Внесение некоторого вещества в электрическое поле может привести к существенному его изменению; это обосновано тем, что вещество составляют заряженные частички. Если наружное поле отсутствует, рассредотачивание частиц вещества происходит таким макаром, что электрическое поле, которое они делают, в среднем по объемам, включающим огромное число атомов либо молекул, равно нулю. Если наружное поле находится, заряженные частички перераспределяются, и в веществе появляется собственное электрическое поле. Полное электрическое поле E → содержит в себе (согласно принципу суперпозиции) наружное поле E 0 → и внутреннее поле E ‘ → которое создается заряженными частичками вещества.
Электрические характеристики веществ обуславливают их обилие. Самые широкие классы веществ – это проводники и диэлектрики.
Проводники
Отличительная черта проводников заключается в наличии свободных зарядов (электронов), принимающих роль в термическом движении и способных производить перемещение по всему объему проводника. Обычным примером проводников служат металлы.
Если наружное поле отсутствует, то в любом элементе объема проводника отрицательный свободный заряд будет компенсироваться положительным зарядом ионной решетки. В проводнике, который внесен в электрическое поле, произойдет перераспределение свободных зарядов, следствием чего будет появление на поверхности проводника нескомпенсированных положительных и отрицательных зарядов (рис. 1 . 5 . 1 ). Описанный процесс носит название электростатической индукции, а возникающие на поверхности проводника заряды именуют индукционными зарядами.
Индукционными зарядами создается свое собственное поле E ‘ → и оно компенсирует наружное поле E 0 → во всем объеме проводника: E → = E 0 → + E ‘ → = 0 (снутри проводника).
Полное электростатическое поле снутри проводника есть нуль, а потенциалы во всех точках являются одинаковыми и равными потенциалу на поверхности проводника.
Набросок 1 . 5 . 1 . Электростатическая индукция.
Все внутренние области проводника, который внесен в электрическое поле, остаются электронейтральными. Удаление некоторого объема, выделенного снутри проводника, а соответственно образование пустой полости, приведет к тому, что электрическое поле снутри полости станет равным нулю. На этом базирована электростатическая защита – приборы, имеющие чувствительность к электрическому полю в целях исключения воздействия поля помещают в железные ящики (рис. 1.5.2).
Набросок 1 . 5 . 2 . Схема электростатической защиты. Поле в железной полости равно нулю.
Так как поверхность проводника эквипотенциальна, нужно, дабы силовые полосы у поверхности являлись перпендикуляром к ней.
Диэлектрики
Диэлектрики (изоляторы) отличаются от проводников тем, что не имеют свободных электрических зарядов. Диэлектрики содержат в себе нейтральные атомы либо молекулы. Заряженные частички в нейтральном атоме являются связанными вместе и не имеют возможности к перемещению под действием электрического поля по всему объему диэлектрика.
Внесение диэлектрика во наружное электрическое поле E 0 → вызовет появление в нем некоторого перераспределения зарядов, которые входят в состав атомов либо молекул. Следствием этого перераспределения является возникновение на поверхности диэлектрического эталона лишних нескомпенсированных связанных зарядов. Все заряженные частички, которые образуют макроскопические связанные заряды, все так же входят в состав собственных атомов.
Связанные заряды образуют электрическое поле E ‘ → направленное снутри диэлектрика обратно вектору напряженности E 0 → наружного поля: данный процесс носит название поляризации диэлектрика.
Вследствие поляризации полное электрическое поле E → = E 0 → + E ‘ → = 0 снутри диэлектрика становится по модулю меньше наружного поля E 0 → .
Диэлектрическая проницаемость вещества – это физическая величина, которая есть отношение модуля напряженности E 0 → наружного электрического поля, создаваемого в вакууме, к модулю напряженности E → полного поля в однородном диэлектрике.
Понятно несколько устройств поляризации диэлектриков: главные — это ориентационная и электронная поляризации. Проявление этих устройств происходит в главном при поляризации газообразных и водянистых диэлектриков.
Ориентационная либо дипольная поляризация возникает, когда полярные диэлектрики состоят из молекул, у каких имеет место несовпадение центов рассредотачивания положительных и отрицательных зарядов. Такие молекулы представляют собой микроскопичные электрические диполи.
Микроскопичные электрические диполи – это нейтральная совокупа 2-ух зарядов, являющихся равными по модулю и обратными по знаку, расположенных на расстоянии друг от друга.
Нужна помощь педагога?
Опиши задание — и наши специалисты для тебя посодействуют!
Обрисовать задание
Например, дипольный момент имеет молекула воды, также молекулы некоторых иных диэлектриков ( H 2 S , N O 2 и т. д.).
Когда наружное электрическое поле отсутствует, оси молекулярных диполей из-за термического движения имеют беспорядочную ориентацию, в связи с чем на поверхности диэлектрика и в любом элементе объема электрический заряд в среднем является равным нулю.
Если внести диэлектрик во наружное поле E 0 → , возникнет частичная ориентация молекулярных диполей. Вследствие этого поверхность диэлектрика получит нескомпенсированные макроскопические связанные заряды, создающие поле E ‘ → направленное навстречу наружному полю E 0 → (рис. 1 . 5 . 3 ).
Набросок 1 . 5 . 3 . Ориентационный механизм поляризации полярного диэлектрика.
Поляризация полярных диэлектриков обладает сильной зависимостью от температуры, так как термическое движение молекул выступает в качестве дезориентирующего фактора.
Электронный либо гибкий механизм появляется при поляризации неполярных диэлектриков, молекулы которых не имеют при отсутствии наружного поля дипольного момента. Электрическое поле, воздействуя на молекулы неполярных диэлектриков, вызывает их деформацию – положительные заряды смещаются в направлении вектора E 0 → а отрицательные – в обратном направлении. В конечном итоге любая молекула становится электрическим диполем, ось которого имеет направление вдоль наружного поля. Поверхность диэлектрика получает нескомпенсированные связанные заряды, которые делают свое поле E ‘ → имеющее направление навстречу наружному полю E 0 → Таким макаром происходит поляризация неполярного диэлектрика (рис. 1 . 5 . 4 ).
Деформация неполярных молекул, испытывающих воздействие наружного электрического поля, не имеет зависимости от термического движения, т.е. поляризация неполярного диэлектрика не находится в зависимости от температуры.
В качестве примера неполярной молекулы можно разглядеть молекулу метана C H 4 , в какой четырехкратно ионизированный ион углерода C 4 – размещен в центре правильной пирамиды; в верхушках этой пирамиды — ионы водорода H + . Наложение наружного электрического поля вызовет смещение иона углерода из центра пирамиды: в данном случае у молекулы возникнет дипольный момент, пропорциональный наружному полю.
Набросок 1 . 5 . 4 . Поляризация неполярного диэлектрика.
В электрическом поле E ‘ → связанных зарядов, которое появляется при поляризации полярных и неполярных диэлектриков, происходит его изменение по модулю прямо пропорционально модулю наружного поля E 0 → . В электрических полях значимой силы обозначенная закономерность может нарушаться: в таком случае получают проявление разные нелинейные эффекты. Для полярных диэлектриков в сильных полях может быть следить эффект насыщения.
Эффект насыщения – это выстраивание всех молекулярных диполей вдоль силовых линий.
Когда диэлектрики неполярны, сильное наружное поле, которое можно сопоставить по модулю с внутриатомным полем, имеет возможность значимо деформировать атомы либо молекулы вещества с конфигурацией их электрических параметров. Но подобные явления практически никогда не наблюдаются, так как для этого нужны поля, имеющие напряженность порядка 10 10 – 10 12 В / м . При всем этом еще ранее наступает электрический пробой диэлектрика.
Электронная поляризация – это процесс поляризации, при котором непарные молекулы получают деформацию электронных оболочек.
Этот механизм универсален, так как деформация электронных оболочек под воздействием наружного поля происходит в атомах, молекулах и ионах любого диэлектрика.
Ионная поляризация – это поляризация жестких кристаллических диэлектриков, следствием которой является смещение ионов разных символов, составляющих кристаллическую решетку, в обратных направлениях при воздействии наружного поля. В итоге смещения на гранях кристалла образуются связанные (нескомпенсированные) заряды.
В качестве примера описанного механизма, можно разглядеть поляризацию кристалла N a C l , в каком ионы N a + и C l – составляют две подрешетки, вложенные друг в друга. При отсутствии наружного поля любая простая ячейка кристалла N a C l является электронейтральной и не обладающей дипольным моментом. Во наружном электрическом поле обе подрешетки сместятся в обратных направлениях, т. е. кристалл подвергнется процессу поляризации.
Когда происходит процесс поляризации неоднородного диэлектрика, связанные заряды могут показаться не только лишь на поверхности, но и в объеме диэлектрика. В таком случае электрическое поле E ‘ → связанных зарядов и полное поле E → будут владеть сложной структурой, зависящей от геометрии диэлектрика. Утверждение о том, что электрическое поле _formula_ в диэлектрике в ε раз меньше по модулю по сопоставлению с наружным полем E → точно правильно только, когда идет речь об однородном диэлектрике, который заполняет все место, где сотворено наружное поле. А именно:
В случае, когда в однородном диэлектрике с диэлектрической проницаемостью ε находится точечный заряд Q , напряженность электрического поля E → этого точечного заряда и потенциал φ в ε раз меньше, чем в вакууме. Запишем данное утверждение в виде формул:
ПРОВОДНИКИ И ