Ένα άρθρο για τη διηλεκτρική. Αυτό το άρθρο συγκεντρώνει υλικά από μια ποικιλία σεμιναρίων και βιβλίων ηλεκτρολογίας. Περιγράφεται η μοριακή δομή, η ηλεκτρική ροπή των διηλεκτρικών. Το διηλεκτρικό είναι μια ουσία της οποίας η κύρια ηλεκτρική ιδιότητα είναι η ικανότητα πόλωσης σε ένα ηλεκτρικό πεδίο.
Χαρακτηριστικό γνώρισμα των διηλεκτρικών είναι η παρουσία ισχυρά συζευγμένων θετικών και αρνητικών φορτίων στα μόρια που αποτελούν την ουσία. Από τους υπάρχοντες τύπους συγκόλλησης για διηλεκτρικά που χρησιμοποιούνται στην ηλεκτρική και ραδιομηχανική, οι πιο χαρακτηριστικοί είναι ομοιοπολικοί μη πολικοί, ομοιοπολικοί πολικοί ή ομοιοπολικοί, ιοντικοί ή ετεροπολικοί, δέκτες-δέκτες. Οι δυνάμεις σύνδεσης καθορίζουν όχι μόνο τη δομή και τις βασικές ιδιότητες μιας ουσίας, αλλά και την παρουσία σε αυτήν χαοτικών ή τακτικών προσανατολισμένων ηλεκτρικών ροπών σε μικρο- ή μακροσκοπικούς όγκους μιας ουσίας.
Η ηλεκτρική ροπή εμφανίζεται σε ένα σύστημα δύο ηλεκτρικών φορτίων ίσου μεγέθους και απέναντι στο πρόσημο ± q, που βρίσκονται σε μια ορισμένη απόσταση l μεταξύ τους και καθορίζεται από την αναλογία; = ql
Ένα τέτοιο σύστημα φορτίων ονομάζεται συνήθως δίπολο και ένα μόριο που σχηματίζεται από αυτό το σύστημα φορτίων ονομάζεται δίπολο.
Ομοιοπολικό δεσμό
προκύπτει όταν τα άτομα συνδυάζονται σε μόρια, με αποτέλεσμα τα ηλεκτρόνια σθένους να κοινωνικοποιούνται και το εξωτερικό κέλυφος ηλεκτρονίων να συμπληρώνεται σε μια σταθερή κατάσταση.
Μόρια με ομοιοπολικό μη πολικό δεσμό προκύπτουν όταν συνδυάζονται άτομα με το ίδιο όνομα, όπως H2, O2, Cl2, C, S, Si, κ.λπ. και έχουν συμμετρική δομή. Ως αποτέλεσμα της σύμπτωσης των κέντρων θετικών και αρνητικών φορτίων, η ηλεκτρική ροπή του μορίου είναι μηδενική, το μόριο είναι μη πολικό και η ουσία (διηλεκτρική) είναι μη πολική.
Εάν μόρια με ομοιοπολικό δεσμό σχηματίζονται από ανόμοια άτομα λόγω της κατανομής ζευγών ηλεκτρονίων σθένους, για παράδειγμα, H2O, CH4, CH3Cl, κ.λπ., τότε η απουσία ή η παρουσία μιας ηλεκτρικής ροπής θα εξαρτηθεί από την αμοιβαία διάταξη των ατόμων σε σχέση μεταξύ τους. Με μια συμμετρική διάταξη των ατόμων και, συνεπώς, σύμπτωση κέντρων φορτίων, το μόριο θα είναι μη πολικό. Με μια ασύμμετρη διάταξη λόγω της μετατόπισης των κέντρων φορτίων σε μια ορισμένη απόσταση, προκύπτει μια ηλεκτρική ροπή, το μόριο ονομάζεται πολικό και η ουσία (διηλεκτρική) είναι πολική. Τα δομικά μοντέλα μη πολικών και πολικών μορίων φαίνονται στο παρακάτω σχήμα.
Ανεξάρτητα από το αν είναι πολικό ή μη πολικό διηλεκτρικό, η παρουσία μιας ηλεκτρικής ροπής στα μόρια οδηγεί στην εμφάνιση ενός εγγενούς ηλεκτρικού πεδίου σε κάθε μικροσκοπικό όγκο μιας ουσίας. Με χαοτικό προσανατολισμό των ηλεκτρικών ροπών των μορίων λόγω της αμοιβαίας αντιστάθμισής τους, το συνολικό ηλεκτρικό πεδίο στο διηλεκτρικό είναι μηδέν. Εάν οι ηλεκτρικές ροπές των μορίων προσανατολίζονται κυρίως προς μία κατεύθυνση, τότε το ηλεκτρικό πεδίο προκύπτει σε ολόκληρο τον όγκο της ουσίας.
Αυτό το φαινόμενο παρατηρείται σε ουσίες με αυθόρμητη (αυθόρμητη) πόλωση, συγκεκριμένα, σε σιδηροηλεκτρικά.
Ομόλογα ιωνικού και δωρητή-αποδέκτη
προκύπτουν όταν μια ουσία σχηματίζεται από αντίθετα άτομα. Σε αυτή την περίπτωση, το άτομο ενός χημικού στοιχείου εγκαταλείπει και το άλλο συνδέει ή συλλαμβάνει ένα ηλεκτρόνιο. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζονται δύο ιόντα, μεταξύ των οποίων προκύπτει μια ηλεκτρική ροπή.
Έτσι, σύμφωνα με τη δομή των μορίων, τα διηλεκτρικά μπορούν να χωριστούν σε τρεις ομάδες:
- μη πολικά διηλεκτρικά, η ηλεκτρική ροπή των μορίων των οποίων είναι ίση με μηδέν.
- πολικά διηλεκτρικά, η ηλεκτρική ροπή των μορίων των οποίων είναι μη μηδενική.
- ιοντικά διηλεκτρικά, στα οποία συμβαίνει ηλεκτρική ροπή μεταξύ των ιόντων των χημικών στοιχείων που αποτελούν την ουσία.
Η παρουσία ηλεκτρικών ροπών στα διηλεκτρικά, ανεξάρτητα από τους λόγους εμφάνισής τους, καθορίζει την κύρια ιδιότητά τους - την ικανότητα πόλωσης σε ηλεκτρικό πεδίο.
