Prezentácia na tému "vodiče a dielektrika." Prezentácia na tému "vodiče a dielektrika" Dielektrikum oslabuje vonkajšie elektrické pole

Vodiče v elektrickom poli voľné náboje - nabité častice rovnakého znamienka, schopné pohybu pod vplyvom elektrického poľa viazané náboje - opačné náboje zahrnuté v zložení atómov (alebo molekúl), ktoré sa nemôžu pohybovať pod vplyvom elektrického poľa nezávisle od seba látok vodiče dielektrika polovodiče

Akékoľvek médium oslabuje intenzitu elektrického poľa

Elektrické charakteristiky média sú určené pohyblivosťou nabitých častíc v ňom

Vodič: kovy, roztoky solí, kyseliny, vlhký vzduch, plazma, ľudské telo

Ide o teleso, ktoré vo vnútri obsahuje dostatočné množstvo voľných elektrických nábojov, ktoré sa môžu pohybovať vplyvom elektrického poľa.

Ak vložíte do elektrického poľa nenabitý vodič, nosiče náboja sa začnú pohybovať. Sú rozdelené tak, že elektrické pole, ktoré vytvárajú, je opačné ako vonkajšie pole, to znamená, že pole vo vnútri vodiča bude oslabené. Náboje sa budú prerozdeľovať dovtedy, kým nebudú splnené podmienky pre rovnováhu nábojov na vodiči, to znamená:

neutrálny vodič zavedený do elektrického poľa preruší ťahové čiary. Končia na záporných indukovaných nábojoch a začínajú na kladných

Jav priestorovej separácie nábojov sa nazýva elektrostatická indukcia. Vlastné pole indukovaných nábojov kompenzuje vonkajšie pole vo vnútri vodiča s vysokou presnosťou.

Ak má vodič vnútornú dutinu, pole bude vo vnútri dutiny chýbať. Táto okolnosť sa používa pri organizovaní ochrany zariadení pred elektrickými poľami.

Elektrifikácia vodiča vo vonkajšom elektrostatickom poli oddelením kladných a záporných nábojov, ktoré sa v ňom už vyskytujú v rovnakých množstvách, sa nazýva jav elektrostatickej indukcie a samotné prerozdelené náboje sa nazývajú indukované. Tento jav možno využiť na elektrizovanie nenabitých vodičov.

Nenabitý vodič môže byť elektrifikovaný kontaktom s iným nabitým vodičom.

Rozloženie nábojov na povrchu vodičov závisí od ich tvaru. V bodoch sa pozoruje maximálna hustota náboja a vo vnútri vybraní je znížená na minimum.

Vlastnosť elektrických nábojov koncentrovať sa v povrchovej vrstve vodiča našla uplatnenie na získanie významných potenciálových rozdielov elektrostatickou metódou. Na obr. je znázornená schéma elektrostatického generátora používaného na urýchľovanie elementárnych častíc.

Na izolačnom stĺpe 2 je umiestnený guľový vodič 1 veľkého priemeru. Vo vnútri stĺpa sa pohybuje uzavretá dielektrická páska 3, ktorá poháňa bubny 4. Z vysokonapäťového generátora sa eklektický náboj prenáša cez sústavu hrotitých vodičov 5 do páska, na zadnej strane pásky je uzemňovacia doska 6. Náboje z pásky sa odstraňujú sústavou bodov 7 a tečú na vodivú guľu. Maximálny náboj, ktorý sa môže nahromadiť na guli, je určený únikom z povrchu guľového vodiča. V praxi je s generátormi podobného dizajnu s priemerom gule 10–15 m možné získať potenciálny rozdiel rádovo 3–5 miliónov voltov. Na zvýšenie náboja gule sa niekedy celá konštrukcia umiestňuje do krabice naplnenej stlačeným plynom, čo znižuje intenzitu ionizácie.

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

Na povrchu gule kužele vyrezávajú malé sférické oblasti, ktoré možno považovať za ploché. A r1r1 r2r2 S1S1 S2S2, alebo Kužele sú si navzájom podobné, pretože uhly vo vrchole sú rovnaké. Z podobnosti vyplýva, že plochy báz súvisia ako druhé mocniny vzdialeností od bodu A k miestam, resp. teda

Ekvipotenciálne plochy Približný priebeh ekvipotenciálnych plôch pre určitý moment srdcovej excitácie je znázornený na obrázku. V elektrickom poli je povrch vodivého telesa akéhokoľvek tvaru ekvipotenciálnou plochou. Bodkované čiary označujú ekvipotenciálne plochy, čísla vedľa nich označujú hodnotu potenciálu v milivoltoch.

Dielektrická konštanta látok Látka ε ε Plyny a vodná para Dusík Vodík Vzduch Vákuum Vodná para (pri t=100 ºС) Hélium Kyslík Oxid uhličitý Kvapaliny Kvapalný dusík (pri t= –198,4 ºС) Benzín Voda Kvapalný vodík (pri t= –252, 9 ºС) Kvapalné hélium (pri t= –269 ºC) Glycerín 1,0058 1,006 1,4 1,9–2,0 81 1,2 1,05 43 Kvapalný kyslík (pri t= –192,4 ºtС Drevo Wacehol I – Transformátorový olej na Al Diamantový Exterový olej 10 ºС) parafínová guma sľudové sklo titán bárium Porcelán jantár 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

Literatúra O. F. Kabardin „Fyzika. Referenčné materiály“. O. F. Kabardin „Fyzika. Referenčné materiály“. A. A. Pinsky „Fyzika. Učebnica pre školy 10. ročníka a triedy s hĺbkovým štúdiom fyziky.“ A. A. Pinsky „Fyzika. Učebnica pre školy 10. ročníka a triedy s hĺbkovým štúdiom fyziky.“ G. Ya. Myakishev „Fyzika. Elektrodynamické triedy“. G. Ya. Myakishev „Fyzika. Elektrodynamické triedy“. Časopis "Kvant". Časopis "Kvant".

Snímka 2

Vodiče a dielektriká v elektrickom poli Nabité častice, ktoré sa môžu voľne pohybovať v elektrickom poli, sa nazývajú voľné náboje a látky, ktoré ich obsahujú, sa nazývajú vodiče. Vodiče sú kovy, kvapalné roztoky a roztavené elektrolyty. Voľné náboje v kove sú elektróny vonkajších obalov atómov, ktoré s nimi stratili kontakt. Tieto elektróny, nazývané voľné elektróny, sa môžu voľne pohybovať cez kovové telo v akomkoľvek smere. Za elektrostatických podmienok, t.j. keď sú elektrické náboje stacionárne, je intenzita elektrického poľa vo vnútri vodiča vždy nulová. V skutočnosti, ak predpokladáme, že vo vodiči je stále pole, potom na voľné náboje v ňom umiestnené budú pôsobiť elektrické sily úmerné sile poľa a tieto náboje sa začnú pohybovať, čo znamená, že pole prestane byť elektrostatický. Vo vnútri vodiča teda nie je žiadne elektrostatické pole.

Snímka 3

Látky, ktoré nemajú žiadne voľné náboje, sa nazývajú dielektriká alebo izolanty. Príklady dielektrík zahŕňajú rôzne plyny, niektoré kvapaliny (voda, benzín, alkohol atď.), ako aj mnohé pevné látky (sklo, porcelán, plexisklo, guma atď.). Existujú dva typy dielektrík - polárne a nepolárne. V polárnej dielektrickej molekule sú kladné náboje umiestnené prevažne v jednej časti (pól „+“) a záporné náboje v druhej časti (pól „-“). V nepolárnom dielektriku sú kladné a záporné náboje rovnomerne rozložené v celej molekule. Elektrický dipólový moment je vektorová fyzikálna veličina, ktorá charakterizuje elektrické vlastnosti systému nabitých častíc (rozloženie náboja) v zmysle poľa, ktoré vytvára a vplyvu vonkajších polí naň. Najjednoduchší systém nábojov, ktorý má určitý (nezávisle od voľby pôvodu) nenulový dipólový moment, je dipól (dve bodové častice s opačnými nábojmi rovnakej veľkosti)

Snímka 4

Absolútna hodnota elektrického dipólového momentu dipólu sa rovná súčinu veľkosti kladného náboja a vzdialenosti medzi nábojmi a smeruje od záporného náboja ku kladnému, alebo: kde q je veľkosť nábojov , l je vektor so začiatkom v zápornom náboji a koncom v kladnom. Pre sústavu N častíc je elektrický dipólový moment: Systémové jednotky na meranie elektrického dipólového momentu nemajú špeciálny názov. V SI je to jednoducho Kl·m. Elektrický dipólový moment molekúl sa zvyčajne meria v debyoch: 1 D = 3,33564·10−30 C m.

