Članak o dielektricima. Ovaj članak okuplja materijale iz različitih udžbenika i knjiga o elektrotehnici. Opisana je molekularna struktura, električni moment dielektrika. Dielektrik je tvar čije je glavno električno svojstvo sposobnost polarizacije u električnom polju.
Karakteristična značajka dielektrika je prisutnost jako povezanih pozitivnih i negativnih naboja u molekulama koje tvore tvar. Od postojećih vrsta vezivanja za dielektrike koji se koriste u elektrotehnici i radiotehnici, najtipičniji su kovalentni nepolarni, kovalentni polarni ili homeopolarni, ionski ili heteropolarni, donorsko-akceptorski. Sile povezivanja ne određuju samo strukturu i osnovna svojstva tvari, već i prisutnost u njoj haotično ili uređeno usmjerenih električnih momenata u mikro- ili makroskopskim volumenima tvari.
Električni moment se pojavljuje u sistemu dva električna naboja jednake veličine i suprotnog u znaku ± q, koji se nalaze na određenoj udaljenosti l jedan od drugog, a određen je omjerom? = ql.
Takav sistem naboja obično se naziva dipol, a molekula nastala ovim sistemom naboja naziva se dipol.
Kovalentna veza
nastaje kada se atomi spoje u molekule, uslijed čega se valentni elektroni socijaliziraju, a vanjski omotač elektrona dodaje u stabilno stanje.
Molekule s kovalentnom nepolarnom vezom nastaju kombiniranjem istoimenih atoma, poput H2, O2, Cl2, C, S, Si itd. i imaju simetričnu strukturu. Kao rezultat podudarnosti centara pozitivnog i negativnog naboja, električni moment molekule je nula, molekula je nepolarna, a tvar (dielektrik) nepolarna.
Ako se molekule s kovalentnom vezom formiraju od različitih atoma zbog dijeljenja parova valentnih elektrona, na primjer, H2O, CH4, CH3Cl itd., Tada će odsutnost ili prisutnost električnog momenta ovisiti o međusobnom rasporedu atoma relativno jedni prema drugima. Sa simetričnim rasporedom atoma i, stoga, podudarnošću centara naboja, molekula će biti nepolarna. S asimetričnim rasporedom zbog pomicanja centara naboja na određenoj udaljenosti, nastaje električni moment, molekula se naziva polarnom, a tvar (dielektrik) polarnom. Strukturni modeli nepolarnih i polarnih molekula prikazani su na donjoj slici.
Bez obzira radi li se o polarnom ili nepolarnom dielektriku, prisutnost električnog momenta u molekulama dovodi do pojave unutarnjeg električnog polja u svakom mikroskopskom volumenu tvari. Uz kaotičnu orijentaciju električnih momenata molekula zbog njihove međusobne kompenzacije, ukupno električno polje u dielektriku je nula. Ako su električni momenti molekula orijentirani pretežno u jednom smjeru, tada električno polje nastaje u cijelom volumenu tvari.
Ova pojava je primijećena u tvarima sa spontanom (spontanom) polarizacijom, posebno u feroelektricima.
Jonske i donatorsko-akceptorske veze
nastaju kada se tvar formira iz različitih atoma. U tom slučaju atom jednog kemijskog elementa odustaje, a drugi veže ili hvata elektron. Kao rezultat toga nastaju dva iona, između kojih nastaje električni moment.
Dakle, prema strukturi molekula, dielektrici se mogu podijeliti u tri grupe:
- nepolarni dielektrici, čiji je električni moment molekula jednak nuli;
- polarni dielektrici, čiji je električni moment molekula različit od nule;
- ionski dielektrik, u kojem dolazi do električnog trenutka između iona kemijskih elemenata koji tvore tvar.
Prisutnost električnih momenata u dielektriku, bez obzira na razloge njihovog nastanka, određuje njihovu glavnu osobinu - sposobnost polarizacije u električnom polju.
