Kodėl dielektrikai nepraleidžia srovės

Norėdami atsakyti į klausimą „kodėl dielektrikas nepraleidžia elektros? apie elektros srovės atsiradimą ir egzistavimą… Ir tada palyginkime, kaip laidininkai ir dielektrikai elgiasi ieškant atsakymo į šį klausimą.

Dabartinė

Elektros srovė vadinama tvarkingu, tai yra, nukreiptu, įkrautų dalelių judėjimu elektrinis laukas<...> Taigi, pirma, elektros srovei būtinos laisvos įkrautos dalelės, galinčios kryptingai judėti. Antra, šiems krūviams valdyti reikalingas elektrinis laukas. Ir, žinoma, turi būti tam tikra erdvė, kurioje vyktų šis įkrautų dalelių judėjimas, vadinamas elektros srove.

Laisvųjų įkrautų dalelių gausu laidininkuose: metaluose, elektrolituose, plazmoje. Pavyzdžiui, vario laidininke tai yra laisvieji elektronai, elektrolite - jonai, pavyzdžiui, sieros rūgšties jonai (vandenilis ir sieros oksidas) švino rūgšties akumuliatoriuje, plazmoje - jonai ir elektronai, jie yra tie, kurie judėti elektros iškrovos metu jonizuotose dujose.

Metalas

Pavyzdžiui, paimkime du vario laido gabalus ir sujunkite juos su maža lempute prie akumuliatoriaus. Kas nutiks? Šviesa pradės šviesti, o tai reiškia, kad a nuolatinė elektros srovė… Tarp laidų galų dabar yra akumuliatoriaus sukurtas potencialų skirtumas, o tai reiškia, kad laido viduje pradėjo veikti elektrinis laukas.

Elektrinis laukas verčia vario atomų išorinių apvalkalų elektronus judėti lauko kryptimi – nuo ​​atomo prie atomo, nuo atomo prie kito atomo ir tt palei grandinę, nes išorinių metalo apvalkalų elektronai atomai yra daug silpniau surišti su branduoliais nei elektronai, esantys arčiau elektronų orbitų branduolių. Iš ten, kur buvo paliktas elektronas, iš neigiamo akumuliatoriaus gnybto ateina kitas elektronas, tai yra, elektronai laisvai juda išilgai metalinės grandinės, lengvai keisdami savo priklausomybę atomams.

Atrodo, kad jie formuojasi išilgai metalo kristalinės gardelės ta kryptimi, kuria jie yra stumiami, bandydami pagreitinti elektrinį lauką (nuo minuso iki nuolatinio EML šaltinio pliuso), o elektronai prilimpa prie kristalinės gardelės atomų. visame jų kelyje.

Dalis elektronų judėjimo metu skyla į atomus (dėl to, kad šiluminis judėjimas kartu su elektronais vibruoja visą atomų struktūrą), ko pasekoje laidininkas įkaista - taip tai pasireiškia laidų elektrinė varža.

Laisvieji elektronai metale

Metalų tyrimas naudojant rentgeno spindulius, taip pat kitus metodus, parodė, kad metalai turi kristalinę struktūrą.Tai reiškia, kad jie susideda iš tam tikru būdu erdvėje išsidėsčiusių atomų ar molekulių (eilės tvarka, jonai), kurie sukuria teisingą visų trijų dimensijų kaitą.

Esant tokioms sąlygoms, elementų atomai yra taip arti vienas kito, kad jų išoriniai elektronai priklauso šiam atomui tokiu pat laipsniu kaip ir kaimyniniai, dėl to elektrono susiejimo su kiekvienu atskiru atomu laipsnis. praktiškai nėra.

Priklausomai nuo metalo tipo, veikiant išorinėms jėgoms, bent vienas iš kiekvieno atomo elektronų, kartais du elektronai, o kai kuriais atvejais net trys elektronai yra laisvi pagal savo judėjimą metale.

Dielektrinis

Kas yra dielektrikoje? Jei vietoj varinių laidų imsite plastiką, popierių ar ką nors panašaus? Nebus elektros, neužsidegs šviesa. Kodėl? Dielektriko struktūra yra tokia, kad jį sudaro neutralios molekulės, kurios net ir veikiant elektriniam laukui tvarkingai judant neišleidžia savo elektronų - tiesiog negali. Dielektrike, kaip metale, nėra laisvų laidumo elektronų.

Išoriniai elektronai bet kurios dielektriko molekulės atome yra sandariai susikaupę, be to, dalyvauja vidiniuose molekulės ryšiuose, o tokios medžiagos molekulės dažniausiai yra elektriškai neutralios. Viskas, ką gali padaryti dielektrinės molekulės, yra poliarizacija.

Veikiant juos veikiančiam elektriniam laukui, susiję kiekvienos molekulės elektriniai krūviai tiesiog šiek tiek pasislinks iš pusiausvyros padėties, o kiekviena įkrauta dalelė liks savo atome. Šis reiškinys vadinamas krūvio poslinkiu dielektrinė poliarizacija.

Taip poliarizuoto dielektriko paviršiuje dėl poliarizacijos atsiranda krūviai, kuriuos jam veikia elektrinis laukas, kurie savo elektriniu lauku linkę sumažinti išorinį elektrinį lauką, sukėlusį poliarizaciją. Dielektriko gebėjimas tokiu būdu susilpninti išorinį elektrinį lauką vadinamas dielektrinė konstanta.