유전체의 기본 전기적 특성. 유전체란 무엇이며 어디에 사용됩니까? 유전 특성

작용 특성에 따른 모든 액체 및 고체 물질 정전기장도체, 반도체로 구분됩니다. 유전체.

유전체(절연체)– 전기를 제대로 전도하지 않거나 전혀 전도하지 않는 물질. 유전체에는 공기, 일부 가스, 유리, 플라스틱, 다양한 수지 및 다양한 유형의 고무가 포함됩니다.

유리나 에보나이트와 같은 재료로 만들어진 중성 물체를 전기장에 놓으면 양전하를 띤 물체와 음전하를 띠는 물체 모두에 대한 인력을 관찰할 수 있지만 훨씬 약합니다. 그러나 그러한 신체를 여러 개로 나누면 전기장그들의 부분은 몸 전체처럼 중립적입니다.

따라서, 그러한 몸체에는 자유 전하 입자가 없으며,외부의 영향으로 몸 안에서 움직일 수 있는 능력 전기장. 자유 전하 입자를 포함하지 않는 물질을 물질이라고 합니다. 유전체 또는 절연체.

대전된 몸체에 대한 방전된 유전체의 매력은 다음과 같은 능력으로 설명됩니다. 양극화.

양극화– 외부 전기장의 영향으로 원자, 분자 또는 결정 내부의 결합 전하가 변위되는 현상. 가장 간단한 양극화의 예– 중성 원자에 대한 외부 전기장의 작용. 외부 전기장에서 음전하 껍질에 작용하는 힘은 양극 코어에 작용하는 힘과 반대 방향으로 향합니다. 이러한 힘의 영향으로 전자 껍질은 핵에 비해 약간 이동되어 변형됩니다. 원자는 일반적으로 중성을 유지하지만 그 안에 있는 양전하와 음전하의 중심은 더 이상 일치하지 않습니다. 이러한 원자는 쌍극자라고 불리는 반대 부호의 두 개의 동일한 크기 점 전하 시스템으로 간주될 수 있습니다.

반대 부호의 전하를 갖는 두 개의 금속판 사이에 유전체판을 놓으면 외부 전기장의 영향을 받아 유전체의 모든 쌍극자는 음전하를 띠는 양전하를 띠고 양전하를 띠는 판을 향하는 음전하를 띠게 됩니다. 유전판은 일반적으로 중립을 유지합니다.그러나 그 표면은 반대 기호의 묶인 전하로 덮여 있습니다.

전기장에서는 유전체 표면의 분극 전하가 외부 전기장과 반대 방향의 전기장을 생성합니다. 결과적으로 유전체의 전계 강도는 감소하지만 0이 되지는 않습니다.

균질 유전체에서 전기장의 강도 E에 대한 진공에서의 전기장의 강도 E 0의 비율은 다음과 같습니다. 물질의 유전 상수 ɛ:

ɛ = E 0 / E

유전 상수 ɛ를 갖는 매질에서 두 점 전하가 상호 작용할 때 전계 강도가 ɛ배 감소하면 쿨롱 힘도 ɛ배 감소합니다.

F e = k (q 1 q 2 / ɛr 2)

유전체는 외부 전기장을 약화시킬 수 있습니다. 이 속성은 커패시터에 사용됩니다.

커패시터- 이것 가전제품전하 축적을 위해. 가장 간단한 커패시터는 유전층으로 분리된 두 개의 평행한 금속판으로 구성됩니다. 동일한 크기와 반대 부호의 전하를 플레이트에 부여할 때 +q 및 –q강판 사이에 일정한 강도의 전기장이 생성됩니다. 이자형. 플레이트 외부에서는 반대로 대전된 플레이트로 향하는 전기장의 작용이 상호 보상되며 전계 강도는 0입니다. 전압 유플레이트 사이의 전하량은 한 플레이트의 전하량에 정비례하므로 전하율은 큐전압에 유

C=q/U

모든 전하 값에서 커패시터의 상수 값입니다. 큐.태도야 와 함께커패시터의 커패시턴스라고합니다.

