Презентация на тема "проводници и диелектрици". Презентация на тема "проводници и диелектрици" Диелектрик отслабва външно електрическо поле

Проводници в електрическо поле Свободни заряди - заредени частици със същия знак, способни да се движат под въздействието на електрическо поле Свързани заряди - противоположни заряди, включени в състава на атоми (или молекули), които не могат да се движат под въздействието на електрическо поле независимо една от друга вещества проводници диелектрици полупроводници

Всяка среда отслабва силата на електрическото поле

Електрическите характеристики на средата се определят от подвижността на заредените частици в нея

Проводник: метали, разтвори на соли, киселини, влажен въздух, плазма, човешко тяло

Това е тяло, което съдържа достатъчно количество свободни електрически заряди вътре, които могат да се движат под въздействието на електрическо поле.

Ако поставите незареден проводник в електрическо поле, носителите на заряд започват да се движат. Те са разпределени така, че електрическото поле, което създават, е противоположно на външното поле, тоест полето вътре в проводника ще бъде отслабено. Зарядите ще се преразпределят, докато се изпълнят условията за равновесие на зарядите на проводника, т.е.

неутрален проводник, въведен в електрическо поле, прекъсва линиите на напрежение. Те завършват при отрицателни индуцирани заряди и започват при положителни

Явлението на пространствено разделяне на зарядите се нарича електростатична индукция. Собственото поле на индуцираните заряди компенсира външното поле вътре в проводника с висока степен на точност.

Ако проводникът има вътрешна кухина, тогава полето ще отсъства вътре в кухината. Това обстоятелство се използва при организиране на защитата на оборудването от електрически полета.

Електрификацията на проводник във външно електростатично поле чрез разделяне на вече присъстващите в него положителни и отрицателни заряди в равни количества се нарича явлението електростатична индукция, а самите преразпределени заряди се наричат ​​индуцирани. Това явление може да се използва за наелектризиране на незаредени проводници.

Незареден проводник може да се наелектризира при контакт с друг зареден проводник.

Разпределението на зарядите по повърхността на проводниците зависи от тяхната форма. Максималната плътност на заряда се наблюдава в точките, а вътре в вдлъбнатините тя е намалена до минимум.

Свойството на електрическите заряди да се концентрират в повърхностния слой на проводника намери приложение за получаване на значителни потенциални разлики по електростатичен метод. На фиг. показана е схема на електростатичен генератор, използван за ускоряване на елементарни частици.

Сферичен проводник 1 с голям диаметър е разположен върху изолационна колона 2. Затворена диелектрична лента 3 се движи вътре в колоната, задвижвайки барабани 4. От генератор за високо напрежение еклектичен заряд се предава през система от заострени проводници 5 към лента, на задната страна на лентата има заземяваща плоча 6. Зарядите от лентата се отстраняват от система от точки 7 и текат върху проводящата сфера. Максималният заряд, който може да се натрупа върху сфера, се определя от изтичане от повърхността на сферичния проводник. На практика с генератори с подобен дизайн с диаметър на сферата 10–15 m е възможно да се получи потенциална разлика от порядъка на 3–5 милиона волта. За да се увеличи зарядът на сферата, понякога цялата структура се поставя в кутия, пълна със сгъстен газ, което намалява интензивността на йонизацията.

http://www.physbook.ru/images/0/02/Img_T-68-004.jpg

http://ido.tsu.ru/schools/physmat/data/res/elmag/uchpos/text/2_2.html

http://www.ido.rudn.ru/nfpk/fizika/electro/course_files/el13.JPG

На повърхността на сферата конусите изрязват малки сферични области, които могат да се считат за плоски. A r1r1 r2r2 S1S1 S2S2, или Конусите са подобни един на друг, тъй като ъглите при върха са равни. От подобието следва, че площите на основите се отнасят като квадратите на разстоянията от точка А до площадките и съответно. По този начин,

Еквипотенциални повърхности На фигурата е показан приблизителен ход на еквипотенциалните повърхности за определен момент на сърдечно възбуждане. В електрическо поле повърхността на проводящо тяло с всякаква форма е еквипотенциална повърхност. Пунктираните линии показват еквипотенциални повърхности, числата до тях показват потенциалната стойност в миливолта.

Диелектрична константа на веществата Вещество ε ε Газове и водни пари Азот Водород Въздух Вакуум Водни пари (при t=100 ºС) Хелий Кислород Въглероден диоксид Течности Течен азот (при t= –198,4 ºС) Бензин Вода Течен водород (при t= –252, 9 ºС) Течен хелий (при t= –269 ºC) Глицерин 1,0058 1,006 1,4 1,9–2,0 81 1,2 1,05 43 Течен кислород (при t= –192,4 ºС) Трансформаторно масло Алкохол Етер Твърди вещества Диамант Восъчна хартия Сухо дърво Лед (при t= – 10 ºС) Парафин Каучук Слюда Стъкло Титан барий Порцелан Кехлибар 1,5 2,2 26 4,3 5,7 2,2 2,2–3,7 70 1,9–2,2 3,0–6,0 5,7–7,2 6,0–10,4–6,8 2,8

Литература О. Ф. Кабардин „Физика. Справочни материали“. О. Ф. Кабардин „Физика. Справочни материали“. А. А. Пински „Физика. Учебник за 10. клас на училищата и паралелките със задълбочено изучаване на физика." А. А. Пински „Физика. Учебник за 10. клас на училищата и паралелките със задълбочено изучаване на физика." Г. Я. Мякишев „Физика. Часове по електродинамика“. Г. Я. Мякишев „Физика. Часове по електродинамика“. Списание "Квант". Списание "Квант".

Слайд 2

Проводници и диелектрици в електрическо поле Заредените частици, които могат да се движат свободно в електрическо поле, се наричат ​​свободни заряди, а веществата, които ги съдържат, се наричат ​​проводници. Проводници са метали, течни разтвори и стопени електролити. Свободните заряди в метала са електроните на външните обвивки на атомите, които са загубили контакт с тях. Тези електрони, наречени свободни електрони, могат да се движат свободно през металното тяло във всяка посока. При електростатични условия, т.е. когато електрическите заряди са неподвижни, напрегнатостта на електрическото поле вътре в проводника винаги е нула. Всъщност, ако приемем, че все още има поле вътре в проводника, тогава върху свободните заряди, разположени в него, ще действат електрически сили, пропорционални на силата на полето, и тези заряди ще започнат да се движат, което означава, че полето ще престане да бъде електростатичен. По този начин вътре в проводника няма електростатично поле.

Слайд 3

Веществата, които нямат свободни заряди, се наричат ​​диелектрици или изолатори. Примери за диелектрици включват различни газове, някои течности (вода, бензин, алкохол и др.), както и много твърди вещества (стъкло, порцелан, плексиглас, каучук и др.). Има два вида диелектрици - полярни и неполярни. В полярната диелектрична молекула положителните заряди са разположени предимно в едната част (полюсът "+"), а отрицателните заряди са разположени в другата (полюсът "-"). В неполярен диелектрик положителните и отрицателните заряди са равномерно разпределени в цялата молекула. Електричният диполен момент е векторна физична величина, която характеризира електрическите свойства на система от заредени частици (разпределение на заряда) в смисъла на полето, което създава и действието на външни полета върху нея. Най-простата система от заряди, която има определен (независим от избора на произход) ненулев диполен момент, е дипол (две точкови частици с противоположни заряди с еднакъв размер)

Слайд 4

Абсолютната стойност на електрическия диполен момент на дипол е равна на произведението от големината на положителния заряд и разстоянието между зарядите и е насочена от отрицателния заряд към положителния или: където q е големината на зарядите , l е вектор с начало в отрицателния заряд и край в положителния. За система от N частици електрическият диполен момент е: Системните единици за измерване на електрическия диполен момент нямат специално наименование. В SI това е просто Kl·m. Електрическият диполен момент на молекулите обикновено се измерва в дебай: 1 D = 3,33564·10−30 C m.

Слайд 5

Диелектрична поляризация. Когато диелектрик се въведе във външно електрическо поле, в него възниква известно преразпределение на зарядите, които изграждат атомите или молекулите. В резултат на такова преразпределение на повърхността на диелектричния образец се появяват излишни некомпенсирани свързани заряди. Всички заредени частици, които образуват макроскопични свързани заряди, все още са част от техните атоми. Свързаните заряди създават електрическо поле, което вътре в диелектрика е насочено противоположно на вектора на напрегнатостта на външното поле. Този процес се нарича диелектрична поляризация. В резултат на това общото електрическо поле вътре в диелектрика се оказва по-малко от външното поле по абсолютна стойност. Физическа величина, равна на съотношението на модула на напрегнатостта на външното електрическо поле във вакуум E0 към модула на общата напрегнатост на полето в хомогенен диелектрик E, се нарича диелектрична константа на веществото:

Слайд 6

Има няколко механизма за поляризация на диелектриците. Основните са ориентация и деформационна поляризация. Ориентационна или диполна поляризация възниква в случай на полярни диелектрици, състоящи се от молекули, в които центровете на разпределение на положителните и отрицателните заряди не съвпадат. Такива молекули са микроскопични електрически диполи - неутрална комбинация от два заряда, еднакви по големина и противоположни по знак, разположени на известно разстояние един от друг. Например, водна молекула, както и молекули на редица други диелектрици (H2S, NO2 и др.) Имат диполен момент. При липса на външно електрическо поле осите на молекулните диполи са произволно ориентирани поради топлинно движение, така че на повърхността на диелектрика и във всеки обемен елемент електрическият заряд е средно нула. Когато диелектрик се въведе във външно поле, възниква частична ориентация на молекулни диполи. В резултат на това на повърхността на диелектрика се появяват некомпенсирани макроскопични свързани заряди, създавайки поле, насочено към външното поле

Слайд 7

Поляризацията на полярните диелектрици силно зависи от температурата, тъй като топлинното движение на молекулите играе ролята на дезориентиращ фактор. Фигурата показва, че във външно поле върху противоположните полюси на полярна диелектрична молекула действат противоположно насочени сили, които се опитват да завъртят молекулата по вектора на напрегнатостта на полето.

Слайд 8

Механизмът на деформация (или еластичен) се проявява по време на поляризацията на неполярни диелектрици, чиито молекули не притежават диполен момент в отсъствието на външно поле. При електронна поляризация под въздействието на електрическо поле електронните обвивки на неполярните диелектрици се деформират - положителните заряди се изместват по посока на вектора, а отрицателните - в обратната посока. В резултат на това всяка молекула се превръща в електрически дипол, чиято ос е насочена по протежение на външното поле. На повърхността на диелектрика се появяват некомпенсирани свързани заряди, създавайки собствено поле, насочено към външното поле. Така възниква поляризацията на неполярен диелектрик. Пример за неполярна молекула е метановата молекула CH4. В тази молекула четирикратно йонизираният въглероден йон C4– се намира в центъра на правилна пирамида, във върховете на която има водородни йони H+. Когато се приложи външно поле, въглеродният йон се измества от центъра на пирамидата и молекулата развива диполен момент, пропорционален на външното поле.

Слайд 9

При твърдите кристални диелектрици се наблюдава вид деформационна поляризация - т. нар. йонна поляризация, при която йони с различен знак, изграждащи кристалната решетка, при прилагане на външно поле се разместват в противоположни посоки, т.к. в резултат на което върху повърхностите на кристала се появяват свързани (некомпенсирани) заряди. Пример за такъв механизъм е поляризацията на NaCl кристал, при който йоните Na+ и Cl– образуват две подрешетки, вложени една в друга. При липса на външно поле всяка единична клетка на NaCl кристал е електрически неутрална и няма диполен момент. Във външно електрическо поле двете подрешетки се изместват в противоположни посоки, т.е. кристалът е поляризиран.

Слайд 10

Фигурата показва, че външно поле действа върху молекула на неполярен диелектрик, движейки противоположни заряди вътре в него в различни посоки, в резултат на което тази молекула става подобна на молекула на полярен диелектрик, ориентирана по линиите на полето. Деформацията на неполярни молекули под въздействието на външно електрическо поле не зависи от тяхното топлинно движение, следователно поляризацията на неполярния диелектрик не зависи от температурата.

Слайд 11

Основи на лентовата теория на твърдите тела Теорията на лентите е един от основните раздели на квантовата теория на твърдите тела, описващ движението на електроните в кристалите и е в основата на съвременната теория на металите, полупроводниците и диелектриците. Енергийният спектър на електроните в твърдо тяло се различава значително от енергийния спектър на свободните електрони (който е непрекъснат) или спектъра на електроните, принадлежащи на отделни изолирани атоми (дискретни със специфичен набор от налични нива) - той се състои от индивидуални разрешени енергийни ленти разделени от ленти от забранени енергии. Според квантово-механичните постулати на Бор, в изолиран атом енергията на електрона може да приеме строго дискретни стойности (електронът има определена енергия и се намира в една от орбиталите).

Слайд 12

В случай на система от няколко атома, обединени от химическа връзка, електронните енергийни нива се разделят в количество, пропорционално на броя на атомите. Мярката на разделяне се определя от взаимодействието на електронните обвивки на атомите. При по-нататъшно увеличаване на системата до макроскопично ниво броят на нивата става много голям и съответно разликата в енергиите на електроните, разположени в съседни орбитали, е много малка - енергийните нива се разделят на две почти непрекъснати дискретни групи - енергия зони.

Слайд 13

Най-високата от разрешените енергийни зони в полупроводници и диелектрици, в които при температура от 0 К всички енергийни състояния са заети от електрони, се нарича валентна зона, следващата е зоната на проводимост. Въз основа на принципа на относителното разположение на тези зони, всички твърди тела се разделят на три големи групи: проводници - материали, в които зоната на проводимост и валентната зона се припокриват (няма енергийна празнина), образувайки една зона, наречена зона на проводимост (по този начин , електронът може да се движи свободно между тях, след като е получил всякаква допустимо ниска енергия); диелектрици - материали, в които зоните не се припокриват и разстоянието между тях е повече от 3 eV (за да се прехвърли електрон от валентната лента към зоната на проводимост, е необходима значителна енергия, така че диелектриците практически не провеждат ток); полупроводници - материали, в които лентите не се припокриват и разстоянието между тях (забранена зона) е в диапазона 0,1–3 eV (за да се прехвърли електрон от валентната зона към зоната на проводимост, е необходима по-малко енергия, отколкото за диелектрик, следователно чистите полупроводници са слабо проводими).

Слайд 14

Забранената зона (енергийната празнина между валентната и проводимата зона) е ключово количество в теорията на зоните и определя оптичните и електрическите свойства на материала. Преходът на електрон от валентната зона към зоната на проводимост се нарича процес на генериране на носители на заряд (отрицателен - електрон и положителен - дупка), а обратният преход се нарича процес на рекомбинация.

Слайд 15

Полупроводниците са вещества, чиято забранена зона е от порядъка на няколко електронволта (eV). Например диамантът може да бъде класифициран като полупроводник с широка междина, а индиевият арсенид може да бъде класифициран като полупроводник с тясна междина. Полупроводниците включват много химични елементи (германий, силиций, селен, телур, арсен и други), огромен брой сплави и химични съединения (галиев арсенид и др.). Най-разпространеният полупроводник в природата е силиций, съставляващ почти 30% от земната кора. Полупроводникът е материал, който по отношение на своята специфична проводимост заема междинно положение между проводници и диелектрици и се различава от проводниците по силната зависимост на специфичната проводимост от концентрацията на примеси, температурата и излагането на различни видове радиация. Основното свойство на полупроводника е увеличаване на електрическата проводимост с повишаване на температурата.

Слайд 16

Полупроводниците се характеризират както със свойствата на проводници, така и на диелектрици. В полупроводниковите кристали електроните се нуждаят от около 1-2 10−19 J (приблизително 1 eV) енергия, за да бъдат освободени от атом срещу 7-10 10−19 J (приблизително 5 eV) за диелектриците, което характеризира основната разлика между полупроводниците и диелектрици. Тази енергия се появява в тях с повишаване на температурата (например при стайна температура енергийното ниво на топлинно движение на атомите е 0,4·10−19 J), а отделните електрони получават енергия, за да бъдат отделени от ядрото. Те напускат ядрата си, образувайки свободни електрони и дупки. С повишаване на температурата броят на свободните електрони и дупки се увеличава, следователно в полупроводник, който не съдържа примеси, електрическото съпротивление намалява. Обикновено елементите с енергия на свързване на електрони под 2-3 eV се считат за полупроводници. Механизмът на електро-дупковата проводимост се проявява в естествени (т.е. без примеси) полупроводници. Нарича се присъща електрическа проводимост на полупроводниците.

Слайд 17

Вероятността за преход на електрони от валентната зона към зоната на проводимост е пропорционална на (-Eg/kT), където Eg е забранената зона. При голяма стойност на Eg (2-3 eV) тази вероятност се оказва много малка. По този начин разделянето на веществата на метали и неметали има много определена основа. Обратно, разделението на неметалите на полупроводници и диелектрици няма такава основа и е чисто условно.

Слайд 18

Собствена и примесна проводимост Полупроводниците, в които се появяват свободни електрони и „дупки“ по време на йонизацията на атомите, от които е изграден целият кристал, се наричат ​​полупроводници със собствена проводимост. В полупроводниците с присъща проводимост концентрацията на свободни електрони е равна на концентрацията на „дупки“. Проводимост на примеси. Кристалите с проводимост на примеси често се използват за създаване на полупроводникови устройства. Такива кристали се получават чрез въвеждане на примеси с атоми на петвалентен или тривалентен химичен елемент

Слайд 19

Електронни полупроводници (n-тип) Терминът "n-тип" идва от думата "отрицателен", която се отнася до отрицателния заряд на основните носители. Към четиривалентен полупроводник (например силиций) се добавя примес от петвалентен полупроводник (например арсен). По време на взаимодействието всеки примесен атом влиза в ковалентна връзка със силициевите атоми. В наситените валентни връзки обаче няма място за петия електрон на атома на арсена и той се откъсва и се освобождава. В този случай преносът на заряд се извършва от електрон, а не от дупка, тоест този тип полупроводник провежда електрически ток като металите. Примесите, които се добавят към полупроводниците, карайки ги да станат n-тип полупроводници, се наричат ​​донорни примеси.

Слайд 20

Полупроводници с дупки (p-тип) Терминът „p-тип“ идва от думата „positive“, която обозначава положителния заряд на основните носители. Този тип полупроводник, в допълнение към основата на примесите, се характеризира с дупковия характер на проводимостта. Малко количество атоми на тривалентен елемент (като индий) се добавя към четиривалентен полупроводник (като силиций). Всеки примесен атом установява ковалентна връзка с три съседни силициеви атома. За да установи връзка с четвъртия силициев атом, атомът на индия няма валентен електрон, така че той грабва валентен електрон от ковалентната връзка между съседни силициеви атоми и се превръща в отрицателно зареден йон, което води до образуването на дупка. Примесите, които се добавят в този случай, се наричат ​​акцепторни примеси.

Слайд 21

Слайд 22

Физичните свойства на полупроводниците са най-изучени в сравнение с металите и диелектриците. До голяма степен това се улеснява от огромен брой ефекти, които не могат да бъдат наблюдавани нито в едно, нито в друго вещество, свързани предимно със структурата на лентовата структура на полупроводниците и наличието на доста тясна забранена зона. Полупроводниковите съединения се разделят на няколко вида: прости полупроводникови материали - самите химични елементи: бор B, въглерод C, германий Ge, силиций Si, селен Se, сяра S, антимон Sb, телур Te и йод I. Германий, силиций и селен. Останалите най-често се използват като добавки или като компоненти на сложни полупроводникови материали. Групата на сложните полупроводникови материали включва химични съединения, които имат полупроводникови свойства и включват два, три или повече химични елемента. Разбира се, основният стимул за изучаване на полупроводници е производството на полупроводникови устройства и интегрални схеми.

Слайд 23

Благодаря за вниманието!

Вижте всички слайдове

1. При липса на външно поле частиците се разпределят вътре в веществото по такъв начин, че създаденото от тях електрическо поле е равно на нула. 2. При наличие на външно поле възниква преразпределение на заредени частици и възниква собствено електрическо поле на веществото, което се състои от външното E0 поле и вътрешното E/, създадено от заредените частици на веществото? Какви вещества се наричат ​​проводници? 3. Проводници -

• вещества с наличие на свободни заряди, които участват в топлинно движение и могат да се движат по целия обем на проводника

• 4. При липса на външно поле в проводника свободният заряд „-“ се компенсира от заряда „+“ на йонната решетка. В електрическо поле възниква преразпределение безплатни такси, в резултат на което на повърхността му се появяват некомпенсирани “+” и “-” заряди
• Този процес се нарича електростатична индукция, а зарядите, които се появяват на повърхността на проводника са индукционни заряди.

5. Общото електростатично поле вътре в проводника е равно на нула 6. Всички вътрешни области на проводник, въведен в електрическо поле, остават електрически неутрални 7. Това е основата електростатична защита– чувствителните към електрическото поле устройства се поставят в метални кутии, за да се елиминира влиянието на полето. ? Какви вещества се наричат ​​диелектрици? 8. В диелектриците (изолаторите) няма свободни електрически заряди. Те се състоят от неутрални атоми или молекули. Заредените частици в неутрален атом са свързани една с друга и не могат да се движат под въздействието на електрическо поле в целия обем на диелектрика.

• 8. В диелектриците (изолаторите) няма свободни електрически заряди. Те се състоят от неутрални атоми или молекули. Заредените частици в неутрален атом са свързани една с друга и не могат да се движат под въздействието на електрическо поле в целия обем на диелектрика.

9. Когато диелектрик се въведе във външно електрическо поле, в него се получава преразпределение на зарядите. В резултат на това излишъкът е некомпенсиран свързаниобвинения. 10. Свързаните заряди създават електрическо поле, което вътре в диелектрика е насочено обратно на вектора на напрегнатостта на външното поле. Този процес се нарича диелектрична поляризация. 11. Физическо количество, равно на съотношението на модула на силата на външното електрическо поле във вакуум към модула на общата сила на полето в хомогенен диелектрик, се нарича диелектрична константавещества. ε =E0/E 12. Полярни диелектрици -състоящ се от молекули, в които центровете на разпределение на "+" и "-" заряди не съвпадат. 13. Молекулите са микроскопични електрически диполи - неутрална комбинация от два заряда, еднакви по големина и противоположни по знак, разположени на известно разстояние един от друг. 14. Примери за полярни диелектрици:

• Вода, алкохол,
• азотен оксид (4)

15. Когато диелектрик се въведе във външно поле, се получава частична ориентация на диполите. В резултат на това на повърхността на диелектрика се появяват некомпенсирани свързани заряди, създавайки поле, насочено към външното поле. 16. Неполярни диелектрици– вещества, в молекулите на които центровете на разпределение на „+” и „-” заряди съвпада. 17. На повърхността на диелектрика се появяват некомпенсирани свързани заряди, които създават собствено поле E/, насочено към външното поле E0Поляризация на неполярен диелектрик 18. Примери за неполярни диелектрици:

• инертни газове, кислород, водород, бензен, полиетилен.

1. Какво представлява електрическото поле вътре в проводника?

• А) Потенциална енергия на зарядите
• Б) Кинетична енергия на зарядите
• Б) нула

А) Това са вещества, в които заредените частици не могат да се движат под въздействието на електрическо поле.

• А) Това са вещества, в които заредените частици не могат да се движат под въздействието на електрическо поле.
• Б) Това са вещества, в които заредените частици могат да се движат под въздействието на електрическо поле.

А) 1 4. Какво се нарича поляризация?

• А) Това е изместване на положителните и отрицателните свързани заряди на диелектрика в противоположни посоки
• Б) Това е изместване на положителните и отрицателните свързани заряди на диелектрика в една посока
• Б) Това е разположението на положителните и отрицателните заряди на диелектрика в средата

5. Къде е концентриран статичният заряд на проводника?

• А) вътре в проводника
• Б) На повърхността му

7. КАКВО Е ДИЕЛЕКТРИЧНА НЕПРЕКЪСНОСТ? 8. Неполярните диелектрици са диелектрици, в които центровете на разпределение на положителните и отрицателните заряди...

• 8. Неполярните диелектрици са диелектрици, в които центровете на разпределение на положителните и отрицателните заряди...

А) Фактът, че електрическото поле вътре в проводника е максимално.

• А) Фактът, че електрическото поле вътре в проводника е максимално.
• Б) на факта, че вътре в проводника няма електрическо поле

10. Какво е дипол?

• А) Това е положително заредена система от заряди
• Б) Това е отрицателно заредена система от заряди
• Б) Това е неутрална система от такси

ПРОВОДНИЦИ И ДИЕЛЕКТРИЦИ В ЕЛЕКТРИЧЕСКО ПОЛЕ

Основен курс

• Проводниците са вещества, които съдържат свободни електрически заряди, които могат да се движат под въздействието на произволно слабо електрическо поле.

ПРОВОДНИЦИ

ЙОНИЗИРАН

ГАЗОВЕ

МЕТАЛИ

ЕЛЕКТРОЛИТИ

Електростатична защита– явление, според което е възможно да се екранира електрическо поле, като се „скрие“ от него в затворена обвивка, изработена от електропроводим материал (например метал).

Електростатична защита.

Феноменът е открит от Майкъл Фарадей през 1836 г. Той забеляза, че външно електрическо поле не може да влезе в заземена метална клетка. Принцип на действие Фарадееви клеткисе крие във факта, че под въздействието на външно електрическо поле свободните електрони, разположени в метала, започват да се движат и създават заряд на повърхността на клетката, който напълно компенсира това външно поле.

Диелектриците (или изолаторите) са вещества, които провеждат електричество относително слабо (в сравнение с проводниците).

• В диелектриците всички електрони са свързани, т.е. принадлежат към отделни атоми и електрическото поле не ги откъсва, а само леко ги измества, т.е. ги поляризира. Следователно вътре в диелектрика може да съществува електрическо поле; диелектрикът има известно влияние върху електрическото поле

Диелектриците се делят на поляренИ неполярни .

Полярни диелектрици

се състоят от молекули, в които центровете на разпределение на положителните и отрицателните заряди не съвпадат. Такива молекули могат да бъдат представени като две еднакви по модул молекули с противоположни точки обвинения , разположени на известно разстояние един от друг, наречени дипол .

Неполярни диелектрици

се състоят от атоми и молекули, в които центровете на разпределение на положителните и отрицателните заряди съвпадат.

Поляризация на полярните диелектрици.

• Поставянето на полярен диелектрик в електростатично поле (например между две заредени плочи) води до обръщане и изместване на преди това хаотично ориентирани диполи по полето.

Обръщането става под въздействието на двойка сили, приложени от полето към два диполни заряда.

Изместването на диполите се нарича поляризация. Въпреки това, поради топлинно движение, възниква само частична поляризация. Вътре в диелектрика положителните и отрицателните заряди на диполите се компенсират взаимно и на повърхността на диелектрика се появява свързан заряд: отрицателен от страната на положително заредената плоча и обратно.

Поляризация на неполярни диелектрици

Неполярният диелектрик в електрическо поле също е поляризиран. Под въздействието на електрическо поле положителните и отрицателните заряди в молекулата се изместват в противоположни посоки, така че центровете на разпределение на зарядите се изместват, подобно на тези на полярните молекули. Оста на индуцирания от полето дипол е ориентирана по протежение на полето. Свързаните заряди се появяват върху диелектричните повърхности, съседни на заредените плочи.

Самият поляризиран диелектрик създава електрическо поле.

Това поле отслабва външното електрическо поле вътре в диелектрика

Степента на това затихване зависи от свойствата на диелектрика.

Намаляването на силата на електростатичното поле в дадено вещество в сравнение с полето във вакуум се характеризира с относителната диелектрична константа на средата.

Проводници в електрическо поле

Диелектрици в електрическо поле

1. Има свободни електрони

1. Няма безплатни носители на такса.

2.електроните се събират на повърхността на проводника

2. В електрическо поле молекулите и атомите се въртят така, че от едната страна в диелектрика се появява излишен положителен заряд, а от другата - отрицателен

3. Вътре в проводника няма електрическо поле

3. Електрическото поле вътре в проводника отслабва ε пъти.

4. Един проводник може да бъде разделен на 2 части в електрическо поле и всяка част ще бъде заредена с различни знаци.

4. Диелектрикът може да бъде разделен на 2 части в електрическо поле, но всяка от тях ще бъде незаредена

Контролни въпроси

1 . Какви вещества се наричат ​​проводници?

2 Какви електрически заряди се наричат ​​свободни?

3.Кои частици са носители на свободни заряди в металите?

4. Какво се случва в метал, поставен в електрическо поле?

5. Как зората, съобщена му, се разпределя върху проводникад?

КОНТРОЛНИ ВЪПРОСИ.

6. Ако проводник в електрическо поле се раздели на две части, как ще се заредят тези части?

7. На какъв принцип се основава електростатичната защита?

8.Какви вещества се наричат ​​диелектрици?

9.Какви видове диелектрици има? Каква е разликата?

10. Обяснете поведението на дипол във външно електрическо поле.

11. Как възниква поляризацията на диелектриците.

12. Ако диелектрик, поставен в електрическо поле, се раздели наполовина, какъв ще бъде зарядът на всяка част?

13. Отрицателно зареден облак преминава над гръмоотвод. Обяснете, въз основа на електронни концепции, защо се появява заряд на върха на гръмоотвода. Какъв е неговият знак?