Artikkel dielektrikutest. See artikkel koondab materjale erinevatest elektrotehnika õpetustest ja raamatutest. Kirjeldatakse dielektrikute molekulaarstruktuuri, elektrimomenti. Dielektrik on aine, mille peamine elektriline omadus on võime polariseeruda elektriväljas.
Dielektrikute iseloomulik tunnus on tugevalt seotud positiivsete ja negatiivsete laengute olemasolu ainet moodustavates molekulides. Elektri- ja raadiotehnikas kasutatavate dielektrikute olemasolevatest sidumistüüpidest on kõige tüüpilisemad kovalentsed mittepolaarsed, kovalentsed polaarsed või homopolaarsed, ioonilised või heteropolaarsed, doonor-aktseptorid. Ühendusjõud ei määra mitte ainult aine struktuuri ja põhiomadusi, vaid ka kaootiliselt või korrektselt orienteeritud elektrimomente, mis esinevad aine mikro- või makroskoopilistes mahtudes.
Elektriline moment ilmneb süsteemis, mis koosneb kahest võrdse suurusega ja vastandliku elektrilaenguga süsteemist tähisega ± q, mis paiknevad üksteisest teatud kaugusel l, ja selle määrab suhe? = ql.
Sellist laengu süsteemi nimetatakse tavaliselt dipooliks ja selle laengu süsteemi poolt moodustatud molekuli nimetatakse dipooliks.
Kovalentne side
tekib siis, kui aatomid ühinevad molekulideks, mille tagajärjel valentselektronid sotsialiseeruvad ja välimine elektronkest täiendatakse stabiilse olekuga.
Kovalentse mittepolaarse sidemega molekulid tekivad sama nimega aatomite, näiteks H2, O2, Cl2, C, S, Si jne ühendamisel. ja neil on sümmeetriline struktuur. Positiivse ja negatiivse laengu tsentrite kokkulangemise tulemusena on molekuli elektriline moment null, molekul on mittepolaarne ja aine (dielektriline) mittepolaarne.
Kui kovalentse sidemega molekulid moodustuvad erinevatest aatomitest valentselektronide paaride, näiteks H2O, CH4, CH3Cl jne jagamise tõttu, siis sõltub elektrilise momendi puudumine või olemasolu aatomite vastastikusest paigutusest üksteise suhtes. Aatomite sümmeetrilise paigutuse ja seega ka laengukeskuste kokkulangemise korral on molekul mittepolaarne. Asümmeetrilise paigutuse korral, mis on tingitud laengukeskmete nihkumisest teatud kaugusel, tekib elektriline moment, molekuli nimetatakse polaarseks ja aine (dielektriline) on polaarne. Mittepolaarsete ja polaarsete molekulide struktuurimudelid on näidatud alloleval joonisel.
Sõltumata sellest, kas see on polaarne või mittepolaarne dielektrik, viib elektrilise momendi olemasolu molekulides sisemise elektrivälja tekkimiseni aine igas mikroskoopilises ruumis. Molekulide elektriliste momentide kaootilise orientatsiooni tõttu nende vastastikuse kompenseerimise tõttu on dielektriku kogu elektriväli null. Kui molekulide elektrilised momendid on orienteeritud valdavalt ühes suunas, siis tekib elektriväli kogu aine mahus.
Seda nähtust täheldatakse spontaanse (spontaanse) polarisatsiooniga ainetes, eriti ferroelektrilistes ainetes.
Ioonilised ja doonor-aktsepteerija sidemed
tekivad siis, kui aine moodustub erinevalt aatomitest. Sel juhul loobub ühe keemilise elemendi aatom ja teine kinnitab või hõivab elektroni. Selle tulemusena moodustub kaks iooni, mille vahel tekib elektriline moment.
Seega võib molekulide struktuuri järgi jagada dielektrikud kolme rühma:
- mittepolaarsed dielektrikud, mille molekulide elektriline moment on võrdne nulliga;
- polaarsed dielektrikud, mille molekulide elektrimoment on null;
- ioonilised dielektrikud, mille puhul ainet moodustavate keemiliste elementide ioonide vahel tekib elektriline moment.
Elektriliste momentide olemasolu dielektrikutes, olenemata nende esinemise põhjustest, määrab nende peamise omaduse - võime elektriväljas polariseeruda.
