Чем отличаются диэлектрики от проводников?

В соответствии с электрическими свойствами существуют два противоположных типа веществ. Это проводники и диэлектрики. Рассмотрим, чем отличаются диэлектрики от проводников. Проводниками называют тела, которые проводят электрический заряд от заряженного тела к незаряженному (или имеющему меньший заряд). Свойство проводить заряд через себя объясняется тем, что проводники имеют свободные носители заряда. Так, в металлах такими свободными носителями заряда являются электроны. В противоположность проводникам, диэлектрики являются изоляторами. Изоляторы – это вещества сквозь которые заряды не могут переходить от одного тела к другому. Яркими примерами диэлектриков являются: сухое дерево, эбонит, стекло.
Если тело из проводящего вещества поместить в электрическое поле, то произойдет разделение зарядов противоположных знаков в теле. Это явление носит название — электростатическая индукция. При внесении проводника в электрическое поле его свободные заряды приходят в движение.

Они перераспределяются , что изменяет электрическое поле. Перемещение зарядов идет до тех пор, пока напряженность электрического поля внутри проводника не становится равной нулю. При этом свободные заряды распределяются на поверхности проводника так, что вектор напряженности электрического поля становится перпендикулярным его поверхности.  Поверхность проводника, не зависимо от формы, является эквипотенциальной в электрическом поле.
В диэлектрике, который помещен в электрическое поле, заряды не могут разделиться, там нет свободных зарядов. В электрическом поле происходит поляризация диэлектрика. Поляризация – это процесс смещения зарядов разных знаков в противоположные стороны (смещение происходит в пределах атома или молекулы). Результат поляризации проявляется в возникновении на поверхности диэлектрика связанных зарядов. При этом, вектор напряженности поля, которое создают связанные заряды, имеет направление противоположное вектору напряженности внешнего поля. При этом говорят, что диэлектрик ослабляет электрическое поле в раз по сравнению с тем же полем в вакууме.

— диэлектрическая проницаемость вещества.

Диэлектрики отличие от полупроводников — Энциклопедия по машиностроению XXL

Однако в отличие от полупроводников во многих диэлектриках подвижность электронов и дырок чрезвычайно мала в сотни и даже в тысячи раз ниже, чем в полупроводниках. Столь низкие значения подвижности связаны с тем, что электроны находятся в этих веществах в связанном состоянии, образуя квазичастицы— поляроны.   [c.273]

Электропроводность диэлектриков в отличие от полупроводников чаще всего носит не электронный, а ионный характер. Это связано с тем, что ширина запрещенной зоны в диэлектриках АЯ >кГ и лишь ничтожное количество  [c.98]

Диэлектрики в отличие от полупроводников имеют более широкую запрещенную зону (до 7—10 эВ). Поэтому при обычных температурах они обладают очень низкой концентрацией свободных носителей заряда, обусловливающей чрезвычайно малую их электропроводность. Это позволяет использовать диэлектрические пленки в качестве изолирующих прокладок между металлами или металлами и полупроводниками в тонкопленочных и интегральных схемах.  [c.271]

В отличие от металлов в полупроводниках и диэлектриках также возникает так называемый внутренний фотоэффект, состояш,ий в возбуждении электронов из валентной зоны в зону проводимости. Для внутреннего фотоэффекта энергия поглощенного светового кванта не должна быть меньше ширины запрещенной зоны (разность энергии между нижней границей зоны проводимости и верхней границей валентной зоны).  

[c.345]

В отличие от диэлектриков и полупроводников в металлах валентная зона заполнена электронами либо частично, либо целиком, но при этом перекрывается со следующей разрешенной зоной. Заполненные состояния от незаполненных отделяются уровнем Ферми. Таким образом, уровень Ферми в металлах расположен в разрешенной зоне.  [c.255]

См/м) н проводимостью диэлектриков (ss 10 + 10 ° См/м). Таким образом, естественные полупроводники отличаются от диэлектриков более узкой запрещенной зоной. У диэлектриков ширина запрещенной зоны составляет несколько электрон-вольт, а у полупроводников-около 1 эВ. Например, у кремния и германия ширина запрещенных зон равна соответственно 1,1 и 0,75 эВ.  

[c.342]

Приближенная количественная оценка показывает, что в диэлектрике с шириной запрещенной зоны 3 эВ концентрация свободных носителей заряда при комнатной температуре должна составлять j 2 10 м . При подвижности носителей Ыр 10 м /(В с) (100 см /(В с)) удельная электропроводность такого диэлектрика должна быть порядка 7 10 Ом х X м» (7-10 Oм см ). В действительности столь низкая электропроводность в диэлектриках не наблюдается из-за наличия в них примесей и дефектов, создающих энергетические уровни в запрещенной зоне. Концентрация свободных носителей заряда в таких диэлектриках определяется фактически количеством и характером расположения донорных и акцепторных уровней в запрещенной зоне.

У контакта же с металлом концентрация свободных носителей может существенно отличаться от концентрации в толще диэлектрика вследствие образования здесь слоев обогащения или обеднения. С подобным явлением мы уже встречались в гл. 8 при рассмотрении контакта металл — полупроводник.  [c.272]

Полупроводниками называют вещества, удельное сопротивление которых при нормальной температуре находится между значениями удельных сопротивлений проводников и диэлектриков (в диапазоне от до 10 °…10 Омом). Основным свойством полупроводника является зависимость его электропроводности от воздействия температуры, электрического поля, излучения и других факторов. Полупроводники в отличие от проводников имеют отрицательный коэффициент температурного удельного сопротивления, электропроводность полупроводников с увеличением температуры растет экспоненциально.  

[c.334]

Диэлектрики и полупроводники качественно подобны и те и другие имеют энергетическую щель в спектре электронных состояний. Однако в полупроводниках эта щель (запрещенная зона) гораздо меньше. Поэтому проводимость полупроводников заключена в широком интервале, разделяющем проводимость металлов и диэлектриков. Например, для кремния при 300 К а=5-10 См/м, а для германия а=2,5 См/м, что в 10 —10 раз превышает проводимость диэлектриков и в то же время в 10 —10 раз уступает проводимости металлов. Зависимость о Т) полупроводников лишь в исключительных случаях и в небольшом температурном интервале может носить металлический характер как правило, и в полупроводниках, и в диэлектриках температурные зависимости проводимости подобны. Ширина энергетической щели в германии равна 0,72 эВ, а в кремнии 1,12 эВ, в то время как в алмазе — диэлектрике е такой же кристаллической структурой — запрещенная зона равна 7 эВ. Таким образом, с точки зрения зонной теории полупроводники принципиально отличаются от металлов наличием энергетической щели, в то время ак между полупроводниками и диэлектриками есть только количественное отличие. Считается, что при Д [c.16]

Ковалентные кристаллы полупроводников (типа кремния) в отличие от ионных кристаллов — диэлектриков —прозрачны в инфракрасной области спектра, так как энергия квантов этой частоты недостаточна для возбуждения свободных электронов. Поэтому кремний и германий па частотах 10″—10 Гц используются как весьма совершенные и прозрачные материалы оптических элементов инфракрасной техники. Следовательно, эти типичные полупроводники в определенном частотном диапазоне играют роль весьма совершенных диэлектриков, в то время как обычно применяемые в оптике стекла и ионные кристаллы в инфракрасной области сильно отражают и поглощают электромагнитные волны (в этом диапазоне находятся собственные частоты колебаний кристаллической решетки).  

[c.17]

По современным представлениям электроны и дырки в кристаллах являются квантовыми возбужденными состояниями с отрицательным (—е) и положительным ( + е) зарядами соответственно. Важно отметить, что масса электрона или дырки в кристалле может существенно отличаться от массы т,, электрона в вакууме и, более того, зависит от направления движения электронов или дырок, являясь анизотропной (тензорной) величиной.

Поэтому при описании электронного механизма электропроводности диэлектриков и полупроводников вводится представление об эффективной массе Шэф.  [c.44]

Кристаллы и поликристаллы — важнейшие материалы электронной техники именно они используются во многих современных акустических, электронных и оптических приборах (см. гл. 5—7). В отличие от типичных полупроводников, в которых преобладает ковалентная связь атомов, кристаллические диэлектрики, в том числе пьезо-, пиро- и сегнетоэлектрики, характеризуются главным образом конной связью (хотя во многих случаях в них нельзя пренебрегать и другими видами связей [9]).  

[c.82]

Методы, основанные на комбинационном рассеянии света, эллипсометрии и тепловом расширении дифракционной решетки (естественной или искусственной), также значительно уступают интерференционной термометрии по чувствительности и помехозащищенности. По чувствительности ЛИТ полупроводников и диэлектриков на 2-ь4 порядка превосходит другие методы, основанные на регистрации отраженного, проходящего или рассеянного света. Выбор толщины пластинки и длины волны зондирующего света позволяет в пределах нескольких порядков изменять температурную чувствительность. Это свойство обусловлено двухступенчатым преобразованием изменений температуры в изменения интенсивности отраженного света. Такая схема позволяет управлять усилением преобразования, в отличие от многих методов, где преобразование является одноступенчатым, т. е. отражает только определенное свойство материала и не допускает усиления или ослабления коэффициента преобразования путем выбора условий считывания.  [c.175]

Полупроводники по удельному сопротивлению, которое при комнатной температуре составляет 10 — 10 Ом -м, занимают промежуточное положение между металлами и диэлектриками. Они обладают совокупностью специфических свойств, которые и выделяют их среди других веществ. В отличие от металлов полупроводники имеют в большом интервале температур отрицательный температурный коэффициент удельного сопротивления ТКр, т. е. положительный температурный коэффициент удельной проводимости ТКу (рис. И.1).  [c.47]

Удельное сопротивление серебра равно 1,62 X X 10″ Ом-м, меди 1,72-10″ Ом-м. Удельное сопротивление обычных металлов в любом случае менее 10 Ом-м имеет положительный температурный коэффициент, равный около 4-10-3 °С» . В сравнении с ними диэлектрики в большинстве своем характеризуются удельным сопротивлением 10 —Ю Ом-м. Удельное сопротивление проводников более чем на 15 порядков отличается от удельного сопротивления диэлектриков. Полупроводники имеют удельное сопротивление  [c.308]

Ом-м и занимают промежуточное положение между диэлектриками и проводниками. Температурный коэффициент сопротивления диэлектриков и полупроводников в отличие от металлов отрицателен. Различия между проводниками, и полупроводниками и диэлектриками объясняются с помощью зонной теории.  [c.308]

Лазерный отжиг — процесс восстановления кристаллической структуры твердого тела, нарушенной радиационным воздействием. В отличие от обычного, он позволяет контролировать температуру и время нагрева поверхностных слоев различных материалов на заданную глубину. Лазерный отжиг применяется для полупроводников, диэлектриков, металлов и сплавов. Его особенность состоит в том, что, во-первых, ввиду малой глубины проникновения лазерного излучения (10 +10″ см) не происходит нарушений более глубоких слоев во-вторых, время действия лазерного излучения при импульсном облучении может быть чрезвычайно малым (нано- и пикосекундный диапазон).  [c.523]

В отличие от проводников электропроводность полупроводников, как правило, быстро возрастает с увеличением температуры, а удельное сопротивление соответствен о падает. Уменьшение удельного электросопротивления полупроводников при повышении температуры может достигать нескольких тысяч раз. При очень низких температурах полупроводники превращаются в диэлектрики (изоляторы).  [c.10]

Полупроводники. К полупроводникам относится широкий круг конструкционных материалов, электрическая проводимость которых ограничивается интервалом от 10 ° до 10 Ом см т. е. меньше, чем у металлов и больше, чем у диэлектриков. Б отличие от металлов и диэлектриков для полупроводников характер-  [c.183]

Полупроводники качественно отличаются от металлов природой химических связей, структурой и физико-механическими свойствами. От диэлектриков полупроводники отличаются лишь количественно. Полупроводники — это вещества, имеющие при нормальной температуре удельную проводимость в интервале 10″ —10 Ом» м , которая зависит от вида и количества примесей, структуры вещества и внешних условий температуры, давления, электрических и магнитных полей, освещения, облучения ядерными частицами. В соответствии с зонной теорией у металлов валентные электроны легко переходят на уровни зоны проводимости и все валентные электроны участвуют в создании тока. У полупроводника энергетическая зона валентных электронов занята полностью и отделена от зоны проводимости зоной запрещенных энергий. К полупроводникам относятся вещества, для которых запрещенная зона равна (0,16- -5,1) 10″ Дж. Вещества с большей шириной запрещенной зоны относятся к диэлектрикам. Основу полупроводникового прибора составляет кристалл полупроводникового материала с одним пли несколькими электронно-дырочными р—м-переходами, которые получают,, вводя разнообразные примеси в различные участки одного и того же кристалла.  [c.230]

ПОЛЯРИТОН, составная квазичастица, возникающая нри вз-ствии экситона или онтич. фонона с фотонами частоты (й=81п>, где 8 — энергия экситона или фонона. Свойства П., напр, их дисперсии закон, существенно отличаются от свойств как экситонов, так и фотонов. П. обусловливают особенности оптич. спектров полупроводников и диэлектриков в области экситонных или фононных полос поглощения.  [c.578]

ОТЛИЧИЕ СВОЙСТВ ДИЭЛЕКТРИКОВ ОТ СВОЙСТВ МЕТАЛЛОВ И ПОЛУПРОВОДНИКОВ  [c.9]

Твердые тела, которые являются диэлектриками при Т = О, но имеют такие энергетические щели, что тепловое возбуждение при температурах ниже точки плавления может обусловливать заметную проводимость, называются полупроводниками. Ясно, что не существует четкого различия между полупроводником и диэлектриком грубо говоря, в наиболее важных полупроводниках энергетическая щель обычно меньше 2 эВ, а часто составляет лишь несколько десятых электронвольта. Типичные удельные сопротивления полупроводников при комнатной температуре лежат в интервале между 10 и 10 Ом-см (в отличие как от металлов, где р 10 Ом-см, так и от хороших диэлектриков, у которых р может достигать 10 Ом-см).  [c.185]

Все отличие проводников и полупроводников от диэлектриков с точки зрения теории Максвелла заключается в ненулевой величине слагаемого, содержащего плотность тока проводимости в уравнении  [c.192]

Зонная структура твердого тела является результатом взаимодействия волновой функции электрона с рещеткой. Зонная структура позволяет найти частоты и направления, для которых волновая функция электрона может или не может проходить через решетку. Отражение электронной волны под углами Брэгга от кристаллографических плоскостей является идеально упругим и не вносит вклада в электрическое сопротивление. Для каждого кристалла и каждой электронной конфигурации условия Брэгга налагают определенные ограничения на направление волнового вектора и значения энергий, которые может принимать электронная волна. Эти ограничения в направлениях и значениях энергий приводят к появлению щелей в почти непрерывном спектре энергий и направлений. Именно эти щели (порядка 1 эВ для полупроводников и 5 эВ или больше для хороших диэлектриков) обусловливают сильнейшие различия между металлами, полупроводниками и диэлектриками (рис. 5.2). Для металлов характерно, что уровень Ферми оказывается внутри зоны, имеющей вакантные энергетические уровни. Полупроводники имеют полностью заполненную разрешенную зону. Ширина запрещенной зоны у них невелика, н поэтому ие большое число электронов при тепловом возбуждении может перейти в расположенную выше разрешенную зону. Диэлектрик отличается от полупроводника тем, что его запрещенная зона очень велика, и практически ни один возбужденный электрон не может ее преодолеть.  [c. 190]

Первые попытки применения квантово-механической теории энергетического состояния электронов в диэлектриках и полупроводниках к интерпретации фотохимических и фотоэлектрических явлений в щелочно-галоидных кристаллах принадлежат П. С. Тар-таковскому [71]. На основе имевшихся в то время экспериментальных данных и общих соображений об энергетических уровнях в кристаллах Тартаковским впервые была построена схема энергетических уровней для ряда щелочно-галоидных соединений с учетом локальных электронных состояний различных центров окраски. Анализируя электронные переходы между различными уровнями энергии кристалла, можно было объяснить ряд оптических и фотоэлектрических свойств окрашенных кристаллов ще-лочно-галоидных соединений с единой точки зрения. Однако в отличие от полупроводников, для которых свет в области их фундаментального поглощения является фотоэлектрически активным, в щелочно-галоидных кристаллах не наблюдается внутреннего фотоэффекта под действием света в области первой полосы собственного поглощения. По этой причине попытки применения зонной теории к толкованию всей совокупности явлений, связанных с собственным поглощением, фотопроводимостью и люминесценцией щелочно-галоидных кристаллов наталкивались на существенные затруднения. Некоторые фундаментальные экспериментальные факты относительно свойств окрашенных щелочно-галоидных кристаллов не получили объяснения ни в энергетической схеме Тарта-ковского, ни в подобных более всеобъемлющих схемах, предлагавшихся позднее. В частности, оставалась совершенно непонятной сама возможность образования в кристалле столь устойчивой окраски под действием света или рентгеновых лучей, какая в действительности наблюдается у щелочно-галоидных кристаллов. В самом деле, при образовании в процессе фотохимического окрашивания свободных электронов, локализующихся затем на уровнях захвата, в верхней зоне заполненных уровней энергии должны образоваться свободные положительные дырки. Вследствие диффузии этих дырок в верхней зоне заполненных уровней вероятность их рекомбинации с электронами, локализованными в центрах окраски, должна быть достаточной, чтобы кристалл быстро обесцветился даже в темноте. Между тем, известно, что окраска кристалла весьма устойчива и сохраняется в темноте очень продолжительное время. Возможность локализации положительных дырок в предлагавшихся квантово-механических моделях не рассматривалась.  [c.30]

Электропроводность диэлектриков в отличие от полупроводников чаще всего носит не электронный, а ионный характер. Это связано с тем, что ширина запрещенной зоны в диэлектриках AW kT и лишь ничтожное количество электронов может отрываться от своих атомов за счет теплового движения. Ионы же часто оказываются слабо связанными в узлах решетки, и энергия W, необходимая для их срыва, сравнима с кТ, Например, в кристалле Na l = 6 эВ, а энергия  [c.123]

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРОБОЙ диэлектриков и полупроводников— резкое падение их электрич. сопротивления при достаточно высоком приложенном к образцу напряжении (см. также Пробой электрический). Э. п. отличается от теплового пробоя тем, что на подготовит, стадии пробоя ни разогрев, ни хим. процессы не имеют существенного значения, а также малым временем развития пробоя, слабой зависимостью пробивного напряжения от темп-ры. Э. п. обусловлен ударной ионизацией атомов и молекул электронами. Электрон получает возможность ударной ионизации, если энергия U, передаваемая ему электрич. полем, оказывается больше энергии U, теряемой электроном при рассеянии на фононах, дефектах и примесях кристаллич. рещётки. При этом электрон мо-  [c.514]

В качестве такого метода применяется сильнополевая туннельная ин-жекция заряда в диэлектрик, проводимая в режиме постоянного тока. В отличие от лавинной, режимы туннельной инжекции не зависят от характеристик области пространственного заряда полупроводника и определяются только параметрами границ раздела и самого диэлектрика. Использование туннельной инжекции позволяет точно дозировать ин-жекционную нагрузку структур и не требует создания специальных структур с инжекторами, т.е. она может проводиться в процессе формирования подзатворного диэлектрика до проведения металлизации.  [c.124]

Диэлектриками являются неионизованные газы, а также жидкости и твердые тела, характеризующиеся полностью заполненной электронами валентной зоной и полностью свободной зоной проводимости. Если термического возбуждения электронов на уровни зоны проводимости не происходит, то такие вещества ведут себя как изоляторы. При малой энергетической щели Д Е или при большей температуре эти вещества ведут себя как полупроводники. Диэлектрики и полупроводники, в отличие от металлических проводников, экспоненциально уменьшают объемное сопротивление при повышении температуры.  [c.320]

Ограничения методов ЛТ. Степень универсальности метода определяется количеством разнородных объектов, для которых возможна регистрация температурно-зависимого параметра и термометрия. Методы ЛТ являются узкоспециализированными, в отличие от универсального метода термометрии по тепловому излучению. Узрсая специализация методов ЛТ означает, что любой из них позволяет проводить измерения лишь для ограниченного набора материалов, а в некоторых случаях имеются еще дополнительные требования к геометрической форме образца и свойствам поверхности. Например, для применения метода лазерной интерференционной термометрии полупроводников и диэлектриков необходимо, чтобы образец имел форму плоскопараллельной пластины, которая прозрачна для зондирующего излучения и имеет достаточно гладкие поверхности (тогда пластина может выполнять роль интерферометра Фабри-Перо). Компенсировать узкую специализацию рсаждого из методов ЛТ удается их многочисленностью и разнообразием.  [c.201]

Полевые транзисторы в отличие от биполярных имеют большее входное сопротивление, обладают значительно большей стабильностью при изменении температуры, создают меньшего уровня шум, обладают более высокой стойкостью к действию ионизирующего излучения. Разновидностью полевых транзисторов являются транзисторы с изолированным затвором, или МДП-транзисторы (металл — диэлектрик — полупроводник) или МОП-транзисторы (металл — оксид — полупроводник). Различают МДП-транзисторы с собственным каналом, характеристики которого представлены на рис. 3.23, и МДП-транзисторы с индуцированным каналом, характеристики которого даны на рис. 3.24. Параметры МДП-транзисторов аналогичны параметрам полевых транзисторов, транзисхоры имеют те же преимущества, что и биполярные. По сравнению с полевыми транзисторами МДП-транзисторы имеют большее входное сопротивление, достигающее 10 …10 Ом, и меньшую входную ёмкость, что позволяет их использовать на частотах до сотен мегагерц.  [c.472]

Сущность внутреннего фотоэффекта состоит в том, что при освещении полупроводников и диэлектриков от некоторых атомов отрываются электроны, которые, однако (в отличие от внешне1 о фотоэффекта), не выходят через поверхность тела, а остаются внутри него. В результате внутреннего фотоэффекта сопротивление полупроводников и диэлектриков уменьшается.  [c.165]

В 1931 англ. физик А. Вильсон указал на то, что существование Т. т. с различными электрич. св-вами связано с хар-ром заполнения эл-нами энергетич. зон при Г=ОК. Если все зоны либо целиком заполнены эл-нами, либо пусты, то такие тела не проводят электрич. ток, т. е. являются диэлектриками (рис. 3, а). Т. т., имеющие зоны, частично заполненные эл-нами,— металлы (рис. 3, б). Полупроводники отличаются от диэлектриков малой шириной запрещённой зоны между последней заполненной (валентной) зоно11 и первой пустой. зоной (зоной проводимости, рис. 3, в).  [c.736]

В полупроводниках и диэлектриках порог Ф. э. /1СОо= д+Х, где а— ширина запрещённой зоны, % — сродство к электрону, представляет собой высоту потенц. барьера для электронов проводимости (рис. 1, б). В не сильно легированных ПП эл-нов проводимости мало, поэтому здесь, в отличие от металлов, рассеяние энергии фотоэлектронов на эл-нах проводимости роли не играет. В этих материалах фотоэлектрон теряет энергию при вз-ствии с эл-нами валентной зоны (ударная ионизация) или с тепловыми колебаниями кристаллической решётки (рождение фононов). Скорость рассеяния энергии и глубина.  [c.830]

Полупроводниковые твердые тела >, содержащие слабо связанные электроны, по величине электропроводности занимают промежуточное положение между металлами — хорошими проводниками тепла и электричества и дизлентриками — плохими проводниками тепла и электричества. Чистые полупроводники обладают смешанной (электронной и дырочной) проводимостью. С повышением температуры число свободных электронов увеличивается, в соответствии с этим увеличивается и доля электронной проводимости. При достаточно низких температурах все полупроводники становятся диэлектриками. В этом случае теплопроводность обусловливается главным образом упругими колебаниями решетки. Поэтому отличие полупроводников от диэлектриков носит скорее количественный, чем качественный характер.  [c.9]

ПОЛУПРОВОДНИКЙ — широкий класс веществ, в к-рых концентрация подвижных носителей заряда значительно ниже, чем концентрация атомов, в может изменяться под влиянием теми-ры, освещения иля относительно малого кол-ва примесей. Эти свойства, а также увеличение проводимости с ростом темп-ры, качественно отличают П. от металлов. Различие между П. и диэлектриками носит условный характер, к диэлектрикам обычно относят вещества, уд. сопротивление р к-рых при комнатной темп-ре (7″ = 300 К) >104—10 Ом-см.  [c.35]

---

Чем отличаются диэлектрики от проводников? Что такое проводники, полупроводники и диэлектрики.

Для того чтобы исследовать явления, которые происходят при введении различных веществ в электрическое поле, рассмотрим свойства этих веществ.

Определение

Проводник — тело, в объёме которого находится большое количество свободных зарядов, которые перемещаются по всему объёму этого тела. Различают проводники с электронной и ионной проводимостью. К первым относятся все металлы и сплавы. Ко вторым — электролиты, то есть водные растворы солей, щелочей, кислот и др.

Диэлектрик — тело, в объёме которого нет свободных зарядов. Диэлектрик состоит из нейтральных атомов или молекул. В нейтральном атоме все заряженные частицы тесно связаны друг с другом, в результате чего даже под воздействием электрического поля они не могут перемещаться по всему объёму тела. Поэтому диэлектрики практически не проводят электрический ток и имеют очень низкую электропроводность. К ним можно отнести стекло, смолы, лаки и т.д.

Сравнение

В проводниках в отличие от диэлектриков, высокая концентрация свободных электрических зарядов. В металлах таковыми являются свободные электроны, которые способны передвигаться по всему объёму вещества. Возникновение свободных электронов обусловлено тем, что валентные электроны в атомах металлов весьма плохо взаимодействуют с ядрами и легко теряют связь с ними.

У диэлектриков, напротив, электроны с атомами крепко связаны и не имеют возможности свободно перемещаться под воздействием электрического поля. И так как количество свободных заряженных носителей в диэлектриках ничтожно мало, из этого следует, что в них отсутствует электростатическая индукция, и напряжённость электрического поля внутри диэлектриков не превращается в ноль, а только уменьшается.

Напряжённость нельзя повышать безгранично, т. к. при определенной величине все заряды могут сместиться настолько, что произойдет изменение структуры материала, иными словами, произойдет пробой диэлектрика. В этом случае он потеряет свои изоляционные свойства.

Выводы сайт

1. В проводнике свободные электроны, подвергающиеся влиянию сил электрического поля, перемещаются по всему объему.
2. В отличие от проводника, в диэлектрике (изоляторе) нет свободных зарядов. Изоляторы состоят из нейтральных молекул или атомов. Заряды в нейтральном атоме друг с другом сильно связаны и не могут перемещаться под воздействием электрического поля по всему объёму диэлектрика.

В электронных приборах используются самые разные материалы. Основными элементами, применяемыми для этих устройств, является проводниковая и полупроводниковая продукция. Для более эффективного их использования, необходимо точно знать, чем отличаются проводники от полупроводников. Свойства каждого элемента, применяемые в комплексе, позволяют создавать приборы, обладающие уникальными качествами и характеристиками.

Свойства проводников и полупроводников

Очень многие вещества способны проводить электрический ток. Они могут находиться в твердом, жидком или газообразном состоянии. Основными проводниками, применяемыми в электротехнике, являются различные виды металлов или их сплавов. Они отличаются высокими качествами проводимости и электрическим сопротивлением, характерным для каждого материала.

В электротехнике металлы применяются в качестве проводников, конструкционных и контактных материалов, а также для спаивания между собой любых видов проводников. Основным свойством проводников является наличие в них свободных электронов, обеспечивающих прохождение электрического тока.

К категории полупроводников относятся вещества, занимающие промежуточное место между . Эти границы достаточно условны, поскольку под влиянием различных факторов, полупроводники могут иметь свойства и проводников и изоляторов. Например, под влиянием низких температур, они становятся диэлектриками, а при повышении температуры, в них начинают появляться свободные носители зарядов. Это связано с тем, что при росте температуры, возрастают и колебания кристаллической решетки, разрывая определенные валентные связи и образуя свободные электроны, проводящие электрический ток.

Проводники и полупроводники: основные отличия

Для того, чтобы правильно использовать те или иные материалы в электронике и электротехнике, необходимо, прежде всего, знать, чем отличаются проводники от полупроводников. В проводниках всегда имеются свободные электроны, от которых зависит движение тока. В полупроводниках образование свободных электронов происходит только при наличии определенных условий. Это дает возможность технологического управления свободными носителями полупроводника.

Одним из основных отличий является более высокая проводимость проводников в сравнении с полупроводниками. Кроме того, если при повышении температуры проводимость полупроводника резко возрастает, то в проводнике, наоборот, происходит уменьшение этого показателя с одновременным ростом электрического сопротивления. Наличие примесей также оказывает неодинаковое действие: в проводниках они снижают проводимость, а в полупроводниках она повышается. Все эти свойства рационально используются в электронных приборах, позволяя добиваться их максимальной эффективности.

В электротехнике применяются различные материалы. Электрические свойства веществ определяются количеством электронов на внешней валентной орбите. Чем меньше электронов находится на этой орбите, тем слабее они связаны с ядром, тем легче могут отправиться путешествовать.

Под воздействием температурных колебаний электроны отрываются от атома и перемещаются в межатомном пространстве. Такие электроны называют свободными, именно они и создают в проводниках электрический ток. А велико ли межатомное пространство, есть ли простор для путешествия свободных электронов внутри вещества?

Структура твердых тел и жидкостей кажется непрерывной и плотной, напоминающей по структуре клубок ниток. Но на самом деле даже твердые тела больше похожи на рыболовную или волейбольную сеть. На бытовом уровне этого конечно не разглядеть, но точными научными исследованиями установлено, что расстояния между электронами и ядром атомов намного превышают их собственные размеры.

Если размер ядра атома представить в виде шара размером с футбольный мяч, то электроны в такой модели будут размером с горошину, а каждая такая горошина расположена от «ядра» на расстоянии в несколько сотен и даже тысяч метров. А между ядром и электроном пустота — просто ничего нет! Если в таком же масштабе представить расстояния между атомами вещества, размеры получатся вообще фантастические, — десятки и сотни километров!

Хорошими проводниками электричества являются металлы . Например, атомы золота и серебра имеют на внешней орбите всего по одному электрону, поэтому именно они являются наилучшими проводниками. Железо тоже электричество проводит, но несколько хуже.

Еще хуже проводят электричество сплавы с высоким сопротивлением . Это нихром, манганин, константан, фехраль и другие. Такое многообразие высокоомных сплавов связано с тем, что они предназначены для решения различных задач: нагревательные элементы, тензодатчики, образцовые резисторы для измерительных приборов и многое другое.

Для того, чтобы оценить способность материала проводить электричество было введено понятие «удельная электропроводность» . Обратное значение — удельное сопротивление . В механике этим понятиям соответствует удельный вес.

Изоляторы , в отличие от проводников, не склонны терять электроны. В них связь электрона с ядром очень прочная, и свободных электронов почти нет. Точнее есть, но очень мало. При этом в некоторых изоляторах их больше, а качество изоляции у них, соответственно, хуже. Достаточно сравнить, например, керамику и бумагу. Поэтому изоляторы условно можно разделить на хорошие и плохие.

Появление свободных зарядов даже в изоляторах обусловлено тепловыми колебаниями электронов: под воздействием высокой температуры изоляционные свойства ухудшаются, некоторым электронам все-таки удается оторваться от ядра.(-4). Эти сплавы можно назвать плохими проводниками. После всех этих сложных цифр следует подставить Ом/см.

Далее в отдельную группу можно выделить полупроводники: германий 60 Ом/см, кремний 5000 Ом/см, селен 100 000 Ом/см. Удельное сопротивление этой группы больше, чем у плохих проводников, но меньше, чем у плохих изоляторов, не говоря уже о хороших. Наверное, с тем же успехом полупроводники можно было назвать полуизоляторами.

После такого короткого знакомства со строением и свойствами атома следует рассмотреть, как атомы взаимодействуют между собой, как атомы взаимодействуют между собой, как из них получаются молекулы, из которых состоят различные вещества. Для этого снова придется вспомнить об электронах на внешней орбите атома. Ведь именно они участвуют в связи атомов в молекулы и определяют физические и химические свойства вещества.

Как из атомов получаются молекулы

Любой атом находится в стабильном состоянии, если на его внешней орбите находится 8 электронов. Он не стремится забрать электроны у соседних атомов, но не отдает и свои. Чтобы убедиться в справедливости этого достаточно в таблице Менделеева посмотреть на инертные газы: неон, аргон, криптон, ксенон. Каждый из них на внешней орбите имеет 8 электронов, чем и объясняется нежелание этих газов вступать в какие — либо отношения (химические реакции) с другими атомами, строить молекулы химических веществ.

Совсем по-другому обстоит дело у тех атомов, у которых на внешней орбите нет заветных 8 электронов. Такие атомы предпочитают объединиться с другими, чтобы за счет них дополнить свою внешнюю орбиту до 8 электронов и обрести спокойное стабильное состояние.

Вот, например, всем известная молекула воды h3O. Она состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода, как показано на рисунке 1 .

Рисунок 1

В верхней части рисунка показаны отдельно два атома водорода и один атом кислорода. На внешней орбите кислорода находятся 6 электронов и тут же поблизости два электрона у двух атомов водорода. Кислороду до заветного числа 8 не хватает как раз двух электронов на внешней орбите, которые он и получит, присоединив к себе два атома водорода.

Каждому атому водорода для полного счастья не хватает 7 электронов на внешней орбите. Первый атом водорода получает на свою внешнюю орбиту 6 электронов от кислорода и еще один электрон от своего близнеца — второго атома водорода. На его внешней орбите вместе со своим электроном теперь 8 электронов. Второй атом водорода тоже комплектует свою внешнюю орбиту до заветного числа 8. Этот процесс показан в нижней части рисунка 1 .

На рисунке 2 показан процесс соединения атомов натрия и хлора. В результате чего получается хлористый натрий, который продается в магазинах под названием поваренная соль.

Рисунок 2 . Процесс соединения атомов натрия и хлора

Здесь тоже каждый из участников получает от другого недостающее количество электронов: хлор к своим собственным семи электронам присоединяет единственный электрон натрия, в то время, как свои отдает в распоряжение атома натрия. У обоих атомов на внешней орбите по 8 электронов, чем достигнуто полное согласие и благополучие.

Валентность атомов

Атомы, у которых на внешней орбите содержится 6 или 7 электронов, стремятся присоединить к себе 1 или 2 электрона. Про такие атомы говорят, что они одно или двухвалентны. А вот если на внешней орбите атома 1, 2 или 3 электрона, то такой атом стремится их отдать. В этом случае атом считается одно, двух или трехвалентным.

Если на внешней орбите атома содержится 4 электрона, то такой атом предпочитает объединиться с таким же, у которого тоже 4 электрона. Именно так объединяются атомы германия и кремния, использующиеся в производстве транзисторов. В этом случае атомы называются четырехвалентными. (Атомы германия или кремния могут объединяться и с другими элементами, например, кислородом или водородом, но эти соединения в плане нашего рассказа неинтересны.)

На рисунке 3 показан атом германия или кремния, желающий объединиться с таким же атомом. Маленькие черные кружочки — это собственные электроны атома, а светлые кружки обозначают места, куда попадут электроны четырех атомов — соседей.

Рисунок 3 . Атом германия (кремния).

Кристаллическая структура полупроводников

Атомы германия и кремния в периодической таблице находятся в одной группе с углеродом (химическая формула алмаза C,- это просто большие кристаллы углерода, полученные при определенных условиях), и поэтому при объединении образуют алмазоподобную кристаллическую структуру. Образование подобной структуры показано, в упрощенном, конечно, виде на рисунке 4 .

Рисунок 4 .

В центре куба находится атом германия, а по углам расположены еще 4 атома. Атом, изображенный в центре куба, своими валентными электронами связан с ближайшими соседями. В свою очередь угловые атомы отдают свои валентные электроны атому, расположенному в центре куба и соседям, — атомам на рисунке не показанным. Таким образом, внешние орбиты дополняются до восьми электронов. Конечно, никакого куба в кристаллической решетке нет, просто он показан на рисунке, чтобы было понятно взаимное, объемное расположение атомов.

Но для того, чтобы максимально упростить рассказ о полупроводниках, кристаллическую решетку можно изобразить в виде плоского схематического рисунка, несмотря на то, что межатомные связи все-таки расположены в пространстве. Такая схема показана на рисунке 5 .

Рисунок 5 . Кристаллическая решетка германия в плоском виде.

В таком кристалле все электроны крепко привязаны к атомам своими валентными связями, поэтому свободных электронов здесь, видимо, просто нет. Выходит, что перед нами на рисунке изолятор, поскольку нет в нем свободных электронов. Но, на самом деле это не так.

Собственная проводимость

Дело в том, что под воздействием температуры некоторым электронам все же удается оторваться от своих атомов, и на некоторое время освободиться от связи с ядром. Поэтому небольшое количество свободных электронов в кристалле германия существует, за счет чего есть возможность проводить электрический ток.18 (шесть миллиардов миллиардов) электронов в секунду. На этом фоне две тысячи миллиардов свободных электронов, да еще разбросанных по огромному кристаллу, вряд ли могут обеспечить прохождение больших токов. Хотя, благодаря тепловому движению, небольшая проводимость у германия существует. Это так называемая собственная проводимость.

Электронная и дырочная проводимость

При повышении температуры электронам сообщается дополнительная энергия, их тепловые колебания становятся более энергичными, в результате чего некоторым электронам удается оторваться от своих атомов. Эти электроны становятся свободными и при отсутствии внешнего электрического поля совершают хаотические движения, перемещаются в свободном пространстве.

Атомы, потерявшие электроны, беспорядочных движений совершать не могут, а только слегка колеблются относительно своего нормального положения в кристаллической решетке. Такие атомы, потерявшие электроны, называется положительными ионами. Можно считать, что на месте электронов, вырванных из своих атомов, получаются свободные места, которые принято называть дырками.

В целом количество электронов и дырок одинаково, поэтому дырка может захватить электрон, оказавшийся поблизости. В результате атом из положительного иона вновь становится нейтральным. Процесс соединения электронов с дырками называется рекомбинацией.

С такой же частотой происходит и отрыв электронов от атомов, поэтому в среднем количество электронов и дырок для конкретного полупроводника равно, является величиной постоянной и зависимой от внешних условий, прежде всего температуры.

Если к кристаллу полупроводника приложить напряжение, то движение электронов станет упорядоченным, через кристалл потечет ток, обусловленный его электронной и дырочной проводимостью. Эта проводимость называется собственной, о ней уже было упомянуто чуть выше.

Но полупроводники в чистом виде, обладающие электронной и дырочной проводимостью, для изготовления диодов, транзисторов и прочих деталей непригодны, поскольку основой этих приборов является p-n (читается «пэ-эн») переход.

Чтобы получить такой переход, необходимы полупроводники двух видов, двух типов проводимости (p — positive — положительный, дырочный) и (n — negative — отрицательный, электронный). Такие типы полупроводников получаются путем легирования, добавления примесей в чистые кристаллы германия или кремния.

Хотя количество примесей очень мало, их присутствие в немалой степени изменяет свойства полупроводника, позволяет получить полупроводники разной проводимости. Об этом будет рассказано в следующей части статьи.

Борис Аладышкин,

В электричестве выделяют три основных группы материалов – это проводники, полупроводники и диэлектрики. Основным их отличием является возможность проводить ток. В этой статье мы рассмотрим, чем отличаются эти виды материалов и как они ведут себя в электрическом поле.

Что такое проводник

Вещество, в котором присутствуют свободные носители зарядов, называют проводником. Движение свободных носителей называют тепловым. Основной характеристикой проводника является его сопротивление (R) или проводимость (G) – величина обратная сопротивлению.

Говоря простыми словами – проводник проводит ток.

К таким веществам можно отнести металлы, но если говорить о неметаллах то, например, углерод – отличный проводник, нашел применение в скользящих контактах, например, щетки электродвигателя. Влажная почва, растворы солей и кислот в воде, тело человека – тоже проводит ток, но их электропроводность зачастую меньше, чем у меди или алюминия, например.

Металлы являются отличными проводниками, как раз таки благодаря большому числу свободных носителей зарядов в их структуре. Под воздействием электрического поля заряды начинают перемещаться, а также перераспределяться, наблюдается явление электростатической индукции.

Что такое диэлектрик

Диэлектриками называют вещества, которые не проводят ток, или проводят, но очень плохо. В них нет свободных носителей зарядов, потому что связь частиц атома достаточно сильная, для образования свободных носителей, поэтому под воздействием электрического поля тока в диэлектрике не возникает.

Газ, стекло, керамика, фарфор, некоторые смолы, текстолит, карболит, дистиллированная вода, сухая древесина, резина – являются диэлектриками и не проводят электрический ток. В быту диэлектрики встречаются повсеместно, например, из них делаются корпуса электроприборов, электрические выключатели, корпуса вилок, розеток и прочее. В линиях электропередач изоляторы выполняются из диэлектриков.

Однако, при наличии определенных факторов, например повышенный уровень влажности, напряженность электрического поля выше допустимого значения и прочее – приводят к тому, что материал начинает терять свои диэлектрические функции и становится проводником. Иногда вы можете слышать фразы типа «пробой изолятора» — это и есть описанное выше явление.

Если сказать кратко, то основными свойствами диэлектрика в сфере электричества являются электроизоляционные. Именно способность препятствовать протеканию тока защищает человека от электротравматизма и прочих неприятностей. Основной характеристикой диэлектрика является электрическая прочность – величина равная напряжению его пробоя.

Что такое полупроводник

Полупроводник проводит электрический ток, но не так как металлы, а при соблюдении определенных условий – сообщении веществу энергии в нужных количествах. Это связано с тем, что свободных носителей (дырок и электронов) зарядов слишком мало или их вовсе нет, но если приложить какое-то количество энергии – они появятся. Энергия может быть различных форм – электрической, тепловой. Также свободные дырки и электроны в полупроводнике могут возникать под воздействием излучений, например в УФ-спектре.

Где применяются полупроводники? Из них изготавливают транзисторы, тиристоры, диоды, микросхемы, светодиоды и прочее. К таким материалам относят кремний, германий, смеси разных материалов, например арсенид-галия, селен, мышьяк.

Чтобы понять, почему полупроводник проводит электрический ток, но не так как металлы, нужно рассматривать эти материалы с точки зрения зонной теории.

Зонная теория

Зонная теория описывает наличие или отсутствие свободных носителей зарядов, относительно определенных энергетических слоев. Энергетическим уровнем или слоем называют количество энергии электронов (ядер атомов, молекул – простых частиц), их измеряют в величине Электронвольты (ЭВ).

На изображении ниже показаны три вида материалов с их энергетическими уровнями:

Обратите внимание, что у проводника энергетические уровни от валентной зоны до зоны проводимости объединены в неразрывную диаграмму. Зона проводимости и валентная зоны накладываются друг на друга, это называется зоной перекрытия. В зависимости от наличия электрического поля (напряжения), температуры и прочих факторов количество электронов может изменяться. Благодаря вышеописанному, электроны могут передвигаться в проводниках, даже если сообщить им какое-то минимальное количество энергии.

У полупроводника между зоной валентности и зоной проводимости присутствует определенная запрещенная. Ширина запрещенной зоны описывает, какое количество энергии нужно сообщить полупроводнику, чтобы начал протекать ток.

У диэлектрика диаграмма похожа на ту, которая описывает полупроводники, однако отличие лишь в ширине запрещенной зоны – она здесь во много раз большая. Различия обусловлены внутренним строением и вещества.

Мы рассмотрели основные три типа материалов и привели их примеры и особенности. Главным их отличием является способность проводить ток. Поэтому каждый из них нашел свою сферу применения: проводники используются для передачи электроэнергии, диэлектрики – для изоляции токоведущих частей, полупроводники – для электроники. Надеемся, предоставленная информация помогла вам понять, что собой представляют проводники, полупроводники и диэлектрики в электрическом поле, а также в чем их отличие между собой.

Все материалы, существующие в природе, различаются своими электрическими свойствами. Таким образом, из всего многообразия физических веществ в отдельные группы выделяются диэлектрические материалы и проводники электрического тока.

Что представляют собой проводники?

Проводник – это такой материал, особенностью которого является наличие в составе свободно передвигающихся заряженных частиц, которые распространены по всему веществу.

Проводящими электрический ток веществами являются расплавы металлов и сами металлы, недистиллированная вода, раствор солей, влажный грунт, человеческое тело.

Металл – это самый лучший проводник электрического тока. Также и среди неметаллов есть хорошие проводники, например, углерод.

Все, существующие в природе проводники электрического тока, характеризуются двумя свойствами:

• показатель сопротивления;
• показатель электропроводности.

Сопротивление возникает из-за того, что электроны при движении испытывают столкновение с атомами и ионами, которые являются своеобразным препятствием. Именно поэтому проводникам присвоена характеристика электрического сопротивления. Обратной сопротивлению величиной является электропроводность.

Электропроводность – это характеристика (способность) физического вещества проводить ток. Поэтому свойствами надежного проводника являются низкое сопротивление потоку движущихся электронов и, следовательно, высокая электропроводность. То есть, лучший проводник характеризуется большим показателем проводимости.

Например кабельная продукция : медный кабель обладает большей электропроводностью по сравнению с алюминиевым.

Что представляют собой диэлектрики?

Диэлектрики – это такие физические вещества, в которых при заниженных температурах отсутствуют электрические заряды. В состав таких веществ входят лишь атомы нейтрального заряда и молекулы. Заряды нейтрального атома имеют тесную связь друг с другом, поэтому лишены возможности свободного перемещения по всему веществу.

Самым лучшим диэлектриком является газ. Другие непроводящие электрический ток материалы – это стеклянные, фарфоровые, керамические изделия, а также резина, картон, сухое дерево, смолы и пластмассы.

Диэлектрические предметы – это изоляторы, свойства которых главным образом зависимы от состояния окружающей атмосферы. Например, при высокой влажности некоторые диэлектрические материалы частично лишаются своих свойств.

Проводники и диэлектрики широко используются в сфере электротехники для решения различных задач.

Например, вся кабельно-проводниковая продукция изготавливается из металлов, как правило, из меди или алюминия. Оболочка проводов и кабелей полимерная, также, как и вилках всех электрических приборов. Полимеры – отличные диэлектрики, которые не допускают пропуска заряженных частиц.

Серебряные, золотые и платиновые изделия – очень хорошие проводники. Но их отрицательная характеристика, которая ограничивает использование, состоит в очень высокой стоимости.

Поэтому применяются такие вещества в сферах, где качество гораздо важнее цены, которая за него уплачивается (оборонная промышленность и космос).

Медные и алюминиевые изделия также являются хорошими проводниками, при этом имеют не столь высокую стоимость. Следовательно, использование медных и алюминиевых проводов распространено повсеместно.

Вольфрамовые и молибденовые проводники имеют менее хорошие свойства, поэтому используются в основном в лампочках накаливания и нагревательных элементах высокой температуры. Плохая электропроводность может существенно нарушить работу электросхемы.

Диэлектрики также различаются между собой своими характеристиками и свойствами. Например, в некоторых диэлектрических материалах также присутствуют свободные электрически заряды, пусть и в небольшом количестве. Свободные заряды возникают из-за тепловых колебаний электронов, т.е. повышение температуры все-таки в некоторых случаях провоцирует отрыв электронов от ядра, что понижает изоляционные свойства материала. Некоторые изоляторы отличаются большим числом «оторванных» электронов, что говорит о плохих изоляционных свойствах.

Самый лучший диэлектрик – полный вакуум, которого очень трудно добиться на планете Земля.

Полностью очищенная вода также имеет высокие диэлектрические свойства, но таковой даже не существует в реальности. При этом стоит помнить, что присутствие каких-либо примесей в жидкости наделяет ее свойствами проводника.

Главный критерий качества любого диэлектрического материала – это степень соответствия возложенным на него функциям в конкретной электрической схеме. Например, если свойства диэлектрика таковы, что утечка тока совсем незначительная и не приносит никакого ущерба работе схемы, то диэлектрик является надежным.

Что такое полупроводник?

Промежуточное место между диэлектриками и проводниками занимают полупроводники. Главное отличие проводников заключается в зависимости степени электропроводности от температуры и количества примесей в составе. При том материалу свойственны характеристики и диэлектрика, и проводника.

С ростом температуры электропроводность полупроводников растет, а степень сопротивления при этом падает. При понижении температуры сопротивление стремится к бесконечности. То есть, при достижении нулевой температуры полупроводники начинают вести себя как изоляторы.

Полупроводниками являются кремний и германий.

Проводники и диэлектрики в электротехнике имеют большое значение.

Все вещества условно, в зависимости от электрических свойств, делятся на две категории — проводники и ди­электрики.
В настоящий момент промышленность имеет огромный ассортимент проводников и диэлектриков (изоляторов). И их ассортимент постоянно растет.

Проводники

Проводники характеризуются хорошей электропроводностью, т. е. большим количеством свободных электрически заряженных частиц (электронов или ионов), которые могут перемещаться под действием сил поля по проводнику.

Проводники первого рода

Существуют два рода проводников. Проводниками -первого ро­да, в которых возможно перемещение только электронов, являют­ся металлы. В металлических проводниках электроны, располо­женные на внешних орбитах атомов, сравнительно слабо связаны с их ядрами, отчего часть электронов, оторвавшихся от своих ядер, перемещается между атомами, переходя из сферы действия одного ядра в сферу действия другого и заполняя пространство между ними наподобие газа. Эти электроны -принято называть свободными электронами или электронами про­водимости. Свободные электроны находятся в состоянии бес­порядочного (теплового) движения в отличие от положительно заряженных ионов металла, составляющих остов проводника, об­ладающих весьма малой подвижностью и совершающих лишь не­большие колебания около своего среднего положения.

Проводники второго рода

В проводниках второго рода, называемых электролита­ми (водные растворы кислот, солей, щелочей и оснований), под действием растворителя молекулы вещества распадаются на от­рицательные и положительные ионы, которые подобно электро­нам в металлических проводниках могут перемещаться по всему объему проводника.

Диэлектрики

Вещества, число свободных электронов в которых ничтожно мало, называются непроводниками (диэлектриками или изоляторами).К ним относятся газы, часть жидких тел (мине­ральные масла, лаки) и почти все твердые тела, за исключением металлов и угля.

Лучшим непроводником электрического тока является вакуум. Газы, в том числе и воздух, также являются хорошими изоляторами.

Проводники и диэлектрики в электрическом поле

Однако при некоторых условиях, например в сильном электри­ческом поле, происходит расщепление молекул диэлектрика на ионы, и вещество, которое при отсутствии электрического поля или в слабом поле было изолятором, становится проводником. Напряженность электрического поля, при которой начинается ио­низация молекул диэлектрика, называется пробивной на­пряженностью (электрической прочностью) диэлектрика. Величина напряженности электрического поля, которая допус­кается в диэлектрике при его использовании в электрической ус­тановке, называется допускаемой напряженностью. Допускаемая напряженность обычно в несколько раз меньше пробивной.

На электрические свойства газов оказывают сильное влияние давление и температура.

В качестве примера приведем значения пробивной напряженности в кв!см для некоторых диэлектриков:
воздух — 30,
масло минеральное (трансформаторное) — 50—150,
электрокартон — 100,
фарфор — 80-150,
слюда — 800-2000.

Проводники и диэлектрики 8 класс видео:

Глава 19. Проводники и диэлектрики в электрическом поле

В школьном курсе физики есть раздел, посвященный электрическим свойствам проводников и диэлектриков и их поведению во внешнем электрическом поле. В необходимый минимум знаний по этому вопросу входит понимание явления электростатической индукции и его механизмов в проводниках и диэлектриках, а также умение находить в простейших ситуациях индуцированные в проводниках и диэлектриках заряды. Кратко рассмотрим эти вопросы.

В состав атомов входят заряженные частицы (электроны и протоны). Поэтому любое тело содержит огромное количество зарядов. Число протонов и число электронов в составе незаряженного тела одинаково, заряженное тело содержит разные количества протонов и электронов.

В зависимости от того, являются ли заряды внутри тела свободными или связанными, все вещества делятся на проводники, диэлектрики (или изоляторы) и полупроводники. В проводниках электрические заряды могут свободно перемещаться, и потому такие тела проводят электрический ток. К проводникам относятся все металлы, в которых носителями заряда являются «оторвавшиеся» от атомов валентные электроны (свободные электроны), а также растворы электролитов (кислот, щелочей и солей), в которых перемещаются положительные и отрицательные ионы.

В диэлектриках все заряды «привязаны» к покоящимся атомам и не могут перемещаться. Поэтому диэлектрики не проводят электрический ток. К диэлектрикам, например, относятся: газы, пластмассы, эбонит, резина, дистиллированная вода.

Вещества, занимающие по своей проводимости промежуточное положение между проводниками и диэлектриками, называются полупроводниками. Типичными полупроводниками являются кристаллические германий и кремний. В полупроводниках свободные носители заряда есть, но их мало. Не следует, однако, думать, что полупроводники являются просто «плохими» проводниками или «плохими» изоляторами. Промежуточная проводимость полупроводников приводит ко многим необычным их свойствам, которые отличают полупроводники как от проводников, так и от диэлектриков. С этими свойствами связаны многие применения полупроводников в технике.

При помещении проводника в электрическое поле свободные носители заряда внутри проводника перемещаются и на его поверхности образуются области положительного и отрицательного заряда. Такое явление разделения зарядов в проводнике под действием внешнего электрического поля называется электростатической индукцией или поляризацией проводника. В результате поляризации электрическое поле в пространстве изменяется и становится равным сумме внешнего поля и поля индуцированных зарядов. Можно доказать, что перемещение зарядов в проводнике будет происходить до тех пор, пока суммарное поле внутри проводника не станет равным нулю, а на его поверхности — перпендикулярным поверхности.

Такое свойство проводника позволяет находить индуцированные на его поверхности заряды. Для этого нужно ввести эти заряды как некоторые неизвестные величины, затем найти поле, создаваемое этими зарядами и суммарное поле, равное векторной сумме внешнего поля и поля индуцированных зарядов, приравнять суммарное поле внутри проводника к нулю. Решение полученного уравнения и позволит найти индуцированные заряды.

В диэлектрике поляризация также происходит, однако механизмы этого явления — другие. Как правило, молекулы диэлектрика являются полярными, т.е. какая-то область молекулы заряжена положительно, какая-то — отрицательно. При помещении диэлектрика во внешнее поле молекулы поворачиваются, и на определенные участки поверхности диэлектрика «выходят» своими положительными областями, на другие — отрицательными. В результате на поверхности диэлектрика образуются области положительного и отрицательного заряда, но при разрезании диэлектрика (в отличие от разрезания проводника) получившиеся части будут незаряженными. Благодаря поляризации диэлектрика поле в нем ослабляется, но не становится равным нулю. Характеристика диэлектрика , которая показывает, во сколько раз ослабляется поле в нем, называется диэлектрической проницаемостью.

Рассмотрим в рамках данного фактического материала задачи первой части.

В задаче 19.1.1 из нижеперечисленного списка веществ проводником электрического тока является металл — свинец (ответ 3).

В задаче 19.1.2 диэлектриком является мел (ответ 1; алюминий и железо — металлы, т.е. проводники тока, в водопроводной воде растворены различные соли в таком количестве, что она является прекрасным проводником электрического тока).

Как отмечалось ранее, при внесении металлического тела в электрической поле (задача 19.1.3) на поверхности тела индуцируются электрические заряды, сумма которых равна нулю. Все остальные предложенные ответы неверны: для приобретения электрического заряда телу нужно сообщить или забрать у него электроны, заряды не могут индуцироваться в объеме проводника — их невозможно там удержать.

Взаимодействие между зарядом и незаряженным диэлектрическим телом возникает (задача 19.1.4), причем это взаимодействие –— притяжение (ответ 2). Это взаимодействие возникает благодаря поляризации: из-за ориентации молекул диэлектрика часть поверхности тела, обращенная к заряду, приобретает заряд противоположного знака, дальняя от заряда часть поверхности тела — заряд того же знака (см. рисунок).

Поэтому возникнет две силы — притяжение близких участков и отталкивание дальних. Но поскольку индуцированные заряды — одинаковы по величине, а кулоновское взаимодействие убывает с ростом расстояния, притяжение сильнее отталкивания, и тело будет притягиваться к заряду.

Как указывалось во введении к настоящей главе, части металлического тела, внесенного в электрическое поле и разрезанного там (задача 19.1.5) будут заряжены. Поскольку направление вектора напряженности совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд, часть будет заряжена положительно, часть — отрицательно (ответ 2). Если тело является диэлектриком, то его части будут незаряженными (задача 19.1.6 — ответ 1).

После соединения проводником (задача 19.1.9) два металлических тела и соединяющий проводник будут представлять собой единое проводящее тело. Поэтому потенциалы любых точек этого тела должны быть одинаковы. Следовательно, выровняются потенциалы сфер (ответ 1).

В задачах с заземлением (задача 19.1.10) рассматривается следующая модель Земли: это проводящий шар с размерами, много большими размеров любых тел, имеющихся в задаче. Поэтому для потенциала Земли можно использовать формулу (18.8), которая для любых зарядов, с которыми мы имеем дело, дает нулевой результат. Поэтому при заземлении тела его потенциал становится равным нулю (ответ 2).

Сила взаимодействия противоположных электрических зарядов при внесении между ними диэлектрической пластинки (задача 19.2.1) увеличится (ответ 2). Действительно, в поле зарядов на поверхности пластинки будут индуцироваться заряды: ближе к положительному — минусы, ближе к отрицательному — плюсы (см. рисунок). В результате на каждый точечный наряду с той же самой силой притяжения к другому заряду (а она, конечно, не меняется, ведь принцип суперпозиции говорит о том, что все заряды взаимодействуют независимо) будут действовать две дополнительные силы. Это будет сила притяжения к зарядам того же знака и отталкивания от зарядов противоположного. А поскольку заряды противоположного знака ближе, сила притяжения будет больше. Возникновение дополнительной силы, направленной к пластинке, будет восприниматься как увеличение силы притяжения.

Как отмечалось выше (задача 19.1.7) потенциал электрического поля во всех точках проводящего тела одинаков. Поэтому можно ввести понятие потенциала проводящего тела, который определяется как потенциал электрического поля в любой точке этого тела. Поэтому для потенциала металлического шара из задачи 19.2.2 имеем , где , — заряд шара, — его радиус. Потенциал поля шара на расстоянии двух радиусов от его поверхности и, следовательно, трех радиусов от центра шара равен , т.е. одной трети от потенциала шара. Отсюда находим В (ответ 2).

Потенциал каждой капли ртути (задача 19.2.3) равен , где , — заряд капли, — ее радиус. После слияния заряд большой капли равен , а радиус , где — число капель (последнее следует из того, что объем большой капли равен сумме объемов капель). Отсюда находим потенциал большой капли

(ответ 2).

Поскольку после соединения шары будут представлять собой единое металлическое тело (задача 19.2.4), то заряд разделится между ними так, что потенциалы шаров будут одинаковы. Поэтому для зарядов шаров и выполнено условие

Отсюда находим (ответ 4).

Согласно принципу суперпозиции потенциал каждой точки складывается из потенциала, создаваемого в этой точке всеми зарядами. Поэтому потенциалы и внутренней и внешней сферы (задача 19.2.5) создаются зарядами внутренней и внешней сфер. А поскольку потенциал в любой точке внутри сферы определяется ее радиусом сферы (см. (18.8)), получаем

Аналогично находим потенциал внешней сферы

Отсюда находим

(ответ 3).

Чтобы найти разность потенциалов между двумя проводниками нужно мысленно перенести пробный заряд с одного из них на другой, найти работу, совершаемую электрическим полем при этом, разделить работу на величину пробного заряда. В задаче 19.2.6 между пластинками будет однородное поле с напряженностью . Поэтому работа поля над пробным зарядом при его перемещении с одной пластинки на другую есть . С другой стороны, работа поля следующим образом связана с разностью потенциалов . Отсюда находим разность потенциалов пластин

(ответ 3).

Поскольку напряженность поля между двумя параллельными пластинками, заряженными одинаковым зарядом равна нулю (см. задачу 18.2.8), то при перенесении пробного заряда с одной пластины на другую поле не совершает работу. Следовательно, разность потенциалов между такими пластинками в задаче 19.2.7 равна нулю (ответ 4).

В задаче 19.2.8 заряды распределятся только по внешней поверхности полого шара (если бы весь заряд или какая-то его часть находилась на внутренней поверхности, то в объеме проводника было бы электрическое поле, чего быть не должно). А поскольку заряд, расположенный на поверхности сферы, создает поле только снаружи этой сферы, то напряженность будет отлична от нуля только в области 3. Поэтому правильный ответ в задаче — 4.

В задаче 19.2.9 заряды индуцируются и на внешней и на внутренней поверхностях полого шара, причем их сумма равна нулю. Результирующее поле будет создаваться центральным зарядом и индуцированными зарядами, которые, фактически, представляют собой равномерно заряженные сферы. А поскольку поле сферы равно нулю внутри этой сферы, то суммарное поле в полости (в области 1) равно полю точечного заряда, т.е. не равно нулю. Внутри металлического тела (в области 2) поле равно нулю, как и внутри любого проводника. Снаружи шара поля индуцированных зарядов компенсируют друг друга, поэтому суммарное поле равно полю точечного заряда, т.е. не равно нулю. Поэтому правильный ответ в этой задаче — 2.

В задаче 19.2.10 на внешней и внутренней поверхности сферической оболочки будут индуцироваться такие заряды, что суммарное поле (внешнее плюс поле индуцированных зарядов) внутри оболочки будет равняться нулю. Пусть на внутренней поверхности будет индуцирован заряд — , тогда на внешней поверхности будет индуцирован заряд . Поле внутри оболочки (в области 2) будет создаваться только точечным зарядом и зарядами внутренней поверхности (заряд внешней поверхности благодаря ее сферичности в этой области электрического поля не создает). С другой стороны это поле равно нулю. Отсюда заключаем, что заряд внутренней поверхности оболочки противоположен по знаку центральному точечному заряду и равен ему по величине . Следовательно, заряд внешней поверхности оболочки центральному заряду (ответ 1).

Урок 26. Лекция 26. Проводники и диэлектрики в электрическом поле. Конденсаторы.

По электрическим свойствам все вещества разделяют на два больших класса — вещества, которые проводят электрический ток (проводники) и вещества, которые не проводят электрический ток (диэлектрики, или изоляторы). 

Мы знаем, что все вещества состоят из атомов, которые, в свою очередь, состоят из заряженных частиц. Если внешнее поле вокруг вещества отсутствует, то его частицы распределяются так, что суммарное электрическое поле внутри вещества равно нулю. Если вещество поместить во внешнее электрическое поле, то поле начет действовать на заряженные частицы и они перераспределяться так, что в веществе возникнет собственное электрическое поле. Полное электрическое поле  складывается из внешнего поля  и внутреннего поля  создаваемого заряженными частицами вещества.

Проводник — это тело или материал, в котором электрические заряды начинают перемещаться под действием сколь угодно малой силы. Поэтому эти заряды называют свободными.

В металлах свободными зарядами являются электроны, в растворах и расплавах солей (кислот и щелочей) — ионы.

Диэлектрик — это тело или материал, в котором под действием сколь угодно больших сил заряды смещаются лишь на малое, не превышающее размеров атома расстояние относительно своего положения равновесия. Такие заряды называются связанными.

Рассмотрим подробнее эти классы веществ.

Проводники в электрическом поле.

Проводниками называют вещества, проводящие электрический ток.

Типичными проводниками являются металлы.

Основная особенность проводников – наличие свободных зарядов ( в металлах это электроны), которые участвуют в тепловом движении и могут перемещаться по всему объему проводника.

В отсутствие внешнего поля в любом элементе объема проводника отрицательный свободный заряд компенсируется положительным зарядом ионной решетки. В проводнике, внесенном в электрическое поле, происходит перераспределение свободных зарядов, в результате чего на поверхности проводника возникают нескомпенсированные положительные и отрицательные заряды. Этот процесс называют электростатической индукцией, а появившиеся на поверхности проводника заряды – индукционными зарядами.

 

   Явление перераспределения зарядов внутри проводника под действием внешнего электрического поля называется электростатической индукцией.

  Заряды, появляющиеся на поверхности проводника, называются индукционными зарядами. 

   Индукционные заряды создают свое собственное поле  , которое компенсирует внешнее поле  во всем объеме проводника:

   (внутри проводника).

   Полное электростатическое поле внутри проводника равно нулю, а потенциалы во всех точках одинаковы и равны потенциалу на поверхности проводника.

   Диэлектрики в электрическом поле.

   Диэлектриками (изоляторами) называют вещества, не проводящие электрического тока.

   В отличие от проводников, в диэлектриках (изоляторах) нет свободных электрических зарядов. Они состоят из нейтральных атомов или молекул. Заряженные частицы в нейтральном атоме связаны друг с другом и не могут перемещаться под действием электрического поля по всему объему диэлектрика.

   При внесении диэлектрика во внешнее электрическое поле  в нем возникает некоторое перераспределение зарядов, входящих в состав атомов или молекул. В результате такого перераспределения на поверхности диэлектрического образца появляются избыточные нескомпенсированные связанные заряды. Все заряженные частицы, образующие макроскопические связанные заряды, по-прежнему входят в состав своих атомов.

   Связанные заряды создают электрическое поле , которое внутри диэлектрика направлено противоположно вектору напряженности внешнего поля . Этот процесс называется поляризацией диэлектрика.

   Электрической поляризацией называют особое состояние вещества, при котором электрический момент некоторого объёма этого вещества не равен нулю.

   В результате полное электрическое поле внутри диэлектрика  оказывается по модулю меньше внешнего поля .

   Физическая величина, равная отношению модуля напряженности внешнего электрического поля в вакууме  к модулю напряженности полного поля в однородном диэлектрике , называется диэлектрической проницаемостью вещества.

 

   Диэлектрическая проницаемость среды показывает, во сколько раз напряженность поля в вакууме больше, чем в диэлектрике. Это величина безразмерная (нет единиц измерения).

   При поляризации неоднородного диэлектрика связанные заряды могут возникать не только на поверхностях, но и в объеме диэлектрика. В этом случае электрическое поле связанных зарядов  и полное поле  могут иметь сложную структуру, зависящую от геометрии диэлектрика. Утверждение о том, что электрическое поле   в диэлектрике в ε раз меньше по модулю по сравнению с внешним полем  строго справедливо только в случае однородного диэлектрика, заполняющего все пространство, в котором создано внешнее поле. В частности:

   Если в однородном диэлектрике с диэлектрической проницаемостью ε находится точечный заряд q, то напряженность поля , создаваемого этим зарядом в некоторой точке, и потенциал φ в ε раз меньше, чем в вакууме:

               

   Существует несколько механизмов поляризации диэлектриков. Основными из них являются ориентационная, электронная и ионная поляризации. Ориентационная и электронная механизмы проявляются главным образом при поляризации газообразных и жидких диэлектриков, ионная — при поляризации твердых диэлектриков.

Если двум изолированным друг от друга проводникам сообщить заряды q₁ и q₂, то между ними возникает некоторая разность потенциалов Δφ, зависящая от величин зарядов и геометрии проводников.

Разность потенциалов Δφ между двумя точками в электрическом поле часто называют напряжением и обозначают буквой U.

Наибольший практический интерес представляет случай, когда заряды проводников одинаковы по модулю и противоположны по знаку: q₁ = – q₂ = q. В этом случае можно ввести понятие электрической емкости.

Электроемкостью (электрической емкостью) проводников называется физическая величина, характеризующая способность проводника или системы проводников накапливать электрический заряд.

Электроемкость находится как отношение заряда q одного из проводников к разности потенциалов Δφ между ними:

 В системе СИ единица электроемкости называется фарад [Ф]: 

Величина электроемкости зависит от формы и размеров проводников и от свойств диэлектрика, разделяющего проводники.

Существуют такие конфигурации проводников, при которых электрическое поле оказывается сосредоточенным (локализованным) лишь в некоторой области пространства. Такие системы называются конденсаторами, а проводники, составляющие конденсатор, называются обкладками.

Простейший конденсатор – плоский конденсатор – система из двух плоских проводящих пластин, расположенных параллельно друг другу на малом по сравнению с размерами пластин расстоянии и разделенных слоем диэлектрика.

Электрическое поле плоского конденсатора в основном локализовано между пластинами; однако, вблизи краев пластин и в окружающем пространстве также возникает сравнительно слабое электрическое поле, которое называют полем рассеяния.

В целом ряде задач можно приближенно пренебрегать полем рассеяния и полагать, что электрическое поле плоского конденсатора целиком сосредоточено между его обкладками.

Электроемкость плоского конденсатора прямо пропорциональна площади пластин (обкладок) и обратно пропорциональна расстоянию между ними.

Если пространство между обкладками заполнено диэлектриком, электроемкость конденсатора увеличивается в ε раз:

Примерами конденсаторов с другой конфигурацией обкладок могут служить сферический и цилиндрический конденсаторы.

Сферический конденсатор – это система из двух концентрических проводящих сфер радиусов R₁ и R₂.