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유전율차이가 있을 수 있습니다.

많은 유전체가 흥미로운 물리적 특성을 나타냅니다.

모래밭

  • 자연과학과 과학기술효과 가상펀드 “Effective Physics”

위키미디어 재단.

2010.

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서적

  • 유전체와 파동, A. R. Hippel. 유전체 분야의 유명한 연구원인 독자들의 관심을 끌었던 논문의 저자인 미국 과학자 A. Hippel은 정기 간행물과 다음과 같은 잡지에 반복적으로 등장했습니다.
  • 레이저 방사선이 고분자 재료에 미치는 영향. 과학적 기초와 응용 문제. 2 권의 책. 제 1권. 고분자 재료. 폴리머 유전체에 대한 레이저 작용의 과학적 기초, B. A. Vinogradov, K. E. Perepelkin, G. P. Meshcheryakova. 제안된 책에는 구조와 기본 열 및 광학적 성질 고분자 재료, 그들에 대한 영향의 메커니즘 레이저 방사선적외선, 가시광선...

유전체는 실제로 전류가 통과하는 것을 허용하지 않는 재료 또는 물질입니다. 이 전도성은 다음으로 인해 발생합니다. 소량전자와 이온. 이러한 입자는 고온 특성이 달성될 때만 비전도성 물질로 형성됩니다. 이 기사에서는 유전체가 무엇인지 설명합니다.

설명

각 전자 또는 무선 도체, 반도체 또는 대전된 유전체는 자체적으로 전류를 전달하지만 유전체의 특성은 고전압 550V 이상에서는 작은 전류가 흐릅니다. 유전체의 전류는 특정 방향(양수 또는 음수)으로의 하전 입자의 이동입니다.

전류의 종류

유전체의 전기 전도도는 다음을 기반으로 합니다.

  • 흡수 전류는 유전체에 흐르는 전류입니다. DC평형 상태에 도달할 때까지 전원을 켜고 전압을 가할 때와 끌 때 방향을 바꿉니다. ~에 교류유전체의 장력은 전기장이 작용하는 동안 내내 존재하게 됩니다.
  • 전자 전도도는 장의 영향을 받는 전자의 이동입니다.
  • 이온 전도도는 이온의 이동입니다. 전해질 용액(염, 산, 알칼리 및 많은 유전체)에서 발견됩니다.
  • 몰리온 전기 전도도는 몰리온이라고 불리는 하전 입자의 움직임입니다. 콜로이드 시스템, 유제 및 현탁액에서 발견됩니다. 전기장에서 몰리온이 움직이는 현상을 전기영동이라고 합니다.

집합 상태에 따라 분류되며, 화학적 성질. 전자는 고체, 액체, 기체 및 응고로 구분됩니다. 화학적 성질에 따라 유기, 무기, 유기원소 재료로 구분됩니다.

집계 상태에 따르면:

  • 가스의 전기 전도성.기체 물질은 전류 전도성이 상당히 낮습니다. 이는 외부 및 내부, 전자 및 이온 요인(X선 및 방사성 방사선, 분자 및 하전 입자의 충돌, 열 요인)의 영향으로 인해 나타나는 자유 하전 입자가 있을 때 발생할 수 있습니다.
  • 액체 유전체의 전기 전도성.의존성 요인: 분자 구조, 온도, 불순물, 전자 및 이온의 큰 전하 존재. 액체 유전체의 전기 전도성은 수분과 불순물의 존재 여부에 따라 크게 달라집니다. 극성 물질의 전기 전도성은 이온이 해리된 액체를 사용하여 생성됩니다. 극성 액체와 비극성 액체를 비교할 때 전자가 전도성 면에서 분명한 이점을 가지고 있습니다. 불순물이 있는 액체를 청소하면 전도 특성이 감소하는 데 도움이 됩니다. 전도도와 온도가 증가하면 점도가 감소하여 이온 이동도가 증가합니다.
  • 고체 유전체.전기 전도도는 하전된 유전체 입자와 불순물의 이동에 의해 결정됩니다. 강한 전류장에서는 전기 전도성이 드러납니다.