Snímka 5

Dielektrická polarizácia. Keď sa dielektrikum zavedie do vonkajšieho elektrického poľa, dochádza v ňom k určitej redistribúcii nábojov, ktoré tvoria atómy alebo molekuly. V dôsledku takejto redistribúcie sa na povrchu vzorky dielektrika objavia prebytočné nekompenzované viazané náboje. Všetky nabité častice, ktoré tvoria makroskopické viazané náboje, sú stále súčasťou ich atómov. Viazané náboje vytvárajú elektrické pole, ktoré vo vnútri dielektrika smeruje opačne k vektoru intenzity vonkajšieho poľa. Tento proces sa nazýva dielektrická polarizácia. Výsledkom je, že celkové elektrické pole vo vnútri dielektrika je menšie ako vonkajšie pole v absolútnej hodnote. Fyzikálna veličina rovnajúca sa pomeru modulu intenzity vonkajšieho elektrického poľa vo vákuu E0 k modulu celkovej intenzity poľa v homogénnom dielektriku E sa nazýva dielektrická konštanta látky:

Snímka 6

Existuje niekoľko mechanizmov polarizácie dielektrika. Hlavnými sú orientácia a deformačná polarizácia. Orientačná alebo dipólová polarizácia sa vyskytuje v prípade polárnych dielektrík pozostávajúcich z molekúl, v ktorých sa centrá rozloženia kladných a záporných nábojov nezhodujú. Takéto molekuly sú mikroskopické elektrické dipóly - neutrálna kombinácia dvoch nábojov rovnakej veľkosti a opačného znamienka, ktoré sa nachádzajú v určitej vzdialenosti od seba. Napríklad molekula vody, ako aj molekuly množstva iných dielektrík (H2S, NO2 atď.) majú dipólový moment. Pri absencii vonkajšieho elektrického poľa sú osi molekulových dipólov v dôsledku tepelného pohybu náhodne orientované, takže na povrchu dielektrika a v akomkoľvek objemovom prvku je elektrický náboj v priemere nulový. Keď sa dielektrikum zavedie do vonkajšieho poľa, dôjde k čiastočnej orientácii molekulárnych dipólov. V dôsledku toho sa na povrchu dielektrika objavujú nekompenzované makroskopické viazané náboje, ktoré vytvárajú pole smerujúce k vonkajšiemu poľu

Snímka 7

Polarizácia polárnych dielektrík silne závisí od teploty, pretože tepelný pohyb molekúl zohráva úlohu dezorientačného faktora. Obrázok ukazuje, že vo vonkajšom poli pôsobia na opačné póly molekuly polárneho dielektrika opačne smerujúce sily, ktoré sa snažia molekulu otáčať pozdĺž vektora intenzity poľa.

Snímka 8

Deformačný (alebo elastický) mechanizmus sa prejavuje pri polarizácii nepolárnych dielektrík, ktorých molekuly v neprítomnosti vonkajšieho poľa nemajú dipólový moment. Pri elektronickej polarizácii vplyvom elektrického poľa dochádza k deformácii elektronických obalov nepolárnych dielektrík - kladné náboje sú posunuté v smere vektora a záporné náboje v opačnom smere. V dôsledku toho sa každá molekula zmení na elektrický dipól, ktorého os smeruje pozdĺž vonkajšieho poľa. Na povrchu dielektrika sa objavujú nekompenzované viazané náboje, ktoré vytvárajú vlastné pole smerujúce k vonkajšiemu poľu. Takto dochádza k polarizácii nepolárneho dielektrika. Príkladom nepolárnej molekuly je molekula metánu CH4. V tejto molekule sa štvornásobný ionizovaný uhlíkový ión C4– nachádza v strede pravidelnej pyramídy, na vrcholoch ktorej sú vodíkové ióny H+. Keď sa aplikuje vonkajšie pole, uhlíkový ión sa vytlačí zo stredu pyramídy a molekula vyvinie dipólový moment úmerný vonkajšiemu poľu.

Snímka 9

V prípade pevných kryštalických dielektrík sa pozoruje typ deformačnej polarizácie - takzvaná iónová polarizácia, pri ktorej sa ióny rôznych znakov, ktoré tvoria kryštálovú mriežku, pri pôsobení vonkajšieho poľa premiestňujú v opačných smeroch, ako napr. výsledkom čoho sa na kryštálových plochách objavia viazané (nekompenzované) náboje. Príkladom takéhoto mechanizmu je polarizácia kryštálu NaCl, v ktorej ióny Na+ a Cl– tvoria dve podmriežky vnorené do seba. V neprítomnosti vonkajšieho poľa je každá základná bunka kryštálu NaCl elektricky neutrálna a nemá dipólový moment. Vo vonkajšom elektrickom poli sú obe podmriežky posunuté v opačných smeroch, t.j. kryštál je polarizovaný.

Snímka 10

Obrázok ukazuje, že vonkajšie pole pôsobí na molekulu nepolárneho dielektrika, pričom v ňom pohybuje opačnými nábojmi v rôznych smeroch, v dôsledku čoho sa táto molekula stáva podobnou molekule polárneho dielektrika, orientovanej pozdĺž siločiar. Deformácia nepolárnych molekúl vplyvom vonkajšieho elektrického poľa nezávisí od ich tepelného pohybu, preto polarizácia nepolárneho dielektrika nezávisí od teploty.

Snímka 11

Základy pásovej teórie pevných látok Pásová teória je jednou z hlavných častí kvantovej teórie pevných látok, ktorá popisuje pohyb elektrónov v kryštáloch a je základom modernej teórie kovov, polovodičov a dielektrík. Energetické spektrum elektrónov v pevnej látke sa výrazne líši od energetického spektra voľných elektrónov (ktoré je spojité) alebo spektra elektrónov prislúchajúcich jednotlivým izolovaným atómom (diskrétne so špecifickou sadou dostupných úrovní) – pozostáva z jednotlivých povolených energetických pásiem. oddelené pásmi zakázaných energií. Podľa Bohrových kvantovo-mechanických postulátov môže mať energia elektrónu v izolovanom atóme prísne diskrétne hodnoty (elektrón má určitú energiu a nachádza sa v jednom z orbitálov).

Snímka 12

V prípade systému niekoľkých atómov spojených chemickou väzbou sú hladiny elektrónovej energie rozdelené v množstve úmernom počtu atómov. Miera štiepenia je určená interakciou elektrónových obalov atómov. S ďalším zvýšením systému na makroskopickú úroveň sa počet úrovní veľmi zväčší a rozdiel v energiách elektrónov nachádzajúcich sa v susedných orbitáloch je zodpovedajúcim spôsobom veľmi malý - energetické hladiny sú rozdelené do dvoch takmer súvislých diskrétnych súborov - energie zóny.

Snímka 13

Najvyššie z povolených energetických pásov v polovodičoch a dielektrikách, v ktorých sú pri teplote 0 K všetky energetické stavy obsadené elektrónmi, sa nazýva valenčné pásmo, ďalšie je vodivé pásmo. Na základe princípu vzájomného usporiadania týchto zón sa všetky pevné látky delia do troch veľkých skupín: vodiče - materiály, v ktorých sa vodivostný pás a valenčný pás prekrývajú (neexistuje energetická medzera), tvoria jednu zónu nazývanú vodivý pás (teda elektrón sa môže medzi nimi voľne pohybovať po prijatí akejkoľvek prípustne nízkej energie); dielektriká - materiály, v ktorých sa zóny neprekrývajú a vzdialenosť medzi nimi je väčšia ako 3 eV (na prenos elektrónu z valenčného pásma do vodivého pásma je potrebná značná energia, takže dielektriká prakticky nevedú prúd); polovodiče - materiály, v ktorých sa pásma neprekrývajú a vzdialenosť medzi nimi (pásmová medzera) je v rozsahu 0,1–3 eV (na prenos elektrónu z valenčného pásma do vodivého pásma je potrebná menšia energia ako napr. dielektrikum, preto sú čisté polovodiče slabo vodivé).

Snímka 14

Pásmová medzera (energetická medzera medzi valenčnými a vodivými pásmi) je kľúčovou veličinou v teórii pásov a určuje optické a elektrické vlastnosti materiálu. Prechod elektrónu z valenčného pásma do vodivého pásma sa nazýva proces generovania nosičov náboja (záporný - elektrón a pozitívny - diera) a spätný prechod sa nazýva proces rekombinácie.

Snímka 15

Polovodiče sú látky, ktorých zakázané pásmo je rádovo niekoľko elektrónvoltov (eV). Napríklad diamant možno klasifikovať ako polovodič so širokou medzerou a arzenid india možno klasifikovať ako polovodič s úzkou medzerou. Medzi polovodiče patria mnohé chemické prvky (germánium, kremík, selén, telúr, arzén a iné), veľké množstvo zliatin a chemických zlúčenín (arzenid gália atď.). Najbežnejším polovodičom v prírode je kremík, ktorý tvorí takmer 30 % zemskej kôry. Polovodič je materiál, ktorý svojou mernou vodivosťou zaujíma medzipolohu medzi vodičmi a dielektrikom a od vodičov sa líši silnou závislosťou mernej vodivosti od koncentrácie nečistôt, teploty a vystavenia rôznym druhom žiarenia. Hlavnou vlastnosťou polovodiča je zvýšenie elektrickej vodivosti so zvyšujúcou sa teplotou.

Snímka 16

Polovodiče sa vyznačujú vlastnosťami vodičov aj dielektrík. V polovodičových kryštáloch potrebujú elektróny na uvoľnenie z atómu asi 1-2 10-19 J (približne 1 eV) energie oproti 7-10 10-19 J (približne 5 eV) pre dielektrikum, čo charakterizuje hlavný rozdiel medzi polovodičmi a dielektriká. Táto energia sa v nich objavuje pri zvyšovaní teploty (napr. pri izbovej teplote je energetická hladina tepelného pohybu atómov 0,4·10−19 J) a jednotlivé elektróny dostávajú energiu na oddelenie od jadra. Opúšťajú svoje jadrá a vytvárajú voľné elektróny a diery. S rastúcou teplotou sa zvyšuje počet voľných elektrónov a dier, preto v polovodiči, ktorý neobsahuje nečistoty, elektrický odpor klesá. Bežne sa za polovodiče považujú prvky s väzbovou energiou elektrónov menšou ako 2-3 eV. Mechanizmus elektrón-dierovej vodivosti sa prejavuje v natívnych (teda bez nečistôt) polovodičoch. Nazýva sa to vlastná elektrická vodivosť polovodičov.

Snímka 17

Pravdepodobnosť prechodu elektrónov z valenčného pásma do vodivého pásma je úmerná (-Eg/kT), kde Eg je zakázané pásmo. Pri veľkej hodnote Eg (2-3 eV) sa táto pravdepodobnosť ukazuje ako veľmi malá. Rozdelenie látok na kovy a nekovy má teda veľmi určitý základ. Naproti tomu delenie nekovov na polovodiče a dielektrika takýto základ nemá a je čisto podmienené.

Snímka 18

Vnútorná vodivosť a vodivosť nečistôt Polovodiče, v ktorých sa počas ionizácie atómov, z ktorých je celý kryštál postavený, objavujú voľné elektróny a „diery“, sa nazývajú polovodiče s vlastnou vodivosťou. V polovodičoch s vlastnou vodivosťou sa koncentrácia voľných elektrónov rovná koncentrácii „dier“. Vodivosť nečistôt Kryštály s vodivosťou nečistôt sa často používajú na vytváranie polovodičových prvkov. Takéto kryštály sa vyrábajú zavedením nečistôt s atómami päťmocného alebo trojmocného chemického prvku

Snímka 19

Elektronické polovodiče (typ n) Pojem „typ n“ pochádza zo slova „negatívne“, ktoré označuje záporný náboj väčšiny nosičov. Nečistota z päťmocného polovodiča (napríklad arzénu) sa pridáva do štvormocného polovodiča (napríklad kremíka). Počas interakcie každý atóm prímesi vstupuje do kovalentnej väzby s atómami kremíka. V nasýtených valenčných väzbách však pre piaty elektrón atómu arzénu nie je miesto a ten sa odlomí a uvoľní. V tomto prípade sa prenos náboja uskutočňuje elektrónom, nie dierou, to znamená, že tento typ polovodiča vedie elektrický prúd ako kovy. Nečistoty, ktoré sa pridávajú do polovodičov a spôsobujú, že sa z nich stanú polovodiče typu n, sa nazývajú donorové nečistoty.

