka waktu tertentu, kita dapat berbicara tentang fakta bahwa proses ireversibel akan terjadi di dalam zat, yang menyebabkan kehancuran (kerusakan dielektrik).
Fitur keadaan gas
Dielektrik gas memiliki konduktivitas listrik yang dapat diabaikan jika kekuatan medan mencapai nilai minimum. Terjadinya arus dalam zat gas hanya mungkin dalam kasus ketika mengandung elektron bebas atau ion bermuatan.
Dielektrik gas adalah isolator berkualitas tinggi, oleh karena itu digunakan dalam elektronik modern dalam volume besar. Ionisasi pada zat tersebut disebabkan oleh faktor eksternal.
Karena tumbukan ion gas, serta di bawah paparan termal, paparan ultraviolet atau sinar-X, proses pembentukan molekul netral (rekombinasi) juga diamati. Berkat proses ini, peningkatan jumlah ion dalam gas terbatas, konsentrasi partikel bermuatan tertentu terbentuk dalam waktu singkat setelah terpapar sumber ionisasi eksternal.
Dalam proses peningkatan tegangan yang diterapkan pada gas, pergerakan ion ke elektroda meningkat. Mereka tidakpunya waktu untuk bergabung kembali, sehingga mereka dibuang di elektroda. Dengan kenaikan tegangan berikutnya, arus tidak meningkat, itu disebut arus saturasi.
Mengingat dielektrik non-polar, kami mencatat bahwa udara adalah isolator yang sempurna.
Dielektrik cair
Konduktivitas listrik dielektrik cair dijelaskan oleh kekhasan struktur molekul cair. Pelarut nonpolar mengandung pengotor terdisosiasi, termasuk uap air. Dalam molekul polar, konduktivitas arus listrik juga dijelaskan oleh proses disintegrasi menjadi ion-ion cairan itu sendiri.
Dalam keadaan agregasi ini, arus juga disebabkan oleh pergerakan partikel koloid. Karena ketidakmungkinan menghilangkan kotoran sepenuhnya dari dielektrik seperti itu, masalah muncul dalam memperoleh cairan dengan konduktivitas arus rendah.
Semua jenis insulasi melibatkan pencarian opsi untuk mengurangi konduktivitas spesifik dielektrik. Misalnya, kotoran dihilangkan, indikator suhu disesuaikan. Peningkatan suhu menyebabkan penurunan viskositas, peningkatan mobilitas ion, dan peningkatan derajat disosiasi termal. Faktor-faktor ini mempengaruhi konduktivitas bahan dielektrik.
Konduktivitas listrik padatan
Hal ini dijelaskan oleh pergerakan tidak hanya ion isolator itu sendiri, tetapi juga partikel pengotor bermuatan yang terkandung di dalam bahan padat. Saat melewati isolator padat, penghilangan sebagian kotoran terjadi, yang secara bertahapmempengaruhi konduksi. Dengan mempertimbangkan fitur struktural kisi kristal, pergerakan partikel bermuatan disebabkan oleh fluktuasi gerakan termal.
Pada suhu rendah, ion pengotor positif dan negatif bergerak. Jenis isolasi seperti itu khas untuk zat dengan struktur kristal molekul dan atom.
Untuk kristal anisotropik, nilai konduktivitas spesifik bervariasi tergantung pada sumbunya. Misalnya, dalam kuarsa yang arahnya sejajar dengan sumbu utama, melebihi posisi tegak lurus sebanyak 1000 kali.
Dalam dielektrik berpori padat, di mana praktis tidak ada uap air, sedikit peningkatan hambatan listrik menyebabkan peningkatan hambatan listriknya. Zat yang mengandung pengotor yang larut dalam air menunjukkan penurunan yang signifikan dalam resistensi volume karena perubahan kelembaban.
Polarisasi dielektrik
Fenomena ini dikaitkan dengan perubahan posisi partikel isolator di ruang angkasa, yang mengarah pada perolehan beberapa momen listrik (induksi) oleh setiap volume makroskopik dielektrik.
Ada polarisasi yang terjadi di bawah pengaruh medan eksternal. Mereka juga membedakan versi spontan dari polarisasi yang muncul bahkan tanpa adanya medan eksternal.
Permitivitas relatif dicirikan oleh:
- kapasitansi kapasitor dengan dielektrik ini;
- besarnya dalam ruang hampa.
Proses ini disertai dengan munculnyapermukaan dielektrik muatan terikat, yang mengurangi jumlah tegangan di dalam zat.
Dalam hal tidak adanya medan eksternal sama sekali, elemen terpisah dari volume dielektrik tidak memiliki momen listrik, karena jumlah semua muatan adalah nol dan ada kebetulan muatan negatif dan positif dalam spasi.
Opsi polarisasi
Selama polarisasi elektron, pergeseran terjadi di bawah pengaruh medan luar kulit elektron atom. Dalam varian ionik, pergeseran situs kisi diamati. Polarisasi dipol ditandai dengan kerugian untuk mengatasi gesekan internal dan gaya ikatan. Versi struktural polarisasi dianggap sebagai proses paling lambat, ditandai dengan orientasi pengotor makroskopik yang tidak homogen.
Kesimpulan
Bahan isolasi listrik adalah zat yang memungkinkan Anda untuk mendapatkan isolasi yang andal dari beberapa komponen peralatan listrik di bawah potensi listrik tertentu. Dibandingkan dengan konduktor arus, banyak isolator memiliki hambatan listrik yang jauh lebih tinggi. Mereka mampu menciptakan medan listrik yang kuat dan mengumpulkan energi tambahan. Sifat isolator inilah yang digunakan dalam kapasitor modern.
Tergantung pada komposisi kimianya, mereka dibagi menjadi bahan alami dan sintetis. Kelompok kedua adalah yang paling banyak, oleh karena itu isolator inilah yang digunakan dalam berbagai peralatan listrik.
Tergantung pada karakteristik teknologi, struktur, komposisi, film, keramik, lilin, isolator mineral diisolasi.
Ketika tegangan tembus tercapai, gangguan diamati, menyebabkan peningkatan tajam dalam besarnya arus listrik. Di antara fitur karakteristik dari fenomena seperti itu, seseorang dapat membedakan sedikit ketergantungan kekuatan pada tegangan dan suhu, ketebalan.
