Dielektryki polarne i niepolarne

Zgodnie z poglądami fizyki klasycznej dielektryki zasadniczo różnią się od przewodników, ponieważ w normalnych warunkach nie ma w nich swobodnych ładunków elektrycznych. Całkowity ładunek cząstek tworzących cząsteczki dielektryczne wynosi zero. Nie oznacza to jednak wcale, że cząsteczki tych substancji nie są zdolne do wykazywania właściwości elektrycznych.

Wszystkie znane dielektryki liniowe można podzielić na dwie duże grupy: dielektryki polarne i dielektryki niepolarne. Podział ten wprowadza się ze względu na różnice w mechanizmach polaryzacji cząsteczek każdego typu dielektryka. W rzeczywistości mechanizm polaryzacji okazuje się niezwykle ważnym aspektem w badaniu zarówno fizycznych i chemicznych właściwości dielektryków, jak iw badaniu ich właściwości elektrycznych.

Dielektryki niepolarne

Dielektryki niespolaryzowane są również nazywane dielektrykami neutralnymi, ponieważ cząsteczki, z których składają się te dielektryki, różnią się zbieżnością środków ciężkości znajdujących się w nich ładunków ujemnych i dodatnich.W rezultacie okazuje się, że cząsteczki dielektryków niespolaryzowanych nie mają własnego momentu elektrycznego, jest on równy zeru. A przy braku zewnętrznego pola elektrycznego ładunki dodatnie i ujemne cząsteczek takich substancji są ułożone symetrycznie.

Jeśli zewnętrzne pole elektryczne zostanie przyłożone do niespolaryzowanego dielektryka, wówczas dodatni i ujemny ładunek w cząsteczkach zostaną przesunięte z ich pierwotnego położenia równowagi, cząsteczki staną się dipolami, których momenty elektryczne będą teraz proporcjonalne do siły pola elektrycznego pole zostanie do nich przyłożone i będzie skierowane równolegle do pola.

Przykładami niespolaryzowanych dielektryków, które są z powodzeniem stosowane dzisiaj jako materiały elektroizolacyjne, są: polietylen, polistyren, węglowodory, ropopochodne oleje izolacyjne itp. Również jasnymi przedstawicielami cząsteczek niepolarnych są na przykład azot, dwutlenek węgla, metan itp. Pan.

Dielektryki niepolarne, ze względu na ich niskie wartości tangensa strat dielektrycznych, są szeroko stosowane jako dielektryki o wysokiej częstotliwości w kondensatorach, takich jak K78-2.

Dielektryki polarne

W dielektrykach polarnych, które są również nazywane dielektrykami dipolowymi, cząsteczki mają swój własny moment elektryczny, to znaczy, że ich cząsteczki są polarne. Powodem jest to, że cząsteczki dielektryków polarnych mają budowę asymetryczną, więc środki masy ładunków ujemnych i dodatnich w cząsteczkach takich dielektryków nie pokrywają się.

Jeżeli w polimerze niepolarnym część atomów wodoru zostanie zastąpiona atomami innych pierwiastków lub rodnikami niewęglowodorowymi, to otrzymamy tylko dielektryk polarny (dipol), gdyż symetria zostanie złamana w wyniku takiego wymiana. Określając polarność substancji na podstawie jej wzoru chemicznego, badacz musi oczywiście mieć pojęcie o strukturze przestrzennej jej cząsteczek.

Gdy nie ma zewnętrznego pola elektrycznego, osie dipoli molekularnych są zorientowane dowolnie w wyniku ruchu termicznego, tak że na powierzchni dielektryka iw każdym elemencie jego objętości ładunek elektryczny wynosi średnio zero. Jednak po wprowadzeniu dielektryka w pole zewnętrzne następuje częściowa orientacja dipoli molekularnych, w wyniku czego na powierzchni dielektryka pojawiają się nieskompensowane makroskopowo połączone ładunki, tworząc pole skierowane do pola zewnętrznego.

Przykłady dielektryków polarnych obejmują: węglowodory chlorowane, żywice epoksydowe i fenolowo-formaldehydowe, związki krzemu i krzemu itp. Na przykład cząsteczki wody i alkoholu są również godnymi uwagi przykładami cząsteczek polarnych. Dielektryki polarne są szeroko stosowane w różnych dziedzinach techniki, takich jak piezoelektryk i ferroelektryk, optyka, optyka nieliniowa, elektronika, akustyka itp.