Elektrosztatikus térben vezetőnek nevezzük azt az anyagot, amelynek szabad részecskéi vannak töltéssel, amelyek a ható elektromos tér hatására rendezetten mozognak a testen. A részecskék töltéseit pedig szabadnak nevezzük. A dielektrikumok viszont nem rendelkeznek ilyenekkel. A vezetők és a dielektrikumok természete és tulajdonságai eltérőek.
Explorer
Elektrosztatikus térben a vezetők fémek, lúgos, savas és sóoldatok, valamint ionizált gázok. A fémekben a szabad töltések hordozói a szabad elektronok.
Egyenletes elektromos térbe lépve, ahol a fémek töltés nélküli vezetők, a mozgás a térfeszültség vektorával ellentétes irányba indul meg. Az egyik oldalon felhalmozódva az elektronok negatív töltést hoznak létre, a másik oldalon pedig nem elegendő mennyiségük többlet pozitív töltést okoz. Kiderült, hogy a vádak külön vannak. Befolyása alatt kompenzálatlan különböző díjak keletkeznekkülső mező. Így indukálódnak, és az elektrosztatikus térben lévő vezető töltés nélkül marad.
Kitérítés nélküli költségek
A villamosítást, amikor a töltések újraeloszlanak a testrészek között, elektrosztatikus indukciónak nevezzük. Testüket kompenzálatlan elektromos töltések alkotják, a belső és külső feszültségek egymással ellentétesek. A vezető ellentétes részein szétválva, majd felhalmozódva a belső tér intenzitása megnő. Ennek eredményeként nullává válik. Ezután a díjak egyenlege.
Ebben az esetben a teljes nem kompenzált terhelés kívül esik. Ezt a tényt az elektrosztatikus védelem megszerzésére használják, amely megvédi az eszközöket a mezők hatásától. Rácsokba vagy földelt fémtokokba helyezik őket.
Dielektrikumok
Azokat az anyagokat, amelyek nem tartalmaznak szabad elektromos töltést normál körülmények között (vagyis amikor a hőmérséklet sem nem túl magas, sem túl alacsony), dielektrikumoknak nevezzük. A részecskék ebben az esetben nem tudnak mozogni a testben, és csak kismértékben mozognak. Ezért elektromos töltések kapcsolódnak ide.
A dielektrikumokat a molekulaszerkezettől függően csoportokra osztják. Az első csoportba tartozó dielektrikumok molekulái aszimmetrikusak. Ide tartozik a közönséges víz, a nitrobenzol és az alkohol. Pozitív és negatív töltésük nem egyezik. Elektromos dipólusként működnek. Az ilyen molekulákat polárisnak tekintik. Elektromos nyomatékuk megegyezik a döntővelérték minden különböző körülmény között.
A második csoport a dielektrikumokból áll, amelyekben a molekulák szimmetrikus szerkezetűek. Ezek a paraffin, oxigén, nitrogén. A pozitív és negatív töltések hasonló jelentéssel bírnak. Ha nincs külső elektromos tér, akkor nincs elektromos nyomaték sem. Ezek nem poláris molekulák.
A külső mezőben lévő molekulák ellentétes töltéseinek központjai különböző irányban elmozdultak. Dipólusokká alakulnak, és újabb elektromos momentumot kapnak.
A harmadik csoportba tartozó dielektrikumok ionokból álló kristályos szerkezetűek.
Kíváncsi vagyok, hogyan viselkedik egy dipólus egy külső egyenletes térben (végül is ez egy nempoláris és poláris dielektrikumokból álló molekula).
Bármely dipólustöltés fel van ruházva olyan erővel, amely mindegyikének ugyanaz a modulusa, de más iránya (ellentétes). Két olyan erő keletkezik, amelyeknek van egy forgási nyomatéka, amelyek hatására a dipólus úgy szokott elfordulni, hogy a vektorok iránya egybeesik. Ennek eredményeként megkapja a külső mező irányát.
A nempoláris dielektrikumban nincs külső elektromos tér. Ezért a molekulák mentesek az elektromos momentumoktól. A poláris dielektrikumban a hőmozgás teljes rendezetlenségben megy végbe. Emiatt az elektromos nyomatékok eltérő irányúak, és vektorösszegük nulla. Vagyis a dielektrikumnak nincs elektromos nyomatéka.
Dielektrikum egyenletes elektromos térben
Helyezzen egy dielektrikumot egyenletes elektromos térbe. Azt már tudjuk, hogy a dipólusok poláris és nem poláris molekulák.a külső tértől függően irányított dielektrikumok. A vektoraik rendezettek. Ekkor a vektorok összege nem nulla, és a dielektrikumnak elektromos nyomatéka van. Benne vannak pozitív és negatív töltések, amelyek kölcsönösen kompenzálódnak és közel vannak egymáshoz. Ezért a dielektrikum nem kap töltést.
Az ellentétes felületek kompenzálatlan polarizációs töltései egyenlőek, azaz a dielektrikum polarizált.
Ha veszünk egy ionos dielektrikumot, és elektromos térbe helyezzük, akkor a benne lévő ionkristályok rácsa kissé eltolódik. Ennek eredményeként az ion típusú dielektrikum elektromos nyomatékot kap.
A polarizáló töltések saját elektromos mezőt alkotnak, amely a külsővel ellentétes irányú. Ezért az elektrosztatikus tér intenzitása, amelyet egy dielektrikumba helyezett töltések képeznek, kisebb, mint a vákuumban.
Explorer
Más kép alakul ki a karmesterekkel. Ha elektromos áramvezetőket vezetnek be egy elektrosztatikus mezőbe, akkor rövid távú áram keletkezik benne, mivel a szabad töltésekre ható elektromos erők hozzájárulnak a mozgás bekövetkezéséhez. De mindenki ismeri a termodinamikai irreverzibilitás törvényét is, amikor egy zárt rendszerben és mozgásban minden makrofolyamatnak véget kell vetni, és a rendszer egyensúlyba kerül.
Az elektrosztatikus térben lévő vezető egy fémből készült test, ahol az elektronok elkezdenek az erővonalak ellenében mozogni ésfelhalmozódni kezd a bal oldalon. A jobb oldali vezető elveszti az elektronokat és pozitív töltést kap. Amikor a töltések szétválnak, felveszi elektromos mezőjét. Ezt elektrosztatikus indukciónak nevezik.
A vezető belsejében az elektrosztatikus térerősség nulla, amit az ellentétből való elmozdulással könnyű bizonyítani.
Töltési viselkedés jellemzői
A vezető töltése felhalmozódik a felületen. Ezenkívül úgy oszlik el, hogy a töltéssűrűség a felület görbületéhez igazodik. Itt több lesz, mint máshol.
A vezetők és a félvezetők görbülete a legtöbb a sarokpontokban, az éleknél és a lekerekítéseknél. Nagy a töltéssűrűség is. Növekedésével együtt a feszültség is nő a közelben. Ezért itt erős elektromos tér jön létre. Koronatöltés jelenik meg, ami töltések áramlását okozza a vezetőből.
Ha egy elektrosztatikus térben lévő vezetőt veszünk figyelembe, amelyből a belső részt eltávolítjuk, akkor egy üreget találunk. Ettől nem fog változni semmi, mert a mezőny nem volt, és nem is lesz. Végül is definíció szerint hiányzik az üregben.
Következtetés
Megnéztük a vezetőket és a dielektrikumokat. Most már megértheti különbségeiket és a tulajdonságok hasonló körülmények közötti megnyilvánulásának jellemzőit. Tehát egységes elektromos térben egészen másként viselkednek.
