Kāpēc dielektriķi nevada strāvu

Lai atbildētu uz jautājumu "kāpēc dielektriķis nevada elektrību?" par elektriskās strāvas izskatu un esamību… Un tad salīdzināsim, kā vadītāji un dielektriķi uzvedas saistībā ar atbildes atrašanu uz šo jautājumu.

Pašreizējais

Elektrisko strāvu sauc par sakārtotu, tas ir, virzītu, lādētu daļiņu kustību elektriskais lauks[..] Tādējādi, pirmkārt, elektriskās strāvas pastāvēšanai ir vajadzīgas brīvi lādētas daļiņas, kas spēj virzīties virzītā veidā. Otrkārt, šo lādiņu vadīšanai ir nepieciešams elektriskais lauks. Un, protams, ir jābūt noteiktai telpai, kurā notiek šī uzlādēto daļiņu kustība, ko sauc par elektrisko strāvu.

Brīvi lādētas daļiņas ir daudz vadītājos: metālos, elektrolītos, plazmā. Piemēram, vara vadītājā tie ir brīvie elektroni, elektrolītā - joni, piemēram, sērskābes joni (ūdeņradis un sēra oksīds) svina-skābes akumulatorā, plazmā - joni un elektroni, tie ir tie, kas pārvietoties elektriskās izlādes laikā jonizētā gāzē.

Metāls

Piemēram, ņemsim divus vara stieples gabalus un ar tiem savienosim nelielu spuldzīti ar akumulatoru. Kas notiks? Gaisma sāks degt, kas nozīmē, ka a tiešā elektriskā strāva… Starp vadu galiem tagad ir akumulatora radīta potenciālu starpība, kas nozīmē, ka vada iekšpusē ir sācis darboties elektriskais lauks.

Elektriskais lauks liek vara atomu ārējo apvalku elektroniem virzīties lauka virzienā — no atoma uz atomu, no atoma uz nākamo atomu un tā tālāk pa ķēdi, jo metāla ārējo apvalku elektroni atomi ir daudz mazāk saistīti ar kodoliem nekā elektroni, kas atrodas tuvāk elektronu orbītu kodoliem. No vietas, kur elektrons tika atstāts, no akumulatora negatīvās spailes nāk cits elektrons, tas ir, elektroni brīvi pārvietojas pa metāla ķēdi, viegli mainot savu piederību atomiem.

Šķiet, ka tie veidojas gar metāla kristāla režģi virzienā, kurā tie tiek stumti, mēģinot paātrināt, elektrisko lauku (no mīnusa uz plusu pastāvīgā EML avotā), kamēr elektroni pieķeras kristāla režģa atomiem. visā viņu ceļā.

Daži elektroni to kustības gaitā sadalās atomos (sakarā ar to, ka termiskā kustība kopā ar elektroniem vibrē visu atomu struktūru), kā rezultātā vadītājs uzsilst - tā tas izpaužas vadu elektriskā pretestība.

Brīvie elektroni metālā

Metālu izpēte, izmantojot rentgena starus, kā arī citas metodes, ir parādījusi, ka metāliem ir kristāliska struktūra.Tas nozīmē, ka tie sastāv no atomiem vai molekulām, kas noteiktā veidā izkārtotas telpā (secībā, joniem), kas rada pareizu maiņu visās trīs dimensijās.

Šādos apstākļos elementu atomi atrodas tik tuvu viens otram, ka to ārējie elektroni šim atomam pieder tādā pašā mērā kā blakus esošajiem, kā rezultātā elektrona saites pakāpe ar katru atsevišķu atomu. praktiski nav.

Atkarībā no metāla veida vismaz viens no katra atoma elektroniem, dažreiz divi elektroni un dažos gadījumos pat trīs elektroni ir brīvi savā kustībā metālā ārēji uzspiestu spēku ietekmē.

Dielektrisks

Kas atrodas dielektrikā? Ja vara vadu vietā ņem plastmasu, papīru vai ko līdzīgu? Nebūs elektrības, nedegs gaisma. Kāpēc? Dielektriķa struktūra ir tāda, ka tas sastāv no neitrālām molekulām, kuras pat elektriskā lauka iedarbībā neatbrīvo savus elektronus sakārtotā kustībā - tās vienkārši nevar. Dielektrikā, tāpat kā metālā, nav brīvas vadīšanas elektronu.

Ārējie elektroni jebkuras dielektriskās molekulas atomā ir cieši sablīvēti, turklāt piedalās molekulas iekšējās saitēs, savukārt šādas vielas molekulas parasti ir elektriski neitrālas. Viss, ko dielektriskās molekulas var darīt, ir polarizēties.

Uz tiem pielietotā elektriskā lauka iedarbībā katras molekulas saistītie elektriskie lādiņi vienkārši nedaudz nobīdīsies no līdzsvara stāvokļa, savukārt katra uzlādētā daļiņa paliks savā atomā. Šo parādību sauc par lādiņa nobīdi dielektriskā polarizācija.

Polarizācijas rezultātā uz dielektriķa virsmas, kas šādi polarizēts ar tam pielikto elektrisko lauku, parādās lādiņi, kas ar savu elektrisko lauku mēdz samazināt ārējo elektrisko lauku, kas izraisīja polarizāciju. Tiek saukta dielektriķa spēja šādā veidā vājināt ārējo elektrisko lauku dielektriskā konstante.