Која је разлика између проводника и диелектрика, њихова својства и обим

Проводници и диелектрици су физичке супстанце које имају различите степене електричне проводљивости и различито реагују на дејство електричног поља. Супротна својства материјала се широко користе у свим областима електротехнике.

Шта су проводници и диелектрици

проводници - супстанце са слободним електричним наелектрисањем способне да се крећу у правцу под утицајем спољашњег електричног поља. Ове карактеристике су:

• метали и њихове растопине;
• природни угљеник (угаљ, графит);
• електролити - раствори соли, киселина и алкалија;
• јонизовани гас (плазма).

Главно својство материјала: слободна наелектрисања – електрони у чврстим проводницима и јони у растворима и топљенима, крећући се по целој запремини проводника, проводе електричну струју.Под утицајем електричног напона примењеног на проводник, ствара се струја проводљивости. Отпорност и електрична проводљивост су главни показатељи материјала.

Особине диелектричних материјала су супротне особинама проводника електрична енергија. диелектрици (изолатори) - састоје се од неутралних атома и молекула. Они немају способност да померају наелектрисане честице под утицајем електричног поља. Диелектрици у електричном пољу акумулирају некомпензована наелектрисања на површини. Они формирају електрично поље усмерено унутар изолатора, диелектрик је поларизован.

Као резултат поларизације, наелектрисања на површини диелектрика имају тенденцију да смање електрично поље. Ово својство електричних изолационих материјала назива се диелектрична константа диелектрика.

Карактеристике и физичка својства материјала

Параметри проводника одређују обим њихове примене. Главне физичке карактеристике:

• електрична отпорност - карактерише способност супстанце да спречи пролаз електричне струје;
• температурни коефицијент отпора - вредност која карактерише промену индикатора у зависности од температуре;
• топлотна проводљивост - количина топлоте која пролази по јединици времена кроз слој материјала;
• контактна разлика потенцијала - настаје када два различита метала дођу у контакт, користи се у термоелементи за мерење температуре;
• затезна чврстоћа и затезно издужење – зависи од врсте метала.

Када се охлади на критичне температуре, отпорност проводника тежи нули. Ова појава се назива суперпроводљивост.

Особине које карактеришу проводник:

• електрични - отпор и електрична проводљивост;
• хемијска - интеракција са околином, антикорозивна, способност повезивања заваривањем или лемљењем;
• физички - густина, тачка топљења.

Карактеристика диелектрика је отпорност на ефекте електричне струје. Физичка својства електричних изолационих материјала:

• диелектрична константа - способност поларизације изолатора у електричном пољу;
• специфични запремински отпор;
• електрична снага;
• тангента диелектричног губитка.

Изолациони материјали карактеришу следећи параметри:

• електрични - величина пробојног напона, електрична снага;
• физичка - отпорност на топлоту;
• хемијска - растворљивост у агресивним агенсима, отпорност на влагу.

Врсте и класификација диелектричних материјала

Изолатори су подељени у групе према неколико критеријума.

Класификација према стању агрегације супстанце:

• чврста - стакло, керамика, азбест;
• течност - биљна и синтетичка уља, парафин, течни гас, синтетички диелектрици (силицијум и органофлуорна једињења фреон, фреон);
• гасовити - ваздух, азот, водоник.

Диелектрици могу бити природног или вештачког порекла, органске или синтетичке природе.

Органски природни изолациони материјали укључују биљна уља, целулозу и гуму. Одликује их ниска топлотна отпорност и отпорност на влагу, брзо старење. Синтетички органски материјали су различите врсте пластике.

Неоргански диелектрици природног порекла укључују: лискун, азбест, мусковит, флогопит. Супстанце су отпорне на хемијски напад, издржавају високе температуре.Вештачки неоргански диелектрични материјали - стакло, порцелан, керамика.

Зашто диелектрици не проводе електричну енергију?

Ниска проводљивост је због структуре диелектричних молекула. Честице материје су уско повезане једна са другом, не могу напустити атом и кретати се по целој запремини материјала. Под утицајем електричног поља, честице атома су у стању да се мало олабаве - да се поларизују.

У зависности од механизма поларизације, диелектрични материјали се деле на:

• неполарне - супстанце у различитим агрегационим стањима са електронском поларизацијом (инертни гасови, водоник, полистирен, бензол);
• поларни - имају диполну релаксацију и електронску поларизацију (разне смоле, целулоза, вода);
• јонски - чврсти диелектрици неорганског порекла (стакло, керамика).

Диелектрична својства супстанце нису константна. Под утицајем високе температуре или високе влажности, електрони се одвајају од језгра и стичу својства слободних електричних наелектрисања. Изолациони квалитети диелектрика у овом случају су смањени.

Поуздан диелектрик је материјал са ниском струјом цурења која не прелази критичну вредност и не омета рад система.

Где се користе диелектрици и проводници?

Материјали се користе у свим областима људске делатности где се користи електрична струја: у индустрији, пољопривреди, инструментарству, електричним мрежама и кућним електричним апаратима.

Избор проводника је одређен његовим техничким карактеристикама. Најмањи отпор имају производи од сребра, злата, платине.Њихова употреба је ограничена на свемирске и војне сврхе због високе цене. Бакар и алуминијум проводе струју нешто лошије, али је њихова упоредна јефтиност довела до њихове широке употребе као жице и кабловски производи.

Чисти метали без нечистоћа боље проводе струју, али у неким случајевима је потребно користити проводнике високог отпора - за производњу реостата, електричних пећи, електричних грејача. За ове сврхе користе се легуре никла, бакра, мангана (манганин, константан). Електрична проводљивост волфрама и молибдена је 3 пута мања од бакра, али се њихова својства широко користе у производњи електричних лампи и радио уређаја.

Чврсти диелектрици су материјали који обезбеђују сигурност и непрекидан рад проводних елемената. Користе се као електрични изолациони материјал, спречавајући цурење струје, изолују проводнике један од другог, од кућишта уређаја, од земље. Пример таквог производа су диелектричне рукавице, које су описане у нашем чланак.

Течни диелектрици се користе у кондензатори, каблови за напајање, циркулациони системи хлађења турбогенератора и високонапонских уљних прекидача. Материјали се користе као пуњење и импрегнација.

Гасни изолациони материјали. Ваздух је природни изолатор који такође обезбеђује дисипацију топлоте. Азот се користи на местима где су оксидативни процеси неприхватљиви. Водоник се користи у снажним генераторима са високим топлотним капацитетом.

Усклађен рад проводника и диелектрика обезбеђује сигуран и стабилан рад опреме и мрежа за напајање. Избор специфичног елемента за задатак који се ради зависи од физичких својстава и техничких параметара супстанце.

Слични чланци: