Članek o dielektrikih. Ta članek združuje materiale iz različnih vaj in knjig o elektrotehniki. Opisana je molekularna struktura, električni moment dielektrikov. Dielektrik je snov, katere glavna električna lastnost je sposobnost polarizacije v električnem polju.
Značilnost dielektrikov je prisotnost močno povezanih pozitivnih in negativnih nabojev v molekulah, ki sestavljajo snov. Od obstoječih vrst vezi za dielektrike, ki se uporabljajo v elektrotehniki in radiotehniki, so najbolj značilne kovalentne nepolarne, kovalentne polarne ali homeopolarne, ionske ali heteropolarne, donorsko-akceptorske. Sile povezave ne določajo le zgradbe in osnovnih lastnosti snovi, temveč tudi prisotnost v njej kaotično ali urejeno usmerjenih električnih momentov v mikro- ali makroskopskih prostorninah snovi.
Električni moment se pojavi v sistemu dveh električnih nabojev enake velikosti in nasprotnega v znaku ± q, ki se nahajata na določeni razdalji l drug od drugega in je določena z razmerjem? = ql.
Tak sistem nabojev se običajno imenuje dipol, molekula, ki jo tvori ta sistem nabojev, pa dipol.
Kovalentna vez
nastane, ko se atomi združijo v molekule, zaradi česar so valenčni elektroni socializirani in zunanja elektronska lupina dopolnjena v stabilno stanje.
Molekule s kovalentno nepolarno vezjo nastanejo, če združimo istoimenske atome, kot so H2, O2, Cl2, C, S, Si itd. in imajo simetrično strukturo. Zaradi naključja centrov pozitivnega in negativnega naboja je električni moment molekule nič, molekula nepolarna in snov (dielektrik) nepolarna.
Če molekule s kovalentno vezo nastanejo iz različnih atomov zaradi delitve parov valenčnih elektronov, na primer H2O, CH4, CH3Cl itd., Bo odsotnost ali prisotnost električnega momenta odvisna od medsebojne razporeditve atomov. med seboj. S simetrično razporeditvijo atomov in s tem sovpadanjem središč nabojev bo molekula nepolarna. Pri asimetrični razporeditvi zaradi premika središč nabojev na določeni razdalji nastane električni moment, molekula se imenuje polarna in je snov (dielektrik) polarna. Strukturni modeli nepolarnih in polarnih molekul so prikazani na spodnji sliki.
Ne glede na to, ali gre za polarni ali nepolarni dielektrik, prisotnost električnega momenta v molekulah vodi do pojava notranjega električnega polja v vsakem mikroskopskem volumnu snovi. S kaotično orientacijo električnih momentov molekul zaradi njihove medsebojne kompenzacije je skupno električno polje v dielektriku nič. Če so električni momenti molekul usmerjeni pretežno v eno smer, potem električno polje nastane v celotnem volumnu snovi.
Ta pojav opazimo pri snoveh s spontano (spontano) polarizacijo, zlasti pri feroelektrikih.
Ionske in donatorsko-akceptorske vezi
nastanejo, ko snov nastane iz neenakih atomov. V tem primeru se atom enega kemičnega elementa odpove, drugi pa pritrdi ali zajame elektron. Posledično nastaneta dva iona, med katerimi nastane električni moment.
Tako lahko glede na zgradbo molekul dielektrike razdelimo v tri skupine:
- nepolarni dielektriki, katerih električni moment molekul je enak nič;
- polarni dielektriki, katerih električni moment molekul ni nič;
- ionski dielektriki, pri katerih med ioni kemičnih elementov, ki tvorijo snov, nastane električni moment.
Prisotnost električnih momentov v dielektrikih, ne glede na razloge za njihov nastanek, določa njihovo glavno lastnost - sposobnost polarizacije v električnem polju.
