Materiály a technická dokumentace - UMEL - Vysoké učení ...

Materiály a technická dokumentace, část Materiály v elektrotechnice 99
5 Dielektrické a izolační materiály
5.1 Dielektrikum v elektrickém poli
Cíl:
Seznámení s fyzikálními ději v dielektriku při působení elektrického pole a s odpovídajícími
elektrickými veličinami. Vysvětlení základních pojmů z fyziky dielektrik.
Fyzika dielektrik
Zabývá se fyzikálními ději, které v látkách probíhají působením elektrického pole. Elektrické
vlastnosti závisejí na chemickém složení, struktuře, skupenství a stavu.
Složení dielektrik - z atomů, molekul, iontů
• Ideální dielektrikum (izolant) - vázané elektrické náboje
• Reálné dielektrikum (izolant) - vázané i volné elektrické náboje
Fyzikální jevy:
• dielektrická polarizace (posun vázaných nábojů)
• elektrická vodivost (posun volných nábojů)
• dielektrické ztráty
• elektrický výboj
Základní elektrické veličiny:
• permitivita (relativní) ε´ (-) (komplexní permitivita ε * = ε´ - jε´´)
• vnitřní rezistivita ρ v (Ωm)
• povrchová rezistivita ρ p (Ω)
• ztrátový činitel tgδ (-)
• elektrická pevnost E p (V m -1 )
K volbě pojmů "dielektrikum" - "izolant"
• Dielektrikum: ve vztahu s polarizovatelností částic a následně se schopností látky
akumulovat po přiložení elektrického pole elektrickou energii (kondenzátor).
• Izolant: ve vztahu se schopností látky vzájemně izolovat vodivé části s různým
potenciálem.
• Každý izolant je současně dielektrikem, avšak všechna dielektrika nejsou izolanty.
K dielektrikům se řadí i četné látky s vlastnostmi polovodičů (Ge, Si).
Klasifikace molekul podle způsobu uspořádání vázaných nábojů:
• Molekuly neutrální (nepolární)
Jejich stavba je zcela symetrická, vázané elektrické náboje jsou rozloženy souměrně
a jejich těžiště splývají. Působením elektrického pole se symetrie poruší. Nepolární
molekula vytvoří elektrický dipól a nabude indukovaný elektrický moment (µ i ).
• Molekuly dipólové (polární)
Jejich stavba je nesymetrická; vyznačují se (i v nepřítomnosti elektrického pole) stálým
elektrickým momentem. V přítomnosti elektrického pole se dipólové molekuly stáčejí do
směru pole. Tím získají přídavný (indukovaný) dipólový moment, který se vektorově skládá
se stálým dipólovým momentem.
Pozn.: