ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -
დიელექტრიკი (იზოლატორი) — მასალა, რომელიც ცუდად ატარებს ან საერთოდ არ ატარებს ელექტრო დენს. ელექტრული მუხტის თავისუფალი მატარებლების კონცენტრაცია დიელექტრიკებში არ აღემატება 108 სმ−3. დიელექტრიკის ძირითადი თვისება მდგომარეობს იმაში რომ მას შეუძლია პოლარიზება გარე ელექტრულ ველში. მყარი სხეულის ზონური თეორიის მიხედვით დიელექტრიკი — არის ნივთიერება 3 ელექტრონ-ვოლტზე მეტი აკრძალული ზონით სიფართით.
ფიზიკური თვისებები
პირობითად გამტარებს მიაკუთვნებენ მასალებს კუთრი ელექტრული წინაღობით ρ < 10−5 ომი·მ, ხოლო დიელექტრიკებს — მასალებს, რომლებსაც ρ > 108 ომი·მ. ამასთან აღსანიშნავია, რომ კუთრი ელექტრული წინაღობა კარგი გამტარებისათვის შეიძლება შეადგენდეს მხოლოდ 10−8 ომი·მ, ხოლო კარგი დიელექტრიკებისათვის აღემატება 1016 ომს·მ. ნახევარგამტარების კუთრი წინაღობა მასალების აღნაგობისა და შემადგენლობის მიხედვით, ასევე მათი ექსპლუატაციის პირობების მიხედვით შეიძლება იცვლებოდეს 10−5—108 ომი·მ. საზღვრებში. ელექტრული დენის კარგი გამტარები არიან ლითონები. 105 ქიმიური ელემენტიდან მხოლოდ ოცდახუთი არის არალითონი, ამასთან ოცი მათგანი ავლენს ნახევარგამტარის თვისებებს. მაგრამ ელემენტარული ნივთიერებების გარდა არსებობენ ათასობით ქიმიური ნაერთები, შენადნობები ან კომპოზიციები გამტარების, ნახევარგამტარების და დიელექტრიკების თვისებებით. სხვადასხვა კლასის მასალებისათვის კუთრი წინაღობის ზუსტი საზღვარის გავლება ძალიან ძნელია. მაგალითად, ბევრი ნახევარგამტარი დაბალი ტემპერატურისას იქცევიან როგორც დიელექტრიკები. ამასთან დიელექტრიკებმა გაცხელებისას შეიძლება ნახევარგამტარების თვისებები გამოავლინონ. ხარისხობრივი განსხვავება მდგომარეობს იმაში, რომ ლითონებისათვის გამტარობის მდგომარეობა არის ძირითადი, ხოლო ნახევარგამტარებისთვის და დიელექტრიკებისთვის აღზნებულ მდგომარეობა.
რადიოტექნიკის განვითარებამ მოითხოვა ისეთი მასალების შექმნა, რომლებშიც სპეციფიკური მაღალსიხშირული თვისებები შეეხამება საჭირო ფიზიკო-მექანიკურ პარამეტრებს. ასეთ მასალებს უწოდებენ მაღალსიხშირიანს. მასალის ელექტრული, მგნიტური და მექანიკური თვისებების გასაგებად, ასევე დაბერების მიზეზებისა საჭიროა მათი ქიმიური და ფაზური შემადგენლობისა, ატომური სტრუქტურისა და სტრუქტურული დეფექტების ცოდნა.
დეიონიზირებული წყლის კუთრი წინაღობა (იხ. ასევე ბიდისტილატი) — 10-20 მომი·სმ.
პარამეტრები
ფიზიკურ პარამეტრად, რომელიც ახასიათებს დიელექტრიკს, წარმოადგენს დიელექტრიკული შეღწევადობა. დიელექტრიკული შეღწევადობას შეიძლება ჰქონდეს დისპერსია.
მაგალითები
დიელექტრიკებს მიეკუთვნება
ჰაერი და სხვა აირები, მინა, სხვადასხვა ფისები, პლასტმასები, რეზინის ბევრი სახეობა.
მთელი რიგი დიელექტრიკებისა ავლენენ საინტრესო ფიზიკურ თვისებებს. მათ მიეკუთვნებიან ელექტრეტები, პიეზოელექტრიკები, პიროელექტრიკები, სეგნეტოელასტიკები, სეგნეტოელექტრიკები, სეგნეტოელექტრული რელაქსორები და სეგნეტომაგნეტიკები.
გამოყენება
დიელექტრიკების გამოყენებისას — ელექტროტექნიკური მასალების ერთ-ერთ ფართო კლასისა - საკმაოდ მკვეთრად განისაზღვრა ამ მასალების როგორც პასიური ისე აქტიური თვისებების გამოყენების საჭიროება.
დიელექტრიკები გამოიყენებენ არა მარტო იზოლაციური მასალები.
დიელექტრიკების პასიური თვისებები
დიელექტრიკული მასალების პასიური თვისებები გამოიყენება,როდესაც მათ გამოიყენებენ როგორც ელექტროიზოლაციურ მასალებს და ჩვეულებრივი ტიპის კონდენსატორების დიელექტრიკებად. ელექტროიზოლაციურ მასალებს უწოდებენ დიელექტრიკებს, რომლებიც არ უშვებენ ელექტრული მუხტების გაჟონვა გატარებას, ანუ მათი საშუალებით ანცალკევებენ ერთმანეთისგან ელექტრულ წრედებს ან დანადგარის, აპარატის ან ხელსაწყოს დენის გამტარ ნაწილებს, იმ ნაწილებისაგან სადაც დენი არ გადის მაგრამ დენს ატარებს (მაგალითად: კორპუსი, მიწა და ა.შ.). ამ შემთხვევაში მასალის დიელეტრიკული შეღწევადობა არ თამაშობს განსაკუთრებულ როლს ან ის უნდა იყოს რაც შეიძლება ნაკლები, რათა სქემებში არ შეიტანის პარაზიტული მოცულობები. თუ მასალა გამოიყენება როგორც გარკვეული მოცულობის კონდენსატორის დიელექტრიკი და უმცირესი ზომების, მაშინ სხვა ერთნაირ პირობებში სასურველია, რომ ეს მასალა ფლობდეს დიდ დიელექტრიკულ შეღწევადობას.
დიელექტრიკების აქტიური თვისებები
აქტიურ (მართვად) დიელექტრიკებს წარმოადგენენ სეგნეტოელექტრიკები, პიეზოელექტრიკები, პიროელექტრიკები, ელექტროლუმინოფორები, ლაზერულ ტექნიკაში გამომსხივებლების და ჩამკეტების მასალები, ელექტრეტები და ა.შ.
იხ. ვიდეო - ელექტრული ველი დიელექტრიკებში, ორგვარი დიელექტრიკი-ინგა შამუგია
დიელექტრიკული რეზონატორი
მთავარი სტატია: დიელექტრიკული რეზონატორი
დიელექტრიკული რეზონატორის ოსცილატორი (DRO) არის ელექტრონული კომპონენტი, რომელიც ავლენს პოლარიზაციის პასუხის რეზონანსს სიხშირეების ვიწრო დიაპაზონში, ზოგადად მიკროტალღურ ზოლში. იგი შედგება კერამიკის "პუკისგან", რომელსაც აქვს დიდი დიელექტრიკული მუდმივი და დაბალი გაფრქვევის ფაქტორი. ასეთი რეზონატორები ხშირად გამოიყენება ოსცილატორის წრეში სიხშირის მითითების უზრუნველსაყოფად. დაუცველი დიელექტრიკული რეზონატორი შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც დიელექტრიკული რეზონატორის ანტენა (DRA).
BST თხელი ფილმები
2002 წლიდან 2004 წლამდე შეერთებული შტატების არმიის კვლევითი ლაბორატორია (ARL) აწარმოებდა კვლევას თხელი ფირის ტექნოლოგიაზე. ბარიუმის სტრონციუმის ტიტანატი (BST), ფეროელექტრული თხელი ფილმი, შესწავლილი იყო რადიოსიხშირული და მიკროტალღური კომპონენტების წარმოებისთვის, როგორიცაა ძაბვით კონტროლირებადი ოსცილატორები, რეგულირებადი ფილტრები და ფაზის გადამრთველები.
კვლევა იყო ძალისხმევის ნაწილი, მიეწოდებინა არმიას მაღალი რეგულირებადი, მიკროტალღური თავსებადი მასალები ფართოზოლოვანი ელექტრული ველის რეგულირებადი მოწყობილობებისთვის, რომლებიც მუდმივად მუშაობენ ექსტრემალურ ტემპერატურაზე. ამ ნამუშევარმა გააუმჯობესა ბარიუმის სტრონციუმის ტიტანატის მოცულობითი რეგულირება, რომელიც არის თხელი ფირის გამაძლიერებელი ელექტრონიკის კომპონენტებისთვის.
2004 წლის კვლევით ნაშრომში, აშშ-ის ARL-ის მკვლევარებმა გამოიკვლიეს, თუ როგორ შეუძლია მიმღებ დოპანტების მცირე კონცენტრაციამ მკვეთრად შეცვალოს ფეროელექტრული მასალების თვისებები, როგორიცაა BST.
მკვლევარებმა BST თხელი ფენები მაგნიუმით "დოპინგეს", შედეგის "სტრუქტურის, მიკროსტრუქტურის, ზედაპირის მორფოლოგიის და ფილმის/სუბსტრატის შემადგენლობის ხარისხის" ანალიზის შედეგად. Mg დოპირებული BST ფილმებმა აჩვენეს "გაუმჯობესებული დიელექტრიკული თვისებები, დაბალი გაჟონვის დენი და კარგი რეგულირება", რაც იმსახურებს მიკროტალღურ რეგულირებად მოწყობილობებში გამოყენების პოტენციალს.
რამდენიმე პრაქტიკული დიელექტრიკა
დიელექტრიკული მასალები შეიძლება იყოს მყარი, სითხე ან აირი. (მაღალი ვაკუუმი ასევე შეიძლება იყოს სასარგებლო, თითქმის უდანაკარგო დიელექტრიკი, მიუხედავად იმისა, რომ მისი ფარდობითი დიელექტრიკული მუდმივი მხოლოდ ერთიანობაა.)
მყარი დიელექტრიკები, ალბათ, ყველაზე ხშირად გამოყენებული დიელექტრიკებია ელექტროტექნიკაში და ბევრი მყარი ძალიან კარგი იზოლატორია. ზოგიერთი მაგალითი მოიცავს ფაიფურს, მინას და პლასტმასის უმეტესობას. ჰაერი, აზოტი და გოგირდის ჰექსაფტორიდი არის სამი ყველაზე ხშირად გამოყენებული აირისებრი დიელექტრიკა.
სამრეწველო საიზოლაციო მასალები, როგორიცაა Parylene, უზრუნველყოფს დიელექტრიკულ ბარიერს სუბსტრატსა და მის გარემოს შორის.
მინერალური ზეთი ფართოდ გამოიყენება ელექტრული ტრანსფორმატორების შიგნით, როგორც თხევადი დიელექტრიკი და გაგრილების დასახმარებლად. დიელექტრიკული სითხეები უფრო მაღალი დიელექტრიკული მუდმივებით, როგორიცაა ელექტრო კლასის აბუსალათინის ზეთი, ხშირად გამოიყენება მაღალი ძაბვის კონდენსატორებში, რათა თავიდან აიცილონ კორონას გამონადენი და გაზარდონ ტევადობა.
იმის გამო, რომ დიელექტრიკები ეწინააღმდეგებიან ელექტროენერგიის ნაკადს, დიელექტრიკის ზედაპირმა შეიძლება შეინარჩუნოს ჭარბი ელექტრული მუხტი. ეს შეიძლება მოხდეს შემთხვევით დიელექტრიკის გახეხვისას (ტრიბოელექტრული ეფექტი). ეს შეიძლება იყოს სასარგებლო, როგორც ვან დე გრაფის გენერატორში ან ელექტროფორში, ან შეიძლება იყოს პოტენციურად დესტრუქციული, როგორც ელექტროსტატიკური გამონადენის შემთხვევაში.
სპეციალურად დამუშავებულ დიელექტრიკებს, რომლებსაც ელექტრიტები ეწოდებათ (რომელიც არ უნდა აგვერიოს ფეროელექტრიკებთან), შეიძლება შეინარჩუნონ ზედმეტი შიდა მუხტი ან "გაყინული" პოლარიზაცია. ელექტროტებს აქვთ ნახევრად მუდმივი ელექტრული ველი და არის მაგნიტების ელექტროსტატიკური ექვივალენტი. ელექტრებს აქვს მრავალი პრაქტიკული გამოყენება სახლში და ინდუსტრიაში.
ზოგიერთ დიელექტრიკს შეუძლია წარმოქმნას პოტენციური განსხვავება, როდესაც ექვემდებარება მექანიკურ სტრესს, ან (ექვივალენტურად) შეცვალოს ფიზიკური ფორმა, თუ გარე ძაბვა გამოიყენება მასალაზე. ამ თვისებას პიეზოელექტრობა ეწოდება. პიეზოელექტრული მასალები ძალიან სასარგებლო დიელექტრიკების კიდევ ერთი კლასია.
ზოგიერთი იონური კრისტალები და პოლიმერული დიელექტრიკები ავლენენ სპონტანურ დიპოლურ მომენტს, რომელიც შეიძლება შეიცვალოს გარედან გამოყენებული ელექტრული ველით. ამ ქცევას ფეროელექტრული ეფექტი ეწოდება. ეს მასალები ანალოგიურია ფერომაგნიტური მასალების ქცევის გარედან დაყენებულ მაგნიტურ ველში. ფეროელექტრო მასალებს ხშირად აქვთ ძალიან მაღალი დიელექტრიკული მუდმივები, რაც მათ საკმაოდ გამოსადეგს ხდის კონდენსატორებისთვის.
იხ.ვიდეო - Dielectrics in capacitors | Circuits | Physics | Khan Academy
Комментариев нет:
Отправить комментарий