Snímka 20

Dierové polovodiče (p-typ) Pojem „p-typ“ pochádza zo slova „pozitívny“, ktoré označuje kladný náboj väčšinových nosičov. Tento typ polovodiča sa okrem prímesovej bázy vyznačuje dierovým charakterom vodivosti. Malé množstvo atómov trojmocného prvku (ako je indium) sa pridáva do štvormocného polovodiča (ako je kremík). Každý atóm nečistoty vytvára kovalentnú väzbu s tromi susednými atómami kremíka. Aby sa vytvorila väzba so štvrtým atómom kremíka, atóm india nemá valenčný elektrón, takže uchopí valenčný elektrón z kovalentnej väzby medzi susednými atómami kremíka a stane sa záporne nabitým iónom, čo vedie k vytvoreniu diery. Nečistoty, ktoré sa v tomto prípade pridávajú, sa nazývajú akceptorové nečistoty.

Snímka 21

Snímka 22

Fyzikálne vlastnosti polovodičov sú najviac študované v porovnaní s kovmi a dielektrikami. Do značnej miery je to uľahčené obrovským počtom efektov, ktoré nemožno pozorovať v jednej alebo druhej látke, predovšetkým v súvislosti so štruktúrou pásovej štruktúry polovodičov a prítomnosťou pomerne úzkej medzery medzi pásmom. Polovodičové zlúčeniny sa delia na niekoľko typov: jednoduché polovodičové materiály - samotné chemické prvky: bór B, uhlík C, germánium Ge, kremík Si, selén Se, síra S, antimón Sb, telúr Te a jód I. Germánium, kremík a selén. Zvyšok sa najčastejšie používa ako dopanty alebo ako súčasti zložitých polovodičových materiálov. Skupina komplexných polovodičových materiálov zahŕňa chemické zlúčeniny, ktoré majú polovodičové vlastnosti a zahŕňajú dva, tri alebo viac chemických prvkov. Samozrejme, hlavným stimulom pre štúdium polovodičov je výroba polovodičových zariadení a integrovaných obvodov.

Snímka 23

Ďakujem za tvoju pozornosť!

Zobraziť všetky snímky

1. Pri absencii vonkajšieho poľa sú častice vo vnútri látky rozložené tak, že elektrické pole, ktoré vytvárajú, je rovné nule. 2. V prítomnosti vonkajšieho poľa dochádza k redistribúcii nabitých častíc a vzniká vlastné elektrické pole látky, ktoré pozostáva z vonkajšieho poľa E0 a vnútorného E/ vytvoreného nabitými časticami látky? Aké látky sa nazývajú vodiče? 3. Vodiče -

• látky s prítomnosťou voľných nábojov, ktoré sa podieľajú na tepelnom pohybe a môžu sa pohybovať v celom objeme vodiča

• 4. Pri absencii vonkajšieho poľa vo vodiči je voľný náboj „-“ kompenzovaný nábojom „+“ iónovej mriežky. V elektrickom poli sa vyskytuje prerozdeľovanie bezplatné poplatky, v dôsledku čoho sa na jeho povrchu objavujú nekompenzované náboje „+“ a „-“.
• Tento proces sa nazýva elektrostatická indukcia, a náboje, ktoré sa objavujú na povrchu vodiča, sú indukčné poplatky.

5. Celkové elektrostatické pole vo vnútri vodiča sa rovná nula 6. Všetky vnútorné oblasti vodiča zavedené do elektrického poľa zostávajú elektricky neutrálne 7. Toto je základ elektrostatická ochrana– zariadenia citlivé na elektrické pole sú umiestnené v kovových boxoch, aby sa eliminoval vplyv poľa. ? Aké látky sa nazývajú dielektriká? 8. V dielektrikách (izolátoroch) nie sú žiadne voľné elektrické náboje. Pozostávajú z neutrálnych atómov alebo molekúl. Nabité častice v neutrálnom atóme sú na seba naviazané a vplyvom elektrického poľa sa nemôžu pohybovať v celom objeme dielektrika.

• 8. V dielektrikách (izolátoroch) nie sú žiadne voľné elektrické náboje. Pozostávajú z neutrálnych atómov alebo molekúl. Nabité častice v neutrálnom atóme sú na seba naviazané a vplyvom elektrického poľa sa nemôžu pohybovať v celom objeme dielektrika.

9. Pri zavedení dielektrika do vonkajšieho elektrického poľa v ňom dochádza k redistribúcii nábojov. V dôsledku toho prebytok nekompenzovaný súvisiace poplatky. 10. Naviazané náboje vytvárajú elektrické pole, ktoré vo vnútri dielektrika smeruje opačne k vektoru intenzity vonkajšieho poľa. Tento proces sa nazýva dielektrická polarizácia. 11. Fyzikálna veličina rovnajúca sa pomeru modulu sily vonkajšieho elektrického poľa vo vákuu k modulu celkovej intenzity poľa v homogénnom dielektriku sa nazýva tzv. dielektrická konštanta látok. e = E0/E 12. Polárne dielektrika - pozostávajúce z molekúl, v ktorých sú centrá distribúcie nábojov „+“ a „-“. nezhodujú. 13. Molekuly sú mikroskopické elektrické dipóly - neutrálna kombinácia dvoch nábojov rovnakej veľkosti a opačného znamienka, ktoré sa nachádzajú v určitej vzdialenosti od seba. 14. Príklady polárnych dielektrík:

• Voda, alkohol,
• oxid dusnatý (4)

15. Pri zavedení dielektrika do vonkajšieho poľa dochádza k čiastočnej orientácii dipólov. V dôsledku toho sa na povrchu dielektrika objavia nekompenzované viazané náboje, ktoré vytvárajú pole smerujúce k vonkajšiemu poľu. 16. Nepolárne dielektriká– látky, v molekulách ktorých sa nabíjajú centrá distribúcie „+“ a „-“. zladiť sa. 17. Na povrchu dielektrika sa objavujú nekompenzované viazané náboje, ktoré vytvárajú vlastné pole E/ smerujúce k vonkajšiemu poľu E0 Polarizácia nepolárneho dielektrika 18. Príklady nepolárneho dielektrika:

• inertné plyny, kyslík, vodík, benzén, polyetylén.

1. Aké je elektrické pole vo vnútri vodiča?

• A) Potenciálna energia nábojov
• B) Kinetická energia nábojov
• B) nula

A) Sú to látky, v ktorých sa nabité častice nemôžu pohybovať vplyvom elektrického poľa.

• A) Sú to látky, v ktorých sa nabité častice nemôžu pohybovať vplyvom elektrického poľa.
• B) Sú to látky, v ktorých sa môžu nabité častice pohybovať vplyvom elektrického poľa.

A) 1 4. Čo sa nazýva polarizácia?

• A) Ide o posunutie kladných a záporných viazaných nábojov dielektrika v opačných smeroch
• B) Ide o posunutie kladných a záporných viazaných nábojov dielektrika v jednom smere
• B) Ide o usporiadanie kladných a záporných nábojov dielektrika v strede

5. Kde je sústredený statický náboj vodiča?

• A) vo vnútri vodiča
• B) Na jeho povrchu

7. ČO JE DIELEKTRICKÁ KONTINUITA? 8. Nepolárne dielektriká sú dielektriká, v ktorých sú centrá distribúcie kladných a záporných nábojov...

• 8. Nepolárne dielektriká sú dielektriká, v ktorých sú centrá distribúcie kladných a záporných nábojov...

A) Skutočnosť, že elektrické pole vo vnútri vodiča je maximálne.

• A) Skutočnosť, že elektrické pole vo vnútri vodiča je maximálne.
• B) na tom, že vo vnútri vodiča nie je žiadne elektrické pole

10. Čo je to dipól?

• A) Toto je kladne nabitý systém poplatkov
• B) Ide o negatívne nabitý systém poplatkov
• B) Toto je neutrálny systém poplatkov

VODIČE A DIELEKTRIKA V ELEKTRICKOM OBLASTI

Základný kurz

• Vodiče sú látky, ktoré obsahujú voľné elektrické náboje, ktoré sa môžu pohybovať pod vplyvom ľubovoľne slabého elektrického poľa.

VODIČE

IONIZOVANÉ

PLYNY

KOVY

ELEKTROLYTY

Elektrostatická ochrana– jav, podľa ktorého je možné odtieniť elektrické pole tak, že sa pred ním „skryjeme“ vo vnútri uzavretého obalu z elektricky vodivého materiálu (napríklad kovu).

Elektrostatická ochrana.

Tento jav objavil Michael Faraday v roku 1836. Všimol si, že vonkajšie elektrické pole sa nemôže dostať do uzemnenej kovovej klietky. Princíp činnosti Faradayove klietky spočíva v tom, že vplyvom vonkajšieho elektrického poľa sa voľné elektróny nachádzajúce sa v kove začnú pohybovať a vytvárajú na povrchu článku náboj, ktorý toto vonkajšie pole úplne kompenzuje.

Dielektriká (alebo izolanty) sú látky, ktoré relatívne zle vedú elektrický prúd (v porovnaní s vodičmi).

• V dielektrikách sú všetky elektróny viazané, teda patria jednotlivým atómom a elektrické pole ich neodtrháva, ale len mierne posúva, teda polarizuje. Preto vo vnútri dielektrika môže existovať elektrické pole, dielektrikum má určitý vplyv na elektrické pole

Dielektrika sa delia na polárny A nepolárne .

Polárne dielektrika

pozostávajú z molekúl, v ktorých sa centrá distribúcie kladných a záporných nábojov nezhodujú. Takéto molekuly môžu byť reprezentované ako dve identické molekuly s opačným modulom poplatky , ktoré sa nachádzajú v určitej vzdialenosti od seba, tzv dipól .

Nepolárne dielektriká

pozostávajú z atómov a molekúl, v ktorých sa centrá distribúcie kladných a záporných nábojov zhodujú.

Polarizácia polárnych dielektrík.

• Umiestnenie polárneho dielektrika do elektrostatického poľa (napríklad medzi dve nabité platne) vedie k obráteniu a posunutiu predtým chaoticky orientovaných dipólov pozdĺž poľa.

K obratu dochádza vplyvom dvojice síl pôsobiacich z poľa na dva dipólové náboje.

Posun dipólov sa nazýva polarizácia. V dôsledku tepelného pohybu však dochádza len k čiastočnej polarizácii. Vo vnútri dielektrika sa kladné a záporné náboje dipólov navzájom kompenzujú a na povrchu dielektrika sa objaví viazaný náboj: záporný na strane kladne nabitej platne a naopak.

Polarizácia nepolárnych dielektrík

Nepolárne dielektrikum v elektrickom poli je tiež polarizované. Vplyvom elektrického poľa sa kladné a záporné náboje v molekule posúvajú v opačných smeroch, takže centrá distribúcie náboja sú posunuté, ako v prípade polárnych molekúl. Os dipólu indukovaného poľom je orientovaná pozdĺž poľa. Viazané náboje sa objavujú na dielektrických povrchoch susediacich s nabitými platňami.

Samotné polarizované dielektrikum vytvára elektrické pole.

Toto pole oslabuje vonkajšie elektrické pole vo vnútri dielektrika

Stupeň tohto útlmu závisí od vlastností dielektrika.

Pokles intenzity elektrostatického poľa v látke v porovnaní s poľom vo vákuu je charakterizovaný relatívnou dielektrickou konštantou média.

Vodiče v elektrickom poli

Dielektrika v elektrickom poli

1. Existujú voľné elektróny

1. Neexistujú žiadne bezplatné nosiče poplatkov.

2.elektróny sa zhromažďujú na povrchu vodiča

2. V elektrickom poli sa molekuly a atómy otáčajú tak, že na jednej strane sa v dielektriku objavuje prebytočný kladný náboj a na druhej strane záporný náboj

3. Vo vnútri vodiča nie je žiadne elektrické pole

3. Elektrické pole vo vnútri vodiča zoslabne ε krát.

4. Vodič môže byť v elektrickom poli rozdelený na 2 časti a každá časť bude nabitá rôznymi znakmi.

4. Dielektrikum možno v elektrickom poli rozdeliť na 2 časti, ale každá z nich bude nenabitá

Kontrolné otázky

1 . Aké látky sa nazývajú vodiče?

2 Aké elektrické poplatky sa nazývajú bezplatné?

3.Aké častice sú nositeľmi voľných nábojov v kovoch?

4.Čo sa deje v kove umiestnenom v elektrickom poli?

5. Ako mu úsvit komunikoval, je distribuovaný cez dirigenta d?

KONTROLNÉ OTÁZKY.

6. Ak je vodič v elektrickom poli rozdelený na dve časti, ako sa budú tieto časti nabíjať?

7.Na akom princípe je založená elektrostatická ochrana?

8.Aké látky sa nazývajú dielektriká?

9. Aké typy dielektrík existujú? V čom je rozdiel?

10.Vysvetlite správanie sa dipólu vo vonkajšom elektrickom poli.

11. Ako dochádza k polarizácii dielektrík.

12. Ak je dielektrikum umiestnené v elektrickom poli rozdelené na polovicu, aký bude náboj každej časti?

13. Záporne nabitý oblak prechádza cez bleskozvod. Vysvetlite na základe elektronických konceptov, prečo sa na hrote bleskozvodu objaví náboj. Aké je jeho znamenie?