유전체의 물리적 특성

재료의 비저항이 10-5 Ohm*m 미만인 경우 도체로 분류될 수 있습니다. 108 Ohm*m을 초과하는 경우 - 유전체. 저항률이 여러 번 발생하는 경우가 있을 수 있습니다. 더 많은 저항지휘자. 10-5-108 Ohm*m 범위에는 반도체가 있습니다. 금속 재료는 우수한 전류 전도체입니다.

전체 주기율표 중 비금속으로 분류되는 원소는 25개에 불과하며 그 중 12개는 반도체 성질을 갖고 있다. 그러나 물론 표에 있는 물질 외에도 더 많은 합금, 조성 또는 화학물질도체, 반도체 또는 유전체의 특성을 갖습니다. 이를 바탕으로 다양한 물질의 값과 저항 사이에 명확한 선을 긋는 것은 어렵습니다. 예를 들어, 온도 계수가 감소하면 반도체는 유전체처럼 동작합니다.

애플리케이션

비전도성 재료의 사용은 가장 널리 사용되는 전기 부품 중 하나이기 때문에 매우 광범위합니다. 능동 및 수동 형태의 속성으로 인해 사용할 수 있다는 것이 매우 분명해졌습니다.

수동 형태에서는 유전체의 특성이 전기 절연 재료에 사용됩니다.

활성 형태에서는 강유전체뿐만 아니라 레이저 이미터용 재료에도 사용됩니다.

기본 유전체

일반적으로 발생하는 유형은 다음과 같습니다.

  • 유리.
  • 고무.
  • 기름.
  • 아스팔트.
  • 도자기.
  • 석영.
  • 공기.
  • 다이아몬드.
  • 정수.
  • 플라스틱.

액체 유전체란 무엇입니까?

이러한 유형의 분극은 전류 분야에서 발생합니다. 액체 비전도성 물질은 재료를 붓거나 함침시키는 기술에 사용됩니다. 액체 유전체에는 3가지 등급이 있습니다.

석유 오일은 약간 점성이 있고 대부분 비극성입니다. 그들은 종종 고전압 장비, 즉 고전압 물에 사용됩니다. 비극성 유전체이다. 케이블 오일은 최대 40kV의 전압을 갖는 절연지 와이어 함침과 120kV 이상의 전류를 갖는 금속 기반 코팅에 적용됩니다. 변압기 오일은 커패시터 오일보다 더 순수한 구조를 가지고 있습니다. 이러한 유형의 유전체는 아날로그 물질 및 재료에 비해 높은 비용에도 불구하고 생산에 널리 사용됩니다.

합성 유전체란 무엇입니까? 현재 염소화 탄소를 기반으로 생산되기 때문에 독성이 높아 거의 모든 곳에서 금지되어 있습니다. 그리고 유기 실리콘을 기반으로 한 액체 유전체는 안전하고 환경 친화적입니다. 이 유형은 금속 녹을 일으키지 않으며 흡습성이 낮습니다. 유기불소 화합물을 함유한 액화 유전체가 있는데, 이는 불연성, 열적 특성 및 산화 안정성으로 인해 특히 인기가 높습니다.

마지막 유형은 식물성 기름입니다. 그들은 약한 극성 유전체이며 아마, 피마자, 텅 및 대마를 포함합니다. 피마자유는 매우 뜨겁기 때문에 종이 축전기에 사용됩니다. 나머지 오일은 증발 가능합니다. 증발은 자연 증발이 아니라 중합이라는 화학 반응에 의해 발생합니다. 에나멜과 페인트에 적극적으로 사용됩니다.

결론

이 기사에서는 유전체가 무엇인지 자세히 논의했습니다. 언급되었다 다양한 유형그리고 그들의 속성. 물론, 그들의 특성의 미묘함을 이해하기 위해서는 그들에 대한 물리학 섹션을 더 깊이 연구해야 할 것입니다.

유전체, 전기를 제대로 전도하지 않는 물질. "유전체"라는 용어는 정전기장이 침투하는 물질을 지칭하기 위해 M. Faraday에 의해 도입되었습니다. 어떤 물질의 전기장에 놓이면 전자와 원자핵이 분야의 힘을 경험해 보세요. 결과적으로 일부 전하가 방향을 향해 이동하여 전류가 생성됩니다. 나머지 전하는 재분배되어 양전하와 음전하의 "무게 중심"이 서로 상대적으로 이동합니다. 후자의 경우 물질의 분극을 말합니다. 두 가지 과정(분극 또는 전기 전도도) 중 어느 것이 우세한가에 따라 물질은 유전체(모두 비이온화 가스, 일부 액체 및 고체)와 전도체(금속, 전해질, 플라즈마)로 구분됩니다.

유전체의 전기 전도성은 금속에 비해 매우 낮습니다. 유전체의 전기 저항률은 10 8 -10 17 Ohm cm, 금속 - 10 -6 -10 -4 Ohm cm입니다.

유전체와 금속의 전기 전도도의 정량적 차이 고전물리학금속에는 자유 전자가 있고 유전체에는 모든 전자가 묶여 있고 (개별 원자에 속함) 전기장이 찢어지지 않고 약간만 변위된다는 사실로 설명하려고했습니다.

고체의 양자 이론은 에너지 준위에 따른 전자 분포의 차이에 따른 금속과 유전체의 전기적 특성의 차이를 설명합니다. 유전체에서 전자로 채워진 상위 에너지 준위는 허용된 밴드 중 하나의 상위 경계와 일치하며(금속에서는 허용된 밴드 내부에 있음) 가장 가까운 자유 준위는 전자가 허용할 수 없는 금지된 밴드로 채워진 에너지 준위와 분리됩니다. 너무 강하지 않은 전기장의 영향으로 극복됩니다 (밴드 이론 참조). 전기장의 효과는 전자 밀도의 재분배로 감소되어 유전체의 분극을 초래합니다.

유전체의 분극.유전체의 분극 메커니즘은 화학적 결합의 특성, 즉 유전체의 전자 밀도 분포에 따라 달라집니다. 이온 결정(예: NaCl)에서 분극은 서로에 대한 이온의 이동(이온 분극)과 개별 이온의 전자 껍질 변형(전자 분극)의 결과입니다. 그리고 전자 분극. 전자 밀도가 원자 사이에 고르게 분포되어 있는 공유 결합이 있는 결정(예: 다이아몬드)에서 분극은 주로 화학 결합을 수행하는 전자의 변위로 인해 발생합니다. 소위 극성 유전체(예: 고체 H 2 S)에서 원자 그룹은 전기장이 없을 때 무작위로 배향되는 전기 쌍극자를 나타내며, 전기장에서는 우선적인 배향을 얻습니다. 이러한 방향성 분극은 많은 액체와 기체에서 일반적으로 나타납니다. 유사한 분극 메커니즘은 격자의 한 평형 위치에서 다른 평형 위치로 개별 이온의 전기장의 영향을 받는 "점프"와 관련됩니다. 이 메커니즘은 수소 원자가 여러 평형 위치를 갖는 수소 결합이 있는 물질(예: 얼음)에서 특히 자주 관찰됩니다.

유전체의 분극은 유전체의 단위 부피당 전기 쌍극자 모멘트를 나타내는 분극 벡터 P를 특징으로 합니다.

여기서 p i는 입자(원자, 이온, 분자)의 쌍극자 모멘트이고, N은 단위 부피당 입자 수입니다. 벡터 P는 전기장 강도 E에 따라 달라집니다. 약한 필드에서는 Ρ = ε 0 ϰΕ입니다. 비례 계수 ϰ를 유전 감수성이라고 합니다. 종종 벡터 P 대신 전기 유도 벡터가 사용됩니다(1).

여기서 ε은 유전 상수이고, ε 0은 전기 상수입니다. 수량 ϰ 및 ε은 유전체의 주요 특성입니다. 이방성 유전체(예: 비입방체 결정)에서 방향 P는 필드 E의 방향뿐만 아니라 결정의 대칭축 방향에 의해서도 결정됩니다. 따라서 벡터 P는 결정의 대칭축을 기준으로 E의 방향에 따라 벡터 E와 다른 각도를 만듭니다. 이 경우 벡터 D는 하나의 값 ε이 아닌 여러 값(in)을 사용하여 벡터 E를 통해 결정됩니다. 일반적인 경우 6) 유전 상수 텐서를 형성합니다.

교번 필드의 유전체.필드 E가 시간 t에 따라 변경되면 전하 변위가 즉시 발생할 수 없기 때문에 유전체의 분극이 이를 따라갈 시간이 없습니다. 모든 교번 장은 고조파 법칙에 따라 변하는 일련의 장으로 표현될 수 있으므로 E = E 0 sinΩt 장에서 유전체의 동작을 연구하는 것으로 충분합니다. 여기서 Ω는 교번 장의 주파수, E 0 전계 강도의 진폭입니다. 이 장의 영향으로 D와 P도 조화롭게 동일한 주파수로 진동합니다. 그러나 위상차 δ는 P와 E의 진동 사이에 나타나며 이는 필드 E에서 편광 P의 지연으로 인해 발생합니다. 고조파 법칙은 복소수 형태 E = E 0 e iΩt, 그러면 D = D로 표현될 수 있습니다. 0 e iΩt이고, D 0 = ε(Ω) Ε 0입니다. 이 경우 유전 상수는 복소수입니다. ε(Ω) = ε' + iε'', ε' 및 ε''는 교류 전기장 Ω의 주파수에 따라 달라집니다. 절대값

진동 D의 진폭을 결정하고 ε'/ε" = tanδ 비율은 진동 D와 E 사이의 위상차입니다. 값 δ를 유전 손실 각도라고 합니다. 일정한 전기장 Ω = 0, ε" = 0 , ε' = ε.

고주파수 교류 전기장에서 유전체의 특성은 굴절률 n과 흡수 지수 k(ε' 및 ε" 대신)로 특징 지어집니다. 첫 번째는 전자파 전파 속도의 비율과 같습니다. 유전체 및 진공 상태에서 흡수 지수 k는 유전체 내 전자기파의 감쇠를 나타냅니다. 값 n, k, ε' 및 ε"는 관계식(2)에 의해 관련됩니다.

전기장이 없을 때 유전체의 분극화.다수의 고체 유전체(초유전체, 강유전체, 압전체, 일렉트릿)에서 분극은 전기장 없이도 존재할 수 있습니다. 즉, 분극은 다른 이유로 인해 발생할 수 있습니다. 따라서 초전기에서는 전하가 비대칭으로 배열되어 반대 부호의 전하의 무게 중심이 일치하지 않습니다. 즉, 유전체가 자발적으로 분극됩니다. 그러나 초전기의 분극은 온도가 변할 때만 나타나며, 분극을 보상하는 전하가 재배열될 시간이 없을 때 나타납니다. 초유전체의 한 유형은 강유전체이며, 자연 분극은 영향을 받아 크게 변할 수 있습니다. 외부 영향(온도, 전기장). 압전소자에서는 결정이 변형될 때 분극이 발생하는데, 이는 결정 구조의 특징과 관련이 있습니다. 전계가 없을 때의 편광은 일렉트릿이라고 불리는 수지나 유리와 같은 특정 물질에서도 관찰될 수 있습니다.

유전체의 전기 전도도는 작지만 항상 0과 다릅니다. 유전체의 이동 전하 캐리어는 전자와 이온일 수 있습니다. 정상적인 조건에서 유전체의 전자 전도도는 이온 전도도에 비해 작습니다. 이온 전도도는 고유 이온과 불순물 이온의 이동으로 인해 발생할 수 있습니다. 이온이 결정을 가로질러 이동할 가능성은 결정의 결함 존재와 관련이 있습니다. 예를 들어 결정에 공극이 있는 경우 필드의 영향으로 인접한 이온이 이를 차지할 수 있고 다음 이온이 새로 형성된 공극으로 이동할 수 있습니다. 결과적으로 공극의 이동이 발생합니다. 이는 전체 결정을 통한 전하 이동으로 이어집니다. 이온의 이동은 간극을 따라 점프하는 결과로도 발생합니다. 온도가 증가하면 이온 전도도가 증가합니다. 표면 전도성은 유전체의 전기 전도성에 눈에 띄는 기여를 할 수 있습니다(표면 현상 참조).

유전체의 고장.유전체를 통과하는 전류 밀도 j는 전계 강도 E(옴의 법칙)에 비례합니다. j = ςE, 여기서 ς는 유전체의 전기 전도도입니다. 그러나 충분히 강한 자기장에서는 전류가 옴의 법칙에 따른 것보다 더 빠르게 증가합니다. E pr의 특정 임계값에서 유전체의 전기적 파괴가 발생합니다. 값 E pr을 유전체의 유전 강도라고 합니다. 고장이 발생하는 동안 거의 모든 전류가 좁은 채널을 통해 흐릅니다(전류 코드 참조). 이 채널에서 j는 큰 값에 도달하여 유전체가 파괴될 수 있습니다. 관통 구멍이 형성되거나 유전체가 채널을 통해 녹습니다. 채널에서 화학 반응이 발생할 수 있습니다. 예를 들어, 탄소는 유기 유전체에 증착되고, 금속은 이온 결정에 증착됩니다(채널 금속화). 불균일한 곳에서는 전기장 E가 국부적으로 증가할 수 있기 때문에 유전체에 항상 존재하는 불균일성에 의해 파괴가 촉진됩니다.

고체 유전체에서는 열적 및 전기적 파괴가 구별됩니다. 열 파괴 동안 j가 증가함에 따라 유전체에서 방출되는 열의 양이 증가하고 결과적으로 유전체의 온도가 증가하여 전하 운반체 n의 수가 증가하고 비저항이 감소합니다. 전기저항ρ. 전기적 파괴 동안 전계가 증가함에 따라 전계의 영향으로 전하 캐리어 생성이 증가하고 ρ도 감소합니다.

액체 유전체의 전기적 강도는 액체의 순도에 크게 좌우됩니다. 불순물과 오염 물질의 존재는 Epr을 크게 감소시킵니다. 순수 균질 액체 유전체의 경우 Epr은 고체 유전체의 Epr에 가깝습니다. 가스의 고장은 충격 이온화와 관련이 있으며 전기 방전의 형태로 나타납니다.

유전체의 비선형 특성.선형 의존성 P = ε 0 ϰE는 결정내 필드 E cr(10 8 V/cm 정도의 E cr)보다 상당히 낮은 필드 E에 대해서만 유효합니다. 왜냐하면 E pr<< 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).

유전체의 적용.유전체는 주로 전기 절연 재료로 사용됩니다. 압전은 기계적 신호(변위, 변형, 소리 진동)를 전기 신호로 또는 그 반대로 변환하는 데 사용됩니다(압전 변환기 참조). 초전기 - 다양한 방사선, 특히 IR 방사선의 열 검출기; 압전 및 초유전체인 강유전체는 커패시터 재료(높은 유전 상수로 인해)뿐만 아니라 다양한 장치의 비선형 요소 및 메모리 요소로도 사용됩니다. 대부분의 광학 재료는 유전체입니다.

문학: Frelikh G. 유전체 이론. 엠., 1960; Hippel A.R. 엠., 1960; Feynman R., Layton R., Sands M. Feynman이 물리학을 강의합니다. 엠., 1966. 이슈. 5: 전기와 자기; Kalashnikov S.G. 전기. 5판 엠., 1985.

A. P. Levanyuk, D. G. Sannikov.

전자 장비의 유전체 재료는 전기적으로 분리되는 반면, 고체 재료는 서로 다른 전위에 있는 도체에 의해 기계적으로 분리됩니다. 이는 장비 요소의 전기 절연, 전계 에너지 저장(커패시터), 구조 부품 제조, 부품 표면 코팅 형태, 부품 접착에 사용됩니다.

재료의 유전 특성

유전체의 주요 특성은 전류를 전도하는 것이 아닙니다. 유전체의 특정 볼륨 저항은 108Ω에서 1018Ω으로 높습니다. 그 이유는 자유 전하 운반체가 거의 없기 때문입니다. 일부 전도성은 불순물과 구조적 결함으로 인해 발생합니다.

모든 몸체의 표면에는 항상 더 많은 불순물과 결함이 있으므로 유전체의 경우 표면 전도성 개념과 표면 저항 매개변수가 도입됩니다. 유전체 표면에서 1m 거리에서 서로. s의 값은 표면을 얻는(가공) 방법과 그 상태(먼지, 습기 등)에 따라 크게 달라집니다. 표면 전기 전도성은 일반적으로 체적 전도성을 크게 초과하므로 이를 줄이기 위한 조치가 취해집니다.

유전체는 직류 전압에 대해서만 절연체입니다. 교류 전기장에서는 분극으로 인해 전류가 유전체를 통해 흐릅니다.

분극은 외부 전기장의 영향으로 제한된 거리에 걸쳐 결합 전하가 변위되는 과정입니다.

원자의 전자는 양극쪽으로, 원자핵은 음극쪽으로 이동합니다. 이온 결정의 이온, 그들이 차지하는 부피에서 하전 입자가 고르지 않게 분포된 분자 또는 분자 섹션의 경우에도 동일한 일이 발생합니다. 분극의 결과로 자체 내부 필드가 유전체에 형성됩니다. 해당 벡터는 크기가 더 작고 외부 필드 벡터와 반대 방향입니다. 유전체가 있는 전극 사이의 전기 용량은 유전체가 없는 동일한 전극 사이보다 더 큽니다. 여기서 유전체의 상대 유전 연속성은 다음과 같습니다.

전자 분극 동안 외부 전기장의 영향으로 물질 원자의 전자 껍질이 변형됩니다. 이는 짧은(약 10-15초) 정착 시간이 특징이므로 무선 주파수에 대해 관성이 없고 주파수에 의존하지 않으며 온도에 약하게 의존하고 사실상 손실이 없습니다. 주로 전자 분극을 갖는 물질(약한 극성 유전체)은 유전 상수가 1.8에서 2.5로 낮습니다. 이러한 유형의 분극은 모든 물질에 내재되어 있습니다.

이온 분극은 이온성 고체에서 발생하고 정착 시간이 10-13초 정도이므로 실제로 필드 주파수에 의존하지 않고 온도에 약하게 의존합니다. 이온 분극이 있는 대부분의 물질의 값은 5~10입니다.

쌍극자(방향) 편광은 극성 분자 또는 원자 그룹의 영향을 받는 방향으로 나타납니다. 예를 들어, 물 분자는 극성이며, 수소 원자는 산소 원자 또는 염화 비닐(폴리염화 비닐 단량체) H2C-CHCl에 대해 비대칭으로 위치합니다. 분자와 마찰력의 상호 작용을 극복하기 위해 장 에너지가 소비되고 이는 열 에너지로 변환됩니다. 따라서 쌍극자 분극은 비탄성이며 본질적으로 이완됩니다. 쌍극자 분극과 관련된 쌍극자의 큰 크기와 질량으로 인해 관성은 중요하며 유전 상수와 주파수에 대한 에너지 손실의 강한 의존성의 형태로 나타납니다.

이동 극성은 약하게 결합된 불순물 이온이 단거리에서 비탄성적으로 이동함으로써 발생합니다. 결과(에너지 손실, 주파수 의존성) 측면에서 이러한 분극은 쌍극자와 유사합니다.

분극 중 유전체의 에너지 손실은 LOSS ANGLE TANGENS tg로 추정됩니다. 전기 회로에서 손실이 있는 유전체는 등가 회로, 즉 이상적인 커패시터와 이에 병렬로 연결된 손실 저항으로 표현됩니다. 각도는 이러한 2단자 네트워크의 벡터 다이어그램에서 전류와 전압 사이의 이동 각도를 최대 90o까지 보완합니다. 좋은(약한 극성) 유전체는 주파수에 약간 의존하는 tg10-3을 갖습니다. 열악한 유전체의 tg는 10분의 1 또는 그 이상으로 측정되며 주파수에 크게 의존합니다.

특수 유형은 PIEZOELECTRICS에서 관찰되는 기계적 응력의 영향으로 인한 분극과 PYROELECTRICS 및 FERROELECTRICS의 SPONTANEOUS POLARIZATION에 의해 ​​형성됩니다. 이러한 유전체를 ACTIVE라고 하며 공진기, 필터, 압전 발전기 및 변압기, 방사선 변환기, 대용량 커패시터 등과 같은 특수 장치에 사용됩니다.

전기적 강도 - 고전압 회로에서 높은 저항성을 유지하는 유전체의 능력. 이는 항복 전계 강도 Epr = Upr/d로 추정됩니다. 여기서 Upr은 항복을 일으키는 전압이고 d는 유전체의 두께입니다. 치수 Epr - V/m. 다양한 유전체의 경우 Epr = 10...1000 MV/m이며, 한 재료의 경우에도 이 값은 두께, 전극 모양, 온도 및 기타 여러 요인에 따라 크게 달라집니다. 그 이유는 고장 중 프로세스가 다양하기 때문입니다. 전기적 파괴는 전자가 가전자대, 불순물 수준 또는 금속 전극에서 전도대로 전환되는 터널링과 고강도 장에서의 충격 이온화로 인한 눈사태 재생으로 인해 발생합니다. 전기열 파괴는 온도가 증가함에 따라 유전체의 전기 전도도가 기하급수적으로 증가하여 발생합니다. 동시에 누설 전류가 증가하여 유전체가 더욱 가열되고 전도성 채널이 두께에 형성되고 저항이 급격히 떨어지며 열 충격 영역에서 재료의 용융, 증발 및 파괴가 발생합니다. 전기화학적 고장은 전기분해 현상, 이온 이동 및 결과적으로 재료 구성의 변화로 인해 발생합니다. 이온화 파괴는 공기 함유물을 포함하는 유전체의 부분 방전으로 인해 발생합니다. 공기의 전기적 강도는 낮고 이러한 함유물의 전계 강도는 밀도가 높은 유전체보다 높습니다. 이러한 유형의 분해는 다공성 재료의 경우 일반적입니다. 유전체의 표면 파괴(FLASHUP)는 허용할 수 없을 정도로 큰 표면 전류로 인해 발생합니다. 전류원의 전력이 충분하면 표면 파괴가 공기를 통해 발생하여 아크 파괴로 변합니다. 이러한 고장에 도움이 되는 조건: 유전체 표면의 균열, 기타 불규칙성 및 오염, 습도, 먼지, 낮은 기압.

모든 전기 장치의 안정적인 작동을 위해서는 절연체 Uwork의 작동 전압이 항복 전압 Ubreak보다 훨씬 낮아야 합니다. Upr/Urab 비율을 전기 절연 강도의 안전 계수라고 합니다.



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