مقدمة. الأجسام العازلة

ثابت العزل الكهربائيقد يكون هناك تباين.

يُظهر عدد من المواد العازلة خصائص فيزيائية مثيرة للاهتمام.

روابط

• الصندوق الافتراضي للعلوم الطبيعية والتأثيرات العلمية والتقنية "الفيزياء الفعالة"

مؤسسة ويكيميديا. 2010.

انظر ما هي "العوازل الكهربائية" في القواميس الأخرى:

المواد العازلة، المواد التي توصل الكهرباء بشكل سيء ( المقاومة النوعيةحوالي 1010 أوم؟ م). هناك العوازل الصلبة والسائلة والغازية. يسبب المجال الكهربائي الخارجي استقطاب العازل الكهربائي. في بعض الصعب.... الموسوعة الحديثة

العوازل- المواد العازلة، وهي المواد التي توصل الكهرباء بشكل سيئ (مقاومة محددة تبلغ حوالي 1010 أوم). هناك العوازل الصلبة والسائلة والغازية. يسبب المجال الكهربائي الخارجي استقطاب العازل الكهربائي. في بعض الصعب.... القاموس الموسوعي المصور

المواد سيئة التوصيل للكهرباء (المقاومة الكهربائية 1081012 أوم؟سم). هناك العوازل الصلبة والسائلة والغازية. يسبب المجال الكهربائي الخارجي استقطاب العوازل. في بعض العوازل الصلبة ... ... كبير القاموس الموسوعي

- (الإنجليزية عازلة، من اليونانية ضياء عبر، من خلال والإنجليزية الكهربائية الكهربائية)، المواد التي توصل الكهرباء بشكل سيئ. حاضِر. مصطلح "د." قدمه فاراداي لتعيين المكان الذي تخترق فيه الكهرباء. مجال. د.يافل. جميع الغازات (غير المتأينة) وبعضها... الموسوعة الفيزيائية

عازلات- العوازل أو المواد غير الموصلة أو عوازل الجسم سيئة التوصيل أو غير موصلة للكهرباء على الإطلاق. مثل هذه الهيئات، على سبيل المثال. الزجاج والميكا والكبريت والبارافين والإيبونيت والخزف وغيرها لفترة طويلة عند دراسة الكهرباء ... ... كبير الموسوعة الطبية

- (العوازل) مواد غير موصلة للكهرباء التيار الكهربائي. أمثلة على المواد العازلة: الميكا، العنبر، المطاط، الكبريت، الزجاج، الخزف، أنواع مختلفة من الزيوت، إلخ. قاموس Samoilov K.I. ML: دار النشر البحرية الحكومية التابعة لاتحاد NKVMF ... القاموس البحري

اسم، قدمها ميخائيلأجسام فاراداي هي أجسام غير موصلة للكهرباء، أو بعبارة أخرى، سيئة التوصيل للكهرباء، مثل الهواء والزجاج والراتنجات المختلفة والكبريت وما إلى ذلك. وتسمى هذه الأجسام أيضًا بالعوازل. قبل بحث فاراداي في الثلاثينيات... موسوعة بروكهاوس وإيفرون

عازلات- المواد التي لا تقوم عمليا بتوصيل التيار الكهربائي؛ وهي الصلبة والسائلة والغازية. في المجال الكهربائي الخارجي، يكون D. مستقطبًا. يتم استخدامها للعزل اجهزة كهربائية، الخامس المكثفات الكهربائية، في الكم... ... موسوعة البوليتكنيك الكبيرة

المواد التي لا توصل الكهرباء بشكل جيد. مصطلح "د." (من الكلمة اليونانية diá إلى اللغة الإنجليزية electric electric) تم تقديمها بواسطة M. Faraday (انظر فاراداي) لتعيين المواد التي تخترق المجالات الكهربائية من خلالها. في أي مادة.... الموسوعة السوفيتية الكبرى

المواد سيئة التوصيل للكهرباء (العازلة 10 8 10 17 أوم 1 سم 1). هناك العوازل الصلبة والسائلة والغازية. يسبب المجال الكهربائي الخارجي استقطاب العوازل. في بعض الصعب.... القاموس الموسوعي

كتب

• العوازل والأمواج، أ. ر. هيبل. قدم مؤلف الدراسة انتباه القراء، وهو باحث مشهور في مجال العوازل الكهربائية، وقد ظهر العالم الأمريكي أ. هيبل مرارا وتكرارا في الدوريات وفي…
• تأثير إشعاع الليزر على المواد البوليمرية. الأسس العلمية والمشكلات التطبيقية. في 2 كتب. الكتاب 1. المواد البوليمرية. الأسس العلمية لعمل الليزر على العوازل البوليمرية، B. A. Vinogradov، K. E. Perepelkin، G. P. Meshcheryakova. يحتوي الكتاب المقترح على معلومات حول الهيكل والحرارة الأساسية و الخواص البصريةمواد البوليمر وآلية العمل عليها أشعة الليزرفي الأشعة تحت الحمراء، مرئية...

العوازل السائلة.

مركبات العضويةوتستخدم على نطاق واسع، وخاصة الهيدروكربونات، كمواد عازلة سائلة. تتميز الهيدروكربونات بثبات العزل الكهربائي المنخفض (من 2 إلى 4) والمقاومة الكهربائية العالية إلى حد ما (حوالي 10 12 أومHcm). ونظرًا لأن الهيدروكربونات لا تحتوي على أكسجين أو نيتروجين، فهي مستقرة كيميائيًا وبالتالي فهي مناسبة للاستخدام في المجالات الكهربائية العالية التي تزيد فيها عمليات التأين من عدم الاستقرار الكيميائي. تتضمن أمثلة العوازل السائلة الهيدروكربونات الحلقية، مثل البنزين (C6H6)، أو المركبات غير الحلقية مثل الهكسان. تتواجد معظم الهيدروكربونات في صورة مخاليط؛ التركيب الكيميائيوهيكل مكوناتها غير معروف على وجه التحديد. وتشمل هذه، حسب زيادة اللزوجة، الأثير البترولي وزيت البارافين وزيوت المحولات والبارافين والشموع المختلفة.

بعض مشتقات الهالوجين، مثل الكلوروفورم (CHCl 3) ورابع كلوريد الكربون (CCl 4)، هي مواد عازلة. تشمل المواد العازلة غير العضوية السائلة ما يلي: الغازات المسالةمثل ثاني أكسيد الكربون والكلور.

من المزايا المهمة للعوازل الكهربائية السائلة قدرتها على استعادة خصائصها بعد انهيار الشرارة وقدرتها على توصيل الحرارة، وهو أمر مهم للمحولات.

العوازل الصلبة.

تشمل المواد العازلة الكهربائية الصلبة النموذجية الخزف والزجاج والكوارتز والمطاط الطبيعي والصناعي والبلاستيك. يمكن أن تحتوي الطبقات الرقيقة من العوازل الصلبة على قيم عاليةانهيار الجهد ومحددة المقاومة الكهربائية، كما يتبين من الجدول أدناه.

تؤدي زيادة فرق الجهد المطبق عبر عينة المادة العازلة الصلبة أو السائلة المعنية إلى زيادة التيار عبرها. تؤدي هذه الزيادة إلى تجريد الإلكترونات وتكوين شحنة مكانية موجبة بالقرب من الكاثود. ينتج الانهيار الكهربائي عن التشويه الحقل الكهربائيداخل العازل . تخضع كل من العوازل الصلبة والسائلة للاستقطاب، أي. ثابت العزل الكهربائي أكبر من الوحدة. يؤدي الاستقطاب إلى ظهور خسائر العزل الكهربائي عند تطبيق المجالات الكهربائية المتناوبة. تتمتع بعض المواد، مثل الكوارتز والبولي إيثيلين وبعض الغازات، بفقد عازل منخفض جدًا حتى في المجالات الكهربائية عالية التردد.

ترتبط أعمال التركيبات الكهربائية ارتباطًا وثيقًا بالبناء في جميع المجالات اقتصاد وطني. لذلك، من الطبيعي جدًا أن يكون هناك تنوع الأساليب التكنولوجيةإجراء أعمال التركيبات الكهربائية ومجموعة واسعة (قائمة الأسماء) من المواد والمنتجات المستخدمة.
تتنوع منتجات التركيبات الكهربائية بشكل خاص فيما يتعلق بوضع وتأمين وتوصيل وتوصيل الموصلات المختلفة (قضبان التوصيل العارية والكابلات والأسلاك العارية والمعزولة)، وحمايتها، إذا لزم الأمر، من تأثيرات مؤذية بيئةوالأضرار الميكانيكية وكذلك لتركيب الأجهزة الفردية والمصابيح وما إلى ذلك.
لا يتم إنتاج منتجات التركيبات الكهربائية تقريبًا بواسطة المنشآت الصناعية. يتم تصنيعها بشكل رئيسي من قبل منظمات التركيبات الكهربائية في ورش العمل الخاصة بها. ومع ذلك، فإن منظمات التركيبات الكهربائية الرائدة، وأحدها في مجال التركيبات الكهربائية المؤسسات الصناعيةهي شركة Glavelektromontazh التابعة لوزارة البناء، وتقوم منذ سنوات عديدة بإنتاج منتجات التركيبات الكهربائية في مصانعها المتخصصة بشكل نسبي كميات كبيرةوتشكيلة. يتم إنتاج هذه المنتجات بكميات كبيرة وتلبي تمامًا متطلبات منتجات المصنع.
فيما يلي وصف لمنتجات التركيبات الكهربائية المستخدمة فقط في التركيبات الكهربائية الداخلية.
منتجات التركيبات الكهربائية للتركيبات الخارجية، الخطوط الجويةنقل الطاقة (والتي تسمى عادة تجهيزات الخط)، وعربات الرافعة،
وكذلك لا تؤخذ في الاعتبار أدوات التوصيل لتوصيل الكابلات وإنهائها.
تشير النصوص والجداول والأشكال الخاصة بالمنتجات إلى الأنواع المقبولة في نظام Glavelektromontazh. يصف الكتيب المنتجات نفسها فقط. يتم تقديم المعلومات الأكثر تفصيلاً فقط حول استخدامها. معلومات عامةحيث تم تخصيص كتيب آخر لتقنية استخدام منتجات التركيبات الكهربائية، والذي يتم إعداده للطباعة في مكتبة الكهربائيين.

الخصائص الكهربائية الرئيسية للعوازل تشمل ثابت العزل الكهربائي, التوصيل الكهربائي, خسائر عازلةو قوة عازلة.

ثابت العزل الكهربائي

في العزل الكهربائي، ترتبط ناقلات الشحنة الكهربائية بقوة بالذرات أو الأيونات ولا يمكنها التحرك إلا في مجال كهربائي. وفي هذه الحالة يتم فصل مراكز الشحنات الإيجابية والسلبية، أي. الاستقطاب. يميز الأنواع التاليةالاستقطاب: إلكتروني، أيوني، استرخاء ثنائي القطب، عفوي (عزل ذاتي).

الشكل 3.1 - الاستقطاب الإلكتروني لذرات الهيدروجين

أ – في حالة عدم وجود مجال خارجي، ب – في ظل وجود مجال

قدرة مواد متعددةيتميز الاستقطاب في المجال الكهربائي بـ ثابت العزل الكهربائي. يمكن العثور عليها من السعة المقاسة للمكثف مع عازل:

حيث C هي سعة المكثف مع العازل؛

C 0 هي سعة نفس المكثف في الفراغ.

في التين. ويبين الشكل 3.2 مكثفين مسطحين، مساحة الأقطاب الكهربائية هي S (م2)، والمسافة بينهما هي ح (م). في المكثف الموضح في الشكل في الشكل 3.2، أ، ​​يوجد فراغ بين الأقطاب الكهربائية، كما في الشكل 3. 3.2، ب - عازل. إذا كان الجهد الكهربائي على الأقطاب الكهربائية هو U (V)، فإن شدة المجال الكهربائي هي E = U/h (V/m).

تسمى الشحنة الكهربائية المتراكمة في مكثف به فراغ شحن مجانيويساوي Q 0 (Cl).

في المجال الكهربائي، في الجسيمات التي تشكل العازل الكهربائي، يتم إزاحة الشحنات الإيجابية والسلبية المرتبطة بها. ونتيجة لذلك، يتم تشكيل ثنائيات القطب الكهربائية (الشكل 3.2، ب).

أرز. 3.2 - الشحنات الكهربائية على أقطاب المكثف عند تطبيق الجهد U

ولذلك، تتشكل شحنات الاستقطاب على سطح العازل: سالبة عند القطب الموجب، والعكس. للتعويض عن رسوم الاستقطاب هذه بالمصدر الجهد الكهربائييتم إنشاء شحنة إضافية Q. إجمالي الشحنة Q في مكثف مع عازل يساوي

س=س 0 + س د = ε ص س 0 ,

حيث ε r هو ثابت العزل الكهربائي النسبي.

السعة الكهربائية للمكثف مع فراغ ومع عازل بين الأقطاب الكهربائية تساوي

تسمى السعة C 0 (F) بالسعة الهندسية للمكثف.

في هذه الحالة، يتم تحديد سعة المكثف المسطح بواسطة الصيغة

حيث ε 0 = 8.84·10 -12 F/m – ثابت العزل الكهربائي.

سعة مكثف أسطواني

يتم تحديد قيمة ثابت العزل الكهربائي النسبي للمادة، والذي يميز درجة قابليتها للاستقطاب، في المقام الأول من خلال آليات الاستقطاب. ومع ذلك، فإن القيمة في يعتمد إلى حد كبير على حالة التجميعالمواد ، لأنه أثناء التحولات من حالة إلى أخرى تتغير كثافة المادة ولزوجتها ونظائرها بشكل كبير.

المواد الغازيةتتميز بكثافة منخفضة جدًا بسبب المسافات الكبيرة بين الجزيئات. ونتيجة لذلك، فإن استقطاب جميع الغازات غير مهم وثابت العزل الكهربائي قريب من الوحدة.

يتم تحديد اعتماد ثابت العزل الكهربائي للغاز على درجة الحرارة والضغط من خلال عدد الجزيئات لكل وحدة حجم من الغاز، وهو ما يتناسب مع الضغط ويتناسب عكسيا مع درجة الحرارة المطلقة.

يتم تحديد استقطاب السوائل التي تحتوي على جزيئات ثنائية القطب في وقت واحد بواسطة المكونات الإلكترونية ومكونات الاسترخاء ثنائي القطب. مثل هذه السوائل لديها ثابت عازل أعلى كلما زاد ذلك المزيد من القيمةلحظة كهربائية من ثنائيات القطب وماذا عدد أكبرالجزيئات لكل وحدة حجم.

جميع أنواع الاستقطاب ممكنة في المواد الصلبة. أدنى قيمةيحتوي ثابت العزل الكهربائي على عوازل صلبة تتكون من جزيئات غير قطبية ولها استقطاب إلكتروني فقط.

تنقسم العوازل الكهربائية إلى قطبية - ε r >2 - تظهر عدة أنواع من الاستقطاب وغير قطبية - ε r ≥2 - يظهر الاستقطاب الإلكتروني فقط. يتم استخدام المواد غير القطبية لإنشاء مواد عازلة كهربائية، وتستخدم المواد القطبية كعوازل في المكثفات.

وتشمل العوازل غير القطبية الغازات والسوائل و المواد الصلبةالتي لها استقطاب إلكتروني فقط (الهيدروجين، البنزين، البارافين، الكبريت، البولي إيثيلين). تشمل المواد القطبية (ثنائية القطب) المواد السائلة والصلبة التي تحتوي في نفس الوقت على عدة أنواع من الاستقطابات (مركبات السيليكون العضوي، والراتنجات، والمركبات، وما إلى ذلك).

جميع المواد السائلة والصلبة حسب طبيعة التأثير عليها المجال الكهروستاتيكيوتنقسم إلى الموصلات وأشباه الموصلات و العوازل.

العوازل (العوازل)- المواد التي توصل الكهرباء بشكل سيئ أو لا تعمل على الإطلاق. تشمل المواد العازلة الهواء وبعض الغازات والزجاج والبلاستيك والراتنجات المختلفة وأنواع عديدة من المطاط.

إذا قمت بوضع أجسام محايدة مصنوعة من مواد مثل الزجاج أو الإيبونيت في مجال كهربائي، فيمكنك ملاحظة انجذابها لكل من الأجسام الموجبة والسالبة الشحنة، ولكن أضعف بكثير. ومع ذلك، عندما يتم فصل هذه الأجسام في مجال كهربائي، فإن أجزائها تصبح محايدة، مثل الجسم كله ككل.

لذلك، في مثل هذه الأجسام لا توجد جسيمات حرة مشحونة كهربائيا،قادرة على التحرك في الجسم تحت تأثير مجال كهربائي خارجي. تسمى المواد التي لا تحتوي على جسيمات حرة مشحونة كهربائيا العوازل أو العوازل.

يتم تفسير انجذاب الأجسام العازلة غير المشحونة إلى الأجسام المشحونة من خلال قدرتها على ذلك الاستقطاب.

الاستقطاب– ظاهرة إزاحة الشحنات الكهربائية المقيدة داخل الذرات أو الجزيئات أو داخل البلورات تحت تأثير مجال كهربائي خارجي. أبسط مثال على الاستقطاب- عمل مجال كهربائي خارجي على ذرة متعادلة. في المجال الكهربائي الخارجي، يتم توجيه القوة المؤثرة على الغلاف المشحون بشحنة سالبة عكس القوة المؤثرة على القلب الموجب. تحت تأثير هذه القوى، يتم إزاحة غلاف الإلكترون قليلاً بالنسبة للنواة ويتشوه. تظل الذرة محايدة بشكل عام، لكن مراكز الشحنة الإيجابية والسلبية فيها لم تعد متطابقة. يمكن اعتبار مثل هذه الذرة بمثابة نظام من شحنتين نقطيتين متساويتين في الحجم علامة المعاكس، وهو ما يسمى ثنائي القطب.

إذا قمت بوضع لوحة عازلة بين لوحين معدنيين بشحنات ذات إشارات متعاكسة، فإن جميع ثنائيات القطب في العازل الكهربائي تنعكس تحت تأثير مجال كهربائي خارجي شحنات إيجابيةإلى اللوحة السالبة والشحنات السالبة إلى اللوحة الموجبة الشحنة. تظل اللوحة العازلة محايدة بشكل عام،لكن أسطحها مغطاة بشحنات مقيدة ذات علامات متضادة.

في المجال الكهربائي، تخلق شحنات الاستقطاب على سطح العازل مجالًا كهربائيًا في الاتجاه المعاكس للمجال الكهربائي الخارجي. ونتيجة لذلك، تقل شدة المجال الكهربائي في العازل، لكنها لا تصبح صفرًا.

تسمى نسبة معامل الشدة E 0 للمجال الكهربائي في الفراغ إلى معامل الشدة E للمجال الكهربائي في عازل متجانس ثابت العزل ɛ للمادة:

ɛ = ه 0 / ه

عندما تتفاعل شحنتان كهربائيتان في وسط مع ثابت العزل الكهربائي ɛ، نتيجة لانخفاض شدة المجال بمقدار ɛ مرات، تنخفض قوة كولوم أيضًا بمقدار ɛ مرات:

F ه = ك (ف 1 ف 2 / ɛr 2)

العوازل قادرة على إضعاف المجال الكهربائي الخارجي. يتم استخدام هذه الخاصية في المكثفات.

المكثفات- هذه أجهزة كهربائية لتخزين الشحنات الكهربائية. أبسط مكثف يتكون من لوحين معدنيين متوازيين تفصل بينهما طبقة عازلة. عند نقل شحنات متساوية الحجم ومعاكسة للوحات +ف و -فيتم إنشاء مجال كهربائي بكثافة بين اللوحات ه. خارج الصفائح، يتم تعويض عمل المجالات الكهربائية الموجهة في الصفائح المشحونة بشكل معاكس بشكل متبادل، وتكون شدة المجال صفرًا. الجهد االكهربى شبين اللوحات يتناسب طرديا مع الشحنة على لوحة واحدة، وبالتالي فإن نسبة الشحن سإلى الجهد ش

ج = ف / يو

هي قيمة ثابتة للمكثف عند أي قيمة شحن س.إنه موقف معتسمى سعة المكثف .

لا تزال لديك أسئلة؟ لا أعرف ما هي العوازل الكهربائية؟
للحصول على مساعدة من المعلم -.
الدرس الأول مجاني!

blog.site، عند نسخ المادة كليًا أو جزئيًا، يلزم وجود رابط للمصدر الأصلي.

المواد العازلة، وهي المواد التي توصل الكهرباء بشكل سيء. تم تقديم مصطلح "عازل" بواسطة M. Faraday لتعيين المواد التي يخترقها المجال الكهروستاتيكي. عند وضعها في مجال كهربائي لأي مادة والإلكترونات و النوى الذريةتجربة القوى من هذا المجال. ونتيجة لذلك، تتحرك بعض الشحنات في الاتجاه، مما يؤدي إلى توليد تيار كهربائي. يتم إعادة توزيع الشحنات المتبقية بحيث تكون "مراكز الثقل" موجبة و رسوم سلبيةالتحول بالنسبة لبعضها البعض. في الحالة الأخيرةالحديث عن استقطاب المادة. اعتمادًا على أي من هاتين العمليتين (الاستقطاب أو التوصيل الكهربائي) هي السائدة، يتم تقسيم المواد إلى مواد عازلة (جميع الغازات غير المتأينة، وبعض السوائل والمواد الصلبة) وموصلات (المعادن، والكهارل، والبلازما).

الموصلية الكهربائية للعوازل منخفضة جدًا مقارنة بالمعادن. المقاومة الكهربائية للعوازل هي 10 8 -10 17 أوم سم ، المعادن - 10 -6 -10 -4 أوم سم.

الفرق الكمي في التوصيل الكهربائي للعوازل والمعادن الفيزياء الكلاسيكيةحاولت أن أشرح من خلال حقيقة أنه في المعادن توجد إلكترونات حرة، بينما في المواد العازلة، تكون جميع الإلكترونات مرتبطة (تنتمي إلى ذرات فردية) ولا يمزقها المجال الكهربائي، بل يزيحها قليلاً فقط.

نظرية الكم صلبيفسر الفرق في الخواص الكهربائية للمعادن والعوازل من خلال التوزيع المختلف للإلكترونات عبر مستويات الطاقة. في العوازل الكهربائية، الجزء العلوي مملوء بالإلكترونات. مستوى الطاقةيتزامن مع الحد العلوي لأحد النطاقات المسموح بها (في المعادن يقع داخل النطاق المسموح به)، ويتم فصل أقرب المستويات الحرة عن المستويات المملوءة بنطاق محظور، والذي لا تستطيع الإلكترونات التغلب عليه تحت تأثير كهربائي غير قوي للغاية الحقول (انظر نظرية النطاق). يتم تقليل تأثير المجال الكهربائي إلى إعادة توزيع كثافة الإلكترون، مما يؤدي إلى استقطاب العازل.

استقطاب العوازل.تعتمد آليات استقطاب العوازل على طبيعة الرابطة الكيميائية، أي توزيع كثافة الإلكترون في العوازل. في البلورات الأيونية (مثل NaCl)، ينتج الاستقطاب عن إزاحة الأيونات بالنسبة لبعضها البعض (الاستقطاب الأيوني)، وكذلك التشوه قذائف إلكترونيةالأيونات الفردية (الاستقطاب الإلكتروني)، أي مجموع الاستقطابات الأيونية والإلكترونية. في بلورات مع الرابطة التساهمية(على سبيل المثال، الماس)، حيث تكون كثافة الإلكترونات موزعة بالتساوي بين الذرات، فإن الاستقطاب يرجع بشكل رئيسي إلى إزاحة الإلكترونات التي تحمل الرابطة الكيميائية. في ما يسمى بالعوازل القطبية (على سبيل المثال، H2S الصلب)، تمثل مجموعات الذرات ثنائيات أقطاب كهربائية، والتي يتم توجيهها بشكل عشوائي في حالة عدم وجود مجال كهربائي، وفي المجال تكتسب اتجاهًا تفضيليًا. يعد هذا الاستقطاب الاتجاهي نموذجيًا للعديد من السوائل والغازات. ترتبط آلية استقطاب مماثلة بـ "القفز" تحت تأثير المجال الكهربائي للأيونات الفردية من موضع توازن في الشبكة إلى آخر. غالبًا ما يتم ملاحظة هذه الآلية في المواد التي تحتوي على رابطة الهيدروجين(على سبيل المثال، الجليد)، حيث يكون لذرات الهيدروجين عدة مواقع توازن.

يتميز استقطاب العوازل الكهربائية بمتجه الاستقطاب P، الذي يمثل عزم ثنائي القطب الكهربائي لكل وحدة حجم للعازل الكهربائي:

حيث p i هي عزم ثنائي القطب للجسيمات (الذرات والأيونات والجزيئات)، N هو عدد الجزيئات لكل وحدة حجم. يعتمد المتجه P على شدة المجال الكهربائي E. في المجالات الضعيفة Ρ = ε 0 ϰΕ. يُطلق على معامل التناسب ϰ قابلية العزل الكهربائي. في كثير من الأحيان، بدلا من المتجه P، يتم استخدام ناقل الحث الكهربائي (1)

حيث ε هو ثابت العزل الكهربائي، ε 0 هو الثابت الكهربائي. الكميات ϰ و ε هي الخصائص الرئيسية للعازل الكهربائي. في العوازل متباين الخواص (على سبيل المثال، في البلورات غير المكعبة)، يتم تحديد الاتجاه P ليس فقط من خلال اتجاه المجال E، ولكن أيضًا من خلال اتجاه محاور التماثل للبلورة. لذلك، فإن المتجه P سيصنع زوايا مختلفة مع المتجه E اعتمادًا على اتجاه E بالنسبة إلى محاور تماثل البلورة. في هذه الحالة، سيتم تحديد المتجه D من خلال المتجه E باستخدام ليس قيمة واحدة ε، بل عدة (في الحالة العامةستة)، تشكيل موتر ثابت العزل الكهربائي.

العوازل في مجال متناوب.إذا تغير المجال E مع مرور الوقت t، فلن يكون لدى استقطاب العازل الكهربائي الوقت الكافي لمتابعته، حيث لا يمكن أن تحدث عمليات إزاحة الشحنة على الفور. بما أنه يمكن تمثيل أي مجال متناوب كمجموعة من المجالات المتغيرة وفقًا لقانون توافقي، فإنه يكفي دراسة سلوك العازل في المجال E = E 0 sinωt، حيث ω هو تردد المجال المتردد، E 0 هي سعة شدة المجال. وتحت تأثير هذا المجال، سوف يتأرجح D وP أيضًا بشكل متناغم وبنفس التردد. ومع ذلك، يظهر فرق الطور δ بين تذبذبات P و E، والذي يحدث بسبب تأخر الاستقطاب P من المجال E. يمكن تمثيل القانون التوافقي في شكل معقد E = E 0 e iωt، ثم D = D 0 ه iωt، و D 0 = ε(ω) Ε 0. ثابت العزل الكهربائي في هذه الحالة هو كمية معقدة: ε(ω) = ε' + iε''، ε' و ε'' تعتمد على تردد المجال الكهربائي المتناوب ω. قيمه مطلقه

يحدد سعة التذبذب D، والنسبة ε'/ε" = tanδ هي فرق الطور بين التذبذبات D وE. وتسمى القيمة δ زاوية فقدان العزل الكهربائي. في مجال كهربائي ثابت ω = 0، ε" = 0 ، ε' = ε.

في المجالات الكهربائية المتناوبة ترددات عاليةتتميز خصائص العازل بمؤشرات الانكسار n والامتصاص k (بدلاً من ε’ و ε”). الأول يساوي نسبة سرعات الانتشار موجات كهرومغناطيسيةفي عازل وفي فراغ. يميز مؤشر الامتصاص k توهين الموجات الكهرومغناطيسية في العزل الكهربائي. الكميات n، k، ε' و ε" مرتبطة بالعلاقة (2)

استقطاب العوازل في غياب المجال الكهربائي.في عدد العوازل الصلبة(الكهرباء الحرارية، الكهروضوئية، الكهرضغطية، الإلكتريت) يمكن أن يوجد الاستقطاب بدون مجال كهربائي، أي أنه يمكن أن يحدث لأسباب أخرى. وهكذا، في الكهرباء الحرارية، يتم ترتيب الشحنات بشكل غير متماثل بحيث لا تتطابق مراكز ثقل الشحنات ذات الإشارات المعاكسة، أي أن العازل الكهربائي مستقطب تلقائيًا. ومع ذلك، فإن الاستقطاب في الكهرباء الحرارية يظهر فقط عندما تتغير درجة الحرارة، عندما لا يكون لدى الشحنات الكهربائية التي تعوض الاستقطاب الوقت لإعادة ترتيبها. هناك نوع من أنواع الطاقة الكهروضوئية وهي كهروضوئية، يمكن أن يتغير استقطابها التلقائي بشكل كبير تحت تأثيرها تأثيرات خارجية(درجة الحرارة، المجال الكهربائي). في الكهرباء الانضغاطية، يحدث الاستقطاب عندما تتشوه البلورة، وهو ما يرجع إلى خصائصها الهيكل البلوري. يمكن أيضًا ملاحظة الاستقطاب في غياب المجال في بعض المواد مثل الراتنجات والزجاج، والتي تسمى الإلكتريتات.

الموصلية الكهربائية للعوازل صغيرة، ولكنها تختلف دائمًا عن الصفر. يمكن أن تكون حاملات الشحنة المتنقلة في العوازل الكهربائية إلكترونات وأيونات. في الظروف العادية الموصلية الإلكترونيةالعوازل الكهربائية صغيرة مقارنة بالعوازل الأيونية. يمكن أن يكون سبب الموصلية الأيونية عن طريق حركة كل من الأيونات الجوهرية وأيونات الشوائب. ترتبط إمكانية تحرك الأيونات عبر البلورة بوجود عيوب في البلورات. على سبيل المثال، إذا كان هناك شاغر في بلورة، فيمكن أن يشغله أيون مجاور تحت تأثير الحقل، ويمكن للأيون التالي أن ينتقل إلى الشواغر الذي تم تشكيله حديثًا، وما إلى ذلك. ونتيجة لذلك، تحدث حركة الشواغر، مما يؤدي إلى نقل الشحنة عبر البلورة بأكملها. تحدث حركة الأيونات أيضًا نتيجة قفزاتها على طول الفجوات. مع زيادة درجة الحرارة، تزداد الموصلية الأيونية. يمكن أن تساهم الموصلية السطحية بشكل ملحوظ في التوصيل الكهربائي للعازل الكهربائي (انظر الظواهر السطحية).

انهيار العوازل.تتناسب كثافة التيار الكهربائي j خلال العازل الكهربائي مع شدة المجال الكهربائي E (قانون أوم): j = ςE، حيث ς هي التوصيل الكهربائي للعازل الكهربائي. ومع ذلك، تماما حقول قويةيزداد التيار بشكل أسرع مما هو عليه وفقًا لقانون أوم. عند قيمة حرجة معينة لـ E، انهيار كهربائيعازل. القيمة E pr تسمى قوة العزل الكهربائي للعازل. أثناء الانهيار، يتدفق كل التيار تقريبًا عبر قناة ضيقة (انظر الحبل الحالي). في هذه القناة، تصل j إلى قيم كبيرة، مما قد يؤدي إلى تدمير العازل الكهربائي: يتم تشكيل ثقب من خلال أو صهر العازل من خلال القناة. قد تتسرب القناة التفاعلات الكيميائية; على سبيل المثال، يتم ترسيب الكربون في العوازل العضوية، ويتم ترسيب المعدن في البلورات الأيونية (معدنة القناة)، وما إلى ذلك. يتم تسهيل الانهيار من خلال عدم التجانس الموجود دائمًا في العازل الكهربائي، لأنه في أماكن عدم التجانس، يمكن أن يزيد المجال E محليًا.

في العوازل الصلبة، تتميز الأعطال الحرارية والكهربائية. أثناء الانهيار الحراري، مع زيادة j، تزداد كمية الحرارة المنطلقة في العازل الكهربائي، وبالتالي تزيد درجة حرارة العازل الكهربائي، مما يؤدي إلى زيادة عدد حاملات الشحنة n وانخفاض المقاومة الكهربائية ρ. أثناء الانهيار الكهربائي، مع زيادة المجال، يزداد توليد حاملات الشحنة تحت تأثير المجال وينخفض ​​أيضًا ρ.

القوة الكهربائية للعوازل السائلة درجة قويةيعتمد على نقاء السائل. إن وجود الشوائب والملوثات يقلل بشكل كبير من Epr بالنسبة للعوازل السائلة المتجانسة النقية، فإن Epr قريب من Epr للعوازل الصلبة. يرتبط الانهيار في الغاز بتأين التأثير ويتجلى في شكل تفريغ كهربائي.

الخصائص غير الخطية للعوازل الكهربائية. الاعتماد الخطي P = ε 0 ϰE صالحة فقط للحقول E التي تكون أقل بكثير من الحقول داخل البلورات E cr (E cr بترتيب 10 8 فولت / سم). لأن ه العلاقات العامة<< Е кр, то в большинстве диэлектриков не удаётся наблюдать нелинейную зависимость Р(Е) в постоянном электрическом поле. Исключение составляют сегнетоэлектрики, в которых в сегнетоэлектрической области и вблизи точек фазовых переходов наблюдается сильная нелинейная зависимость Р(Е). При высоких частотах электрическая прочность диэлектрика повышается, поэтому нелинейные свойства любых диэлектриков проявляются в ВЧ-полях больших амплитуд. В частности, в луче лазера могут быть созданы электрические поля напряжённостью порядка 10 8 В/см, в которых становятся существенными нелинейные свойства диэлектрика, что позволяет осуществить преобразование частоты света, самофокусировку света и другие нелинейные эффекты (смотри Нелинейная оптика).

تطبيق العوازل.تستخدم المواد العازلة في المقام الأول كمواد عازلة للكهرباء. تُستخدم الكهرباء الانضغاطية لتحويل الإشارات الميكانيكية (الإزاحات والتشوهات والاهتزازات الصوتية) إلى إشارات كهربائية والعكس (انظر محول الطاقة الكهرضغطية)؛ الكهرباء الحرارية - ككاشفات حرارية للإشعاعات المختلفة، وخاصة الأشعة تحت الحمراء؛ تُستخدم أيضًا المواد الكهروضوئية، وهي أيضًا كهرضغطية وكهروضوئية، كمواد مكثفة (بسبب ثابت العزل الكهربائي العالي)، بالإضافة إلى العناصر غير الخطية وعناصر الذاكرة في مجموعة متنوعة من الأجهزة. معظم المواد البصرية هي مواد عازلة.

مضاءة : فريليك جي نظرية العوازل. م، 1960؛ هيبل A.R. العوازل والأمواج. م، 1960؛ فاينمان ر.، لايتون ر.، ساندز م. فاينمان يحاضر في الفيزياء. م، 1966. العدد. 5: الكهرباء والمغناطيسية. كلاشينكوف إس جي كهرباء. الطبعة الخامسة. م، 1985.

A. P. Levanyuk، D. G. Sannikov.