Цилиндрический конденсатор – система из двух соосных проводящих цилиндров радиусов R₁ и R₂ и длины L.

Емкости этих конденсаторов, заполненных диэлектриком с диэлектрической проницаемостью ε, выражаются формулами:

   — сферический конденсатор

   — цилиндрический конденсатор

Для получения заданного значения емкости конденсаторы соединяются между собой, образуя батареи конденсаторов.

1) При параллельном соединении конденсаторов соединяются их одноименно заряженные обкладки.

 

Напряжения на конденсаторах одинаковы     U₁ = U₂ = U,  заряды равны q₁ = С₁U и    q₂ = С₂U.

Такую систему можно рассматривать как единый конденсатор электроемкости C, заряженный зарядом q = q₁ + q₂ при напряжении между обкладками равном U. Отсюда следует  или С = С₁ + С₂

Таким образом, при параллельном соединении электроемкости складываются.

2) При последовательном соединении конденсаторов соединяют разноименно заряженные обкладки

Заряды обоих конденсаторов одинаковы    q₁ = q₂ = q,  напряжения на них равны  и 

Такую систему можно рассматривать как единый конденсатор, заряженный зарядом q при напряжении между обкладками U = U₁ + U₂.

Следовательно,   или  

При последовательном соединении конденсаторов складываются обратные величины емкостей.

Формулы для параллельного и последовательного соединения остаются справедливыми при любом числе конденсаторов, соединенных в батарею.

Т.е. в случае n конденсаторов одинаковой емкости С емкость батареи

при параллельном соединении С_общ = nС

при последовательном соединении С_общ = С/n

Если обкладки заряженного конденсатора замкнуть металлическим проводником, то по цепи пойдет электрический ток, лампочка загорится и будет гореть до тех пор, пока конденсатор не разрядится. Значит, заряженный конденсатор содержит запас энергии.

Энергия заряженного конденсатора равна работе внешних сил, которую необходимо затратить, чтобы зарядить конденсатор.

Процесс зарядки конденсатора можно представить как последовательный перенос достаточно малых порций заряда Δq > 0 с одной обкладки на другую.При этом одна обкладка постепенно заряжается положительным зарядом, а другая – отрицательным. Поскольку каждая порция переносится в условиях, когда на обкладках уже имеется некоторый заряд q, а между ними существует некоторая разность потенциалов

   

при переносе каждой порции Δq внешние силы должны совершить работу

   

Энергия W_e конденсатора емкости C, заряженного зарядом q, может быть найдена путем интегрирования этого выражения в пределах от 0 до q:

   

Формулу, выражающую энергию заряженного конденсатора, можно переписать в другой эквивалентной форме, если воспользоваться соотношением q = CU.

   

Электрическую энергию W_e следует рассматривать как потенциальную энергию, запасенную в заряженном конденсаторе.

По современным представлениям, электрическая энергия конденсатора локализована в пространстве между обкладками конденсатора, то есть в электрическом поле. Поэтому ее называют энергией электрического поля.

Проводники и диэлектрики

Цели:

• Образовательная: формирование представления о проводниках и диэлектриках; обеспечение в ходе урока понимания учащимися отличия проводников от диэлектриков с точки зрения электронной теории; создать условия для формирования понятие о диэлектриках и их физической природе с точки зрения электронной теории.
• Развивающая: способствовать развитию познавательной активности, образного мышления; способствовать дальнейшему развитию умений выделять главное, сравнивать, анализировать, делать выводы.
• Воспитательная: воспитание чувства ответственности и готовности к сотрудничеству; приобретение навыков общения и самоорганизации; способствовать формированию научного мировоззрения.

Оборудование: персональный компьютер, мультимедийный проектор, экран, электрометр с набором тел, гильза на штативе, пластина из оргстекла, лист пластика калориметр.

Методы обучения: объяснительно-иллюстративный, практический.

Новая тема:

Опыт. Зарядим электроскоп эбонитовой палочкой и прикоснёмся к электроскопу поочередно деревянной палочкой, пластмассовой линейкой, а затем металлическим стержнем.

Вывод. Все вещества по проводимости бывают двух видов проводники и диэлектрики.

Давайте выясним откуда берутся заряды у проводников. Все металлы являются хорошими проводниками электрического тока. Рассмотрим строение натрия. У натрия 11е, которые распределены по трем энергетическим уровням. Последний электрон слабо притягивается к ядру. Следовательно атом может потерять электрон и становится положительным ионом.

Проводники состоят из положительных заряженных ионов. Которые участвуют в тепловом движении и свободных электронов, которые перемещаются по всему проводнику.

Опыт. Незаряженная гильза и эбонитовая палочка. Разряженную эбонитовою палочку поднесем к гильзе. Гильза притянется к эбонитовой палочке. Под действием электрического поля электроны в гильзе приходят в движение и собираются на левой стороне гильзы, а правая сторона заряжается положительно. В внутри гильзы возникает свое поле, направленное против внешнего , следовательно электроны прекращают движение. Eвн. = E соб.

Рассмотрим проводник в электростатическом поле.

Вывод:

— внутри проводника поля нет

— весь заряд сосредоточен на поверхности проводника

Историческая справка. Опыт Майкл Фарадей. Сообщение ученика.

Опыт. Электроскоп, эбонитовая палочка, калориметр.

Вывод: внутри проводника электростатического поля нет.

Рассмотрим диэлектрик на примере поваренной соли NaCl и убедимся , что у диэлектриков нет свободных электронов.

Хлор захватывает электроны у натрия следовательно натрий заряжается положительно , хлор отрицательно. Получается система из двух разноименных зарядов, связанных между собой.

Электрический диполь – совокупность двух точечных зарядов, равных по модулю и противоположны по знаку.

Диэлектрики делятся на полярные и неполярные.

Полярные	Неполярные
Поваренная соль Спирт Вода	Инертные газы Бензол Полиэтилен

Рассмотрим диэлектрик в электростатическом поле.

На каждый диполь со стороны поля действует пара сил. Под действием этих сил положительные диполи смещаются в направлении электрического поля,а отрицательные в противоположную сторону.

Смещение положительных и отрицательных связанных зарядов диэлектрика в противоположные стороны называют поляризацией.

Диполи создают свое электрическое поле Eсоб. Направленное против E вн.

Тепловое движение препятствует созданию упорядоченной ориентации всех диполей.

Под действием поля происходит частичная ориентация диполей.

Вывод: Собственное поле диэлектрика ослабляет внутри диэлектрика внешнее электрическое поле.

Для того чтобы описать, как сильно ослабляет диэлектрик электрическое поле, вводят величину, которую называют диэлектрической проницаемостью.

Если обозначить

Е.- напряжённость электрического поля в вакууме;

Е — напряжённость электрического поля в диэлектрике;

— диэлектрическая проницаемость среды, то получим формулу

Подведение итогов урока

Домашнее задание: параграфы 95, 96, 97.

В чем основное различие между проводником и диэлектриком?

проводник: Материал, содержащий подвижные электрические заряды. диэлектрик: электрически изолирующий или непроводящий материал, рассматриваемый на предмет его электрической восприимчивости (т. е. его свойства поляризации при воздействии внешнего электрического поля).

Положительные заряды внутри диэлектрика мгновенно смещаются в направлении электрического поля, а отрицательные заряды мгновенно смещаются в направлении, противоположном электрическому полю.Наличие диэлектрического материала влияет на другие электрические явления. Сила между двумя электрическими зарядами в диэлектрической среде меньше, чем в вакууме, в то время как количество энергии, хранящейся в электрическом поле на единицу объема диэлектрической среды, больше. Влияние диэлектрика на электрические явления описывается в крупном или макроскопическом масштабе с использованием таких понятий, как диэлектрическая проницаемость, диэлектрическая проницаемость и поляризация.

Диэлектрик — это проводник? Диэлектрик, изоляционный материал или очень плохой проводник электрического тока.… Когда диэлектрики помещены в электрическое поле, в них практически не протекает ток, потому что, в отличие от металлов, они не имеют слабосвязанных или свободных электронов, которые могут дрейфовать через материал.

Что такое изолятор? Знаете ответ на этот вопрос? Помогите сообществу, став участником.

Чем отличается проводник от изолятора на примере? В проводнике электрический ток может течь свободно, в изоляторе — нет.Металлы, такие как медь, являются типичными проводниками, в то время как большинство неметаллических твердых тел считаются хорошими изоляторами, имеющими чрезвычайно высокое сопротивление потоку заряда через них.

Что такое проводники и изоляторы 7? Проводник позволяет току легко проходить через него. Изоляторы не пропускают ток через него. В изоляторе отсутствуют электрические заряды.

Дополнительные вопросы

Что такое проводники и изоляторы 6 класса?

Резюме.Материалы, пропускающие электрический ток, называются проводниками. Материалы, не пропускающие электрический ток, называются изоляторами.

В чем разница между диэлектриками и изоляторами?

Материал, который накапливает электрическую энергию в электрическом поле, известен как диэлектрический материал, тогда как материал, который блокирует поток электронов, известен как изоляторы. … Диэлектрический материал накапливает электрические заряды, а изолятор блокирует электрические заряды.

Какие 10 примеров проводников?

— Серебро.
— Золото.
— Медь.
— Алюминий.
— Меркурий.
— Сталь.
— Железо.
— Морская вода.

Какие 5 примеров проводников?

— серебро.
— медь.
— золото.
— алюминий.
— железо.
— сталь.
— латунь.
— бронза.

Что такое изолятор 6 класса?

Материалы, не пропускающие электричество, называются изоляторами.Некоторые распространенные изоляторы — это стекло, воздух, пластик, хлопок, термоколь, дерево и резина. Поскольку изоляторы не проводят электричество, они используются для защиты от опасного воздействия электричества.

В чем разница между проводниками и непроводниками, приведите по два примера каждого из них?

проводников пропускают через них тепло и электричество. непроводники не пропускают тепло и электричество через них. Примеры проводников: сталь, железо и т. д.

Что такое проводник и изолятор с примером?

Примеры проводников включают металлы, водные растворы солей (т.е.е. ионные соединения, растворенные в воде), графите и человеческом теле. Примеры изоляторов включают пластмассы, пенополистирол, бумагу, резину, стекло и сухой воздух.

Почему он называется диэлектриком?

Диэлектрики — это материалы, не пропускающие ток. Их чаще называют изоляторами, потому что они являются полной противоположностью проводникам. … Это означает, что большие электрические поля создают свободные заряды (в данном случае электроны), которые могут свободно перемещаться через материал и переносить ток.

Что такое диэлектрик и его виды?

Диэлектрический материал — это материал, который плохо проводит электричество, но может поддерживать электростатические поля. … Диэлектрические материалы делятся на типы в зависимости от их состояния — твердые, жидкие или газообразные. Каждый тип имеет разные диэлектрические свойства и, в зависимости от состояния, разные области применения.

Уменьшают ли диэлектрики электрическое поле?

(b) Диэлектрик снижает напряженность электрического поля внутри конденсатора, что приводит к уменьшению напряжения между пластинами при одинаковом заряде.Конденсатор сохраняет тот же заряд при меньшем напряжении, что означает, что он имеет большую емкость из-за диэлектрика.

Есть ли у диэлектриков электрическое поле?

Диэлектрик, изоляционный материал или очень плохой проводник электрического тока. … Когда диэлектрики помещены в электрическое поле, в них практически не протекает ток, потому что, в отличие от металлов, они не имеют слабосвязанных или свободных электронов, которые могут дрейфовать через материал.

Что такое проводник 6 класса?

Материалы, через которые проходит электрический ток, называются проводниками электричества.Примеры: железный гвоздь, ключ, английская булавка, вода, человеческое тело и т. Д. … Электрические устройства состоят из проводов.

В чем принципиальная разница между проводниками и изоляторами?

В проводнике электрический ток может течь свободно, в изоляторе — нет. Металлы, такие как медь, являются типичными проводниками, в то время как большинство неметаллических твердых тел считаются хорошими изоляторами, имеющими чрезвычайно высокое сопротивление потоку заряда через них.

Как диэлектрик влияет на электрическое поле?

Как диэлектрик влияет на электрическое поле?

В чем основное отличие проводников полупроводников от изоляторов?

Уровни проводимости — основное различие между проводниками, полупроводниками и изоляторами.Проводники обладают высокой проводимостью, что означает, что они позволяют энергии, такой как электричество, тепло или звук, легко проходить через них. В то время как полупроводники допускают умеренный поток, а изоляторы обладают низкой проводимостью.

В чем разница между диэлектриком и проводником?

проводник: Материал, содержащий подвижные электрические заряды. диэлектрик: электрически изолирующий или непроводящий материал, рассматриваемый на предмет его электрической восприимчивости (т. е. его свойства поляризации при воздействии внешнего электрического поля).

Диэлектрик и проводник — в чем разница?

Dielectricnoun

(метаматериал) Электроизоляционный или непроводящий материал, рассматриваемый на предмет его электрической восприимчивости, то есть его свойства поляризации при воздействии внешнего электрического поля.

Проводник существительное

Тот, кто руководит или руководит; Руководство; директор.

Диэлектрический прилагательный

(электрически) изоляционный

Проводник существительный

(музыкальный) Лицо, которое дирижирует оркестром, хором или другим музыкальным ансамблем; профессионал, чья профессия — дирижер.

Диэлектрик существительное

Любое вещество или среда, передающие электрическую силу посредством процесса, отличного от проводимости, как в явлениях индукции; непроводник, отделяющий наэлектризованное за счет индукции тело от наэлектризованного тела.

Проводник существительное

Лицо, которое берет билеты на общественный транспорт и помогает пассажирам

‘проводник поезда; кондуктор трамвая;

Диэлектрик существительное

материал, такой как стекло или фарфор с незначительной электрической или теплопроводностью

Проводник существительное

То, что может передавать электричество, тепло, свет или звук.

Диэлектрик

В электромагнетизме диэлектрик (или диэлектрический материал) представляет собой электрический изолятор, который может поляризоваться под действием приложенного электрического поля. Когда диэлектрический материал помещается в электрическое поле, электрические заряды не протекают через материал, как в электрическом проводнике, а вместо этого лишь слегка смещаются от своих средних положений равновесия, вызывая поляризацию диэлектрика.

существительное дирижер

(математика) Идеал кольца, который измеряет, насколько далеко оно от того, чтобы быть полностью закрытым

существительное дирижер

Рифленый звук или посох, используемый для управления инструментами, такими как литонтриптические щипцы; директор.

Проводник существительное

(архитектура) Лидер.

Проводник существительное

Тот, кто или тот, кто руководит; лидер; командир; Руководство; менеджер; директор.

«Рвение, слепой проводник воли»;

Кондуктор существительное

Ответственный за общественные перевозки, такие как железнодорожный поезд или трамвай.

Дирижер существительное

Руководитель или руководитель оркестра или хора.

Проводник существительное

Вещество или тело, способное быть средой для передачи определенных сил, в частности.тепло или электричество; в частности, громоотвод.

Conductornoun

Рифленый звук или посох, используемый для управления инструментами, такими как литонтриптические щипцы и т. Д .; директор.

Conductor сущ.

То же, что и Leader.

Проводник существительное

человек, который возглавляет музыкальную группу

Проводник существительное

устройство, предназначенное для передачи электричества, тепла и т. Д.

Проводник существительное

вещество, которое легко проводит, например электричество и тепло

Проводник существительное

лицо, которое собирает проезд в общественном транспорте

Быстрый ответ: чем отличается изолятор от диэлектрика

Материал, который хранит электрическую энергию в электрическом поле, известен как диэлектрический материал, тогда как материал, который блокирует поток электронов, известен как изоляторы.Диэлектрический материал накапливает электрические заряды, а изолятор блокирует электрические заряды.

В чем основное различие между проводником и диэлектриком?

проводник: Материал, содержащий подвижные электрические заряды. диэлектрик: электрически изолирующий или непроводящий материал, рассматриваемый на предмет его электрической восприимчивости (т. е. его свойства поляризации при воздействии внешнего электрического поля).

Что означает диэлектрик?

Диэлектрик, изолирующий материал или очень плохой проводник электрического тока.Когда диэлектрики помещены в электрическое поле, в них практически не протекает ток, потому что, в отличие от металлов, они не имеют слабосвязанных или свободных электронов, которые могут дрейфовать через материал.

Почему он называется диэлектрическим?

Уэвелл придумал слово «диэлектрик», объединив греческие «диа = сквозной» и «электрический». Это слово было сокращено до «диэлектрика», чтобы его было легче произносить. В отличие от электрического проводника, который исключает электрическое поле, диэлектрический материал позволяет электрическому полю проходить через него.

Когда конденсатор подключен к батарее?

Если незаряженный конденсатор C подключен к батарее с потенциалом V, то при зарядке пластин конденсатора протекает переходный ток. Ток от батареи прекращается, как только заряд Q на положительной пластине достигает значения Q = C × V.

Является ли вода диэлектриком?

Воду можно рассматривать как диэлектрик, поскольку она имеет хорошее значение относительной диэлектрической проницаемости (около 80 градусов при 20 ° C). Вода оказывается диэлектриком из-за связанной с ней диэлектрической поляризации (это электрический диполь, очень полярная молекула и даже вращается, выравниваясь в направлении поля).

Что подразумевается под диэлектрическими потерями?

Диэлектрические потери, потеря энергии, которая идет на нагрев диэлектрического материала в переменном электрическом поле. Например, конденсатор, включенный в цепь переменного тока, попеременно заряжается и разряжается каждый полупериод. Диэлектрические потери зависят от частоты и материала диэлектрика.

Каковы диэлектрические свойства материалов?

Диэлектрические свойства материалов определяются как молекулярные свойства, которые являются фундаментальными для всех материалов, способных вызывать движение электронов, приводящее к поляризации внутри материала при воздействии внешнего электрического поля.

Что такое диэлектрик?

Аммиак и вода — хороший пример полярных диэлектриков. Неполярные диэлектрики: неполярные диэлектрики — это материалы, которые не имеют собственного дипольного момента. Таким образом, положительный и отрицательный заряды не разделены небольшим расстоянием в отсутствие электрического поля.

Почему не все изоляторы являются диэлектриками, а все диэлектрические материалы являются изоляторами?

Хотя все диэлектрики являются изоляторами (они не допускают протекания через них электрических зарядов), все изоляторы не являются диэлектриками, потому что они не могут накапливать заряды, в отличие от диэлектриков.

Должен ли настоящий диэлектрик быть идеальным изолятором?

Материал, который накапливает электрическую энергию в электрическом поле, известен как диэлектрический материал, тогда как материал, блокирующий поток электронов, известен как изоляторы. Диэлектрический материал имеет высокую диэлектрическую проницаемость, тогда как изолятор имеет низкую диэлектрическую проницаемость.

Является ли медь диэлектрическим материалом?

Медь не является диэлектриком.

Что такое диэлектрик. Объясните на примере?

Диэлектрики — непроводящие вещества.Они являются изоляционными материалами и плохо проводят электрический ток. Диэлектрические материалы могут удерживать электростатический заряд, рассеивая при этом минимальную энергию в виде тепла. Примерами диэлектрика являются слюда, пластмассы, стекло, фарфор и различные оксиды металлов.

Увеличивает ли диэлектрик разность потенциалов?

Когда кусок изолятора вставляется в конденсатор, мы называем изолятор диэлектриком. Чистый эффект диэлектрика заключается в увеличении количества заряда, который конденсатор может хранить при заданной разности потенциалов.

Почему диэлектрик увеличивает емкость?

(a) Молекулы изоляционного материала между пластинами конденсатора поляризованы заряженными пластинами. Это создает слой противоположного заряда на поверхности диэлектрика, который притягивает больше заряда к пластине, увеличивая ее емкость.

Может ли диэлектрик проводить электричество?

Диэлектрик — это электрический изолятор, который можно поляризовать для проведения электричества, поместив в электрическое поле.Диэлектрические материалы имеют слабосвязанные электроны, которые дрейфуют от материала среднего положения равновесия при приложении электрического тока или при помещении в электрическое поле.

Является ли древесина диэлектрическим материалом?

Дерево — это материал со сложными несимметричными молекулами и неоднородной структурой, поэтому можно ожидать, что он будет иметь большую диэлектрическую проницаемость.

В чем разница между конденсатором и диэлектриком?

Конденсатор — это электрическое устройство, которое накапливает электрический заряд, а диэлектрик — это материал, не пропускающий ток.Диэлектрики часто называют изоляторами, поскольку они противоположны проводникам.

Что делает диэлектрик хорошим?

Все диэлектрические материалы являются изоляторами, но хороший диэлектрик — это тот, который легко поляризуется. Степень поляризации, возникающая при приложении определенного напряжения к объекту, влияет на количество электрической энергии, которая хранится в электрическом поле.

Почему важна диэлектрическая проницаемость?

Диэлектрический материал используется для разделения проводящих пластин конденсатора.Этот изоляционный материал в значительной степени определяет свойства компонента. Диэлектрическая постоянная материала определяет количество энергии, которое конденсатор может хранить при приложении напряжения.

Конденсаторы облака?

Облака и земля могут действовать в унисон, имитируя огромный естественный конденсатор. Воздух между облаками и землей становится диэлектриком этого природного конденсатора. Электростатическое поле между облаками и землей может производить ионы и свободные электроны в воздухе.

Почему изоляторы называют диэлектриками?

Диэлектрики — это материалы, не пропускающие ток. Их чаще называют изоляторами, потому что они являются полной противоположностью проводникам. Это означает, что большие электрические поля создают свободные заряды (в данном случае электроны), которые могут свободно перемещаться через материал и переносить ток.

Какие два типа диэлектрика?

Есть два типа диэлектриков — неполярный диэлектрик и полярный диэлектрик.

Все ли изоляторы диэлектрические?

Все диэлектрики будут изоляторами, но все изоляторы не будут диэлектриками. Итак, в чем разница между диэлектриком и изолятором? Изоляторы — это материалы, которые не проводят электричество в электрическом поле, так как в них нет свободных электронов.

Какова функция диэлектрика?

Диэлектрики в конденсаторах служат трем целям: предотвращать соприкосновение проводящих пластин, позволяя уменьшить расстояние между пластинами и, следовательно, увеличить емкость; увеличить эффективную емкость за счет уменьшения напряженности электрического поля, что означает получение такого же заряда при более низком напряжении; а также.

Увеличивает ли диэлектрик запасенную энергию?

Введение диэлектрика увеличивает емкость, уменьшая запасенную в конденсаторе энергию. Конденсатор действительно работает, протягивая диэлектрик между пластинами, уменьшая запасенную энергию.

Разница между диэлектриком и конденсатором

Конденсатор — это электрическое устройство, которое накапливает электрический заряд, а диэлектрик — это материал, не пропускающий ток. Диэлектрики часто называют изоляторами, поскольку они противоположны проводникам.Все электроны в диэлектрическом материале прочно связаны со своим родительским ядром, поэтому свободные электроны не могут переносить ток. Таким образом, электрическая проводимость диэлектриков очень низкая. Давайте внимательно посмотрим, как они связаны друг с другом и чем они отличаются по функциям, свойствам и использованию.

Что такое диэлектрик?

Диэлектрик — это изолирующий материал с плохой проводимостью электрического тока, но эффективно поддерживающий электростатические поля.Это среда или вещество, способное выдерживать высокое электрическое напряжение без заметной проводимости. При приложении напряжения энергия в виде электрического заряда удерживается диэлектриком. Большая часть этой энергии сохраняется при снятии напряжения. Диэлектрический материал представляет собой более или менее изолирующий материал, который становится поляризованным при контакте с электрическим полем. Как и любой материал, диэлектрик представляет собой совокупность ионов с положительными и отрицательными зарядами, которые уравновешивают друг друга, обеспечивая электрическую нейтральность.Из-за диэлектрической поляризации положительные заряды смещаются в направлении электрического поля, а отрицательные заряды смещаются в направлении, противоположном полю.

Что такое конденсатор?

Конденсатор — это двусторонний электрический компонент, состоящий из пары проводников, разделенных диэлектрическим изолятором. Это один из основных пассивных компонентов, способных накапливать электрическую энергию в электрическом поле. Их особенность делает их способность накапливать электрическую энергию.Конденсатор — это один из трех основных компонентов цепи, наряду с резисторами и индукторами. Он удерживает электрический заряд, когда на него подается напряжение, и высвобождает заряд по мере необходимости. Конденсаторы встречаются повсеместно на высокоскоростных печатных платах, но инженеры часто не полностью понимают их электрические характеристики. Хотя конденсаторы различаются по размеру и форме, основная конфигурация остается той же, то есть два проводника несут одинаковые, но противоположные заряды. Конденсаторы в основном характеризуются материалом, из которого изготовлен их диэлектрик: переменный воздух, бумага, слюда, керамика, пластик, оксид титана и электролитический.

Разница между диэлектриком и конденсатором

1. Основы диэлектрических стихий Конденсатор

— Диэлектрик представляет собой изолирующий материал с плохой проводимостью электрического тока, но эффективно поддерживающий электростатические поля. Это среда или вещество, способное выдерживать высокое электрическое напряжение без заметной проводимости.

Конденсатор, с другой стороны, представляет собой двусторонний электрический компонент, состоящий из пары проводников, разделенных диэлектрическим изолятором.Это один из основных пассивных компонентов, способных накапливать электрическую энергию в электрическом поле. Конденсатор — это один из трех основных компонентов цепи, наряду с резисторами и индукторами.

2. Функция диэлектрической стихии Конденсатор

— Конденсаторы используются в большинстве электрических цепей для хранения электроэнергии и возврата энергии в цепь при необходимости. Проще говоря, основная функция конденсатора — хранить энергию.Существуют разные формы конденсаторов, которые можно использовать для выполнения различных функций в разных схемах.

Диэлектрические материалы имеют очень высокое удельное сопротивление по сравнению с проводниками, поэтому они используются для разделения проводников с разными потенциалами, таких как пластины конденсаторов или линии электропередач. Когда между заряженными пластинами помещается диэлектрик, емкость системы увеличивается.

3. Свойства диэлектрических стихий Конденсатор

— Диэлектрики — это неметаллические материалы с высоким сопротивлением и очень большой запрещенной зоной.Диэлектрическая постоянная материала определяет способность конденсатора накапливать энергию при приложении к нему напряжения. Все электроны в диэлектрическом материале прочно связаны со своим родительским ядром. В отсутствие свободных электронов, переносящих ток, электрическая проводимость становится очень низкой.

Свойство конденсаторов заключается в том, чтобы накапливать энергию в электрическом поле и увеличивать и усиливать эффект емкости. Емкость — это свойство конденсатора, которое сопротивляется изменению напряжения на нем.

4. Применение диэлектрика и конденсатора

— Конденсаторы чаще всего используются для накопления энергии. Конденсаторы обычно используются в электронных схемах для различных задач, таких как обеспечение гибких возможностей фильтрации, сглаживания, накопления энергии, снижения шума, настройки схемы и многого другого. Конденсаторы дополнительно используются в приложениях для согласования мощности, связи или развязки сигналов, дистанционного зондирования и сглаживания источников питания.

Основное применение диэлектриков — изготовление конденсаторов.Диэлектрический материал имеет очень высокое удельное сопротивление, поэтому используется для разделения проводников с разными потенциалами, таких как пластины конденсатора или линии электропередач.

Диэлектрик и конденсатор: сравнительная таблица

Краткое изложение диэлектрических стихов Конденсатор

Конденсатор — один из самых основных пассивных компонентов, способных накапливать электрическую энергию в электрическом поле. Свойство конденсаторов заключается в том, чтобы накапливать энергию в электрическом поле и увеличивать и усиливать эффект емкости.Он состоит из двух проводящих пластин, разделенных изоляционным материалом, называемым диэлектриком. Диэлектрик — это просто еще один термин для обозначения изолятора. Как и любой материал, диэлектрик представляет собой совокупность ионов с положительными и отрицательными зарядами, которые уравновешивают друг друга, обеспечивая электрическую нейтральность. Основным свойством диэлектрического материала является его способность выдерживать высокие электрические нагрузки, рассеивая при этом минимальную энергию в виде тепла.

Сагар Хиллар — плодовитый автор контента / статей / блогов, работающий старшим разработчиком / писателем контента в известной фирме по обслуживанию клиентов, базирующейся в Индии.У него есть желание исследовать разноплановые темы и разрабатывать высококачественный контент, чтобы его можно было лучше всего читать. Благодаря его страсти к писательству, он имеет более 7 лет профессионального опыта в написании и редактировании услуг на самых разных печатных и электронных платформах.

Вне своей профессиональной жизни Сагар любит общаться с людьми из разных культур и происхождения. Можно сказать, что он любопытен по натуре. Он считает, что каждый — это опыт обучения, и это приносит определенное волнение, своего рода любопытство, чтобы продолжать работать.Поначалу это может показаться глупым, но через некоторое время это расслабляет и облегчает начало разговора с совершенно незнакомыми людьми — вот что он сказал ».

Последние сообщения Сагара Хиллара (посмотреть все)

: Если вам понравилась эта статья или наш сайт. Пожалуйста, расскажите об этом. Поделитесь им с друзьями / семьей.

Cite
APA 7
Khillar, S. (10 июня 2019 г.). Разница между диэлектриком и конденсатором. Разница между похожими терминами и объектами.http://www.differencebetween.net/science/physics-science/difference-between-dielectric-and-capacitor/.
MLA 8
Хиллар, Сагар. «Разница между диэлектриком и конденсатором». Разница между похожими терминами и объектами, 10 июня 2019 г., http://www.differencebetween.net/science/physics-science/difference-between-dielectric-and-capacitor/.

Разница между диэлектриком и изолятором (с таблицей)

Диэлектрик и изоляторы — это два изолятора, но с совершенно разными функциями и работой.Диэлектрический изолятор позволяет и даже экономит электричество, в то время как изоляторы препятствуют прохождению электричества через него и даже противостоят теплу. Хотя, будучи изолятором, оба они работают противоположно и имеют совершенно разное применение. Один используется для экономии электричества, а другой используется для сопротивления электричеству и теплу.

Диэлектрик против изолятора

Разница между диэлектриком и изолятором заключается в том, что материал, который накапливает или сохраняет электрическую энергию в электрическом поле, является диэлектрическим материалом, а с другой стороны, материалом, который блокирует поток электронов. в электрическом поле — изолятор.

Диэлектрический материал может поляризоваться в присутствии электрического поля, в то время как изоляторы, с другой стороны, не поляризованы. Говоря о диэлектрической проницаемости, диэлектрические имеют их большое количество, а изоляторы имеют сравнительно низкую диэлектрическую проницаемость.

Электрические заряды накапливаются в диэлектрических материалах, а в изоляторах они блокируются. Изоляторы обычно используются в проводах и кабелях, поскольку они предотвращают попадание электричества, поэтому нет шансов получить удар электрическим током, пока в конденсаторе обычно используется диэлектрический материал.

Диэлектрические материалы используются для проверки того, достаточно ли изоляция компонента защищает пользователей от поражения электрическим током. В то время как изоляторы в основном используются перед любыми испытаниями высокого напряжения, чтобы исключить любые загрязнения в изоляции электричества. Диэлектрики способны выдерживать высокие электрические нагрузки без какой-либо проводимости. Но изоляторы ограничивают любой перенос или поток электронов.

Диэлектрики — это просто изоляторы, в которых нет свободных электронов.При приложении к ним электрического поля диэлектрики легко поляризуются. В то время как изолятор — это материал, который позволяет передавать тепло или электричество от него. Некоторые из изоляционных материалов включают бумагу, стекло, масло, резину и пластик. Хотя вакуум также является изолятором, его нельзя рассматривать как материал

Таблица сравнения диэлектрика и изолятора 04

Параметры сравнения	Диэлектрик	Определители изолятора
Это электрический изолятор, способный выдерживать высокие электрические нагрузки без какой-либо проводимости.	Это материалы или устройства, ограничивающие передачу тепла или электричества .
Использование	Он используется для проверки того, достаточно ли изоляция компонента защищает пользователей от поражения электрическим током.	Он в основном используется перед любыми испытаниями с высоким потенциалом, чтобы исключить любые загрязнения в электрической изоляции .
Поляризация	В присутствии электрического поля диэлектрики могут быть очень легко поляризованы.	Изоляторы нельзя поляризовать.
Число диэлектрических постоянных	Диэлектрики имеют большое число диэлектрических постоянных.	Изоляторы имеют сравнительно низкую диэлектрическую проницаемость.
Пример	Слюда, пластик и оксиды различных материалов.	Резина, стекло, алмаз, дерево и масло

Что такое диэлектрик?

Диэлектрик — это в основном материал с низкой электропроводностью, но он наследует способность сохранять электрический заряд.По сути, это просто изоляторы, в которых нет свободных электронов. При приложении к ним электрического поля диэлектрики легко поляризуются. Таким образом, можно сказать, что их поведение в области электричества полностью отличается от поведения проводников.

Есть два типа диэлектрических материалов — полярные и неполярные. Полярные постоянны в электрическом диполе, и их поляризация зависит от температуры. В то время как неполярные, индуцированный электрический диполь и их поляризация полностью не зависят от температуры.

Что такое изолятор?

Изолятор — это материал, который позволяет отводить от него тепло или электричество. Некоторые из изоляционных материалов включают бумагу, стекло, масло, резину и пластик. Хотя вакуум также является изолятором, его нельзя рассматривать как материал. В большинстве случаев все электрические материалы покрыты изоляцией, чтобы избежать попадания в них электрического тока.

Обычно изоляторы рассчитаны на несколько сотен вольт, но некоторые из них, которые используются для распределения энергии, даже рассчитаны на сотни тысяч вольт.Чтобы сделать любой непреднамеренный контакт, изоляторы поддерживаются или удерживаются от электрических проводников.

Основное различие между диэлектриком и изолятором

1. Основное и существенное различие между диэлектриком и изолятором состоит в том, что диэлектрик позволяет и сохраняет поток электричества в нем и через него, в то время как изолятор, с другой стороны, блокирует и предотвращает отток электронов и электричества от него.
2. Диэлектрический материал может поляризоваться в присутствии электрического поля, в то время как изоляторы, с другой стороны, не поляризованы.
3. Молекулы в диэлектрическом материале связаны очень неделями, тогда как молекулы в изоляторе прочно связаны друг с другом.
4. Диэлектрик имеет высокую диэлектрическую проницаемость, тогда как изоляторы имеют сравнительно низкую диэлектрическую проницаемость.
5. Изоляторы обычно используются в проводах и кабелях, поскольку они предотвращают возникновение электричества, так что нет шансов получить удар электрическим током, пока в конденсаторе обычно используется диэлектрический материал.
6. Примеры изоляторов, препятствующих прохождению и передаче электричества: воздух, стекло, пластик, сухое дерево и медь.Пример диэлектрика — конденсатор.

Заключение

Таким образом, мы пришли к выводу, что диэлектрик — это не что иное, как изолирующий материал, а именно тот, который хранит и пропускает электричество, в то время как изоляторы, с другой стороны, являются материалами с нулевым уровнем электропроводности. в них и не допускает протекания или передачи электричества через них, фактически, они создают препятствия для потока и передачи электрического тока.

Диэлектрические материалы используются для проверки того, достаточно ли изоляция компонента защищает пользователей от поражения электрическим током. В то время как изоляторы в основном используются перед любыми испытаниями с высоким потенциалом, чтобы исключить любые загрязнения в изоляции электричества. Диэлектрики способны выдерживать высокое электрическое напряжение без какой-либо проводимости. Но изоляторы ограничивают любой перенос или поток электронов.

Ссылки

1. https: // www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0924013607004657
2. https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-642-77453-9_8

Разница между диэлектриком и изолятором в сравнительной таблице

Диэлектрик и изолятор различаются по сферам применения. Одно из основных различий между диэлектриком и изолятором заключается в том, что диэлектрик накапливает электрические заряды, в то время как изолятор препятствует потоку электронов. Некоторые другие различия между ними объясняются ниже в сравнительной таблице.

Содержание: диэлектрик против изолятора

1. Сравнительная таблица
2. Определение
3. Ключевые отличия

Сравнительная таблица

Основа для сравнения	Диэлектрик	Изолятор
Определение	Материал, в котором электрическое поле может развиваться с минимальными потерями энергии, известен как диэлектрик.	Вещество с низкой проводимостью, препятствующее прохождению тока, известное как изолятор.
Поляризация	Поляризация в электрическом поле.	Не может поляризоваться
Связь	Слабая связь по сравнению с изолятором.	Ковалентная связь
Диэлектрическая проницаемость	Высокая	Низкая
Заряды	Хранить заряды	Препятствие для зарядов.
Пример	Сухой воздух, вакуум, дистиллированная вода и т. Д.	Хлопок, пластик, слюда и т. Д.
Приложение	Конденсатор, силовой кабель и т. Д.	Проводящие провода в высоковольтных системах и т. Д.

Определение диэлектрика

Диэлектрический материал представляет собой тип изолятора, который имеет несколько свободных электронов. Он становится поляризованным в присутствии электрического поля. Поляризация — это свойство материала, в котором положительные и отрицательные заряды материала смещены в противоположном направлении.Поляризация уменьшает общее поле материала.

Накопление и рассеяние электрической энергии — основные свойства диэлектрического материала. Проводимость идеального диэлектрического материала равна нулю. Типичным примером диэлектрика является конденсатор. Поляризация между параллельными пластинами конденсатора увеличивает площадь поверхности емкости.

Определение изолятора

Материал, не пропускающий электрический ток, известен как изолятор.Изоляционный материал не имеет свободных электронов, потому что их молекулы имеют прочную ковалентную связь. Удельное сопротивление материала очень высокое по сравнению с другим материалом. Удельное сопротивление — это свойство материала, которое показывает сильное препятствие потоку зарядов.

Эбонит, бумага, дерево, пластик — вот некоторые примеры изоляторов.

Ключевые различия между диэлектриком и изолятором

1. Материал, который накапливает электрическую энергию в электрическом поле, известен как диэлектрический материал, тогда как материал, который блокирует поток электронов, известен как изоляторы.
2. Диэлектрический материал поляризуется в присутствии электрического поля, тогда как изоляторы не поляризуется.
   Примечание: Поляризация — это свойство материала, в котором положительный и отрицательный заряды движутся в противоположных направлениях.
3. Молекулы диэлектрического материала связаны слабо, тогда как молекулы изоляторов прочно связаны друг с другом по сравнению с диэлектриком.
4. Диэлектрический материал имеет высокую диэлектрическую проницаемость, тогда как изолятор имеет низкую диэлектрическую проницаемость.Диэлектрическая проницаемость измеряет запасающую способность материала.
5. Диэлектрический материал накапливает электрические заряды, а изолятор блокирует электрические заряды.
6. Сухой воздух, вакуум и дистиллированная вода являются примерами диэлектрика, тогда как хлопок, пластик, резина являются примерами изоляторов.
7. Наиболее распространенным применением диэлектрика является конденсатор, а изоляторы используются в проводниках и кабелях.

Почти весь изолятор ведет себя как диэлектрик, но не все диэлектрики как изоляторы.

Разница между изолятором и диэлектриком

Ключевое отличие: Изолятор — это материал, не проводящий электричество. С другой стороны, диэлектрики — это изоляторы, поляризуемые при приложении электрического поля. Изоляторы — полная противоположность проводникам.

Изоляторы относятся к тем материалам, в которых электрический ток не может свободно течь. В отличие от проводников изоляторы обеспечивают большее сопротивление прохождению электрического тока.Электроны в изоляторах тесно и прочно связаны с атомами ионными или ковалентными связями, и это основная причина того, что через изоляторы не течет ток. Стекло и резина являются примерами изоляторов.

Диэлектрики также являются типами изоляторов, но они обладают способностью передавать заряд при приложении внешнего электрического поля. Это происходит из-за производства индуцированных зарядов, возникающих из-за приложения электрического поля. Эти наведенные заряды отображают проводящие свойства.

Проще говоря, диэлектрики — это те изоляторы, которые можно поляризовать. В этих материалах электроны связаны с ядром и поэтому обладают очень малым движением. При приложении внешнего напряжения ядро ​​и атомы притягиваются к отрицательной и положительной сторонам соответственно. Фарфор (керамика), слюда, стекло и пластмассы — все это примеры диэлектрических материалов.

Когда диэлектрик помещается в заряженный конденсатор, он уменьшает разность потенциалов между двумя пластинами.Мера способности материала генерировать электрическое поле известна как диэлектрическая постоянная или относительная диэлектрическая проницаемость, которая обозначается греческой буквой эпсилон.

Следовательно, все диэлектрики являются изоляторами, но не все изоляторы диэлектриками.

Сравнение изолятора и диэлектрика:

	Изолятор	Диэлектрик
Определения	Материалы, препятствующие протеканию в них электрического тока	Материалы, которые являются изоляторами, но поляризуются под действием внешнего электрического поля
Диэлектрическая проницаемость	Сравнительно низкий	Сравнительно высокий
Примеры	Стекло, фарфор, пластик, резина	воздух, слюда, керамика, бумага, полиэстер
Важная характеристика	В изоляторах проводимость σ << 1 Напротив кондуктора	Электрическая прочность различается для разных диэлектриков
Типы	Тип штифта — крепится к траверсе на опоре Тип подвески — они дешевле, чем изоляторы штыревого типа и состоят из ряда фарфоровых дисков Изолятор деформации — он был создан для работы в условиях механического напряжения Скоба изоляторы — используются для низковольтных распределительных линий	Неполярные — центры положительных и отрицательных зарядов в молекуле совпадают, и электрический диполь не образуется Полярные диэлектрики — в указанном выше состоянии, если сформирован электрический диполь — например, HCL

.

No related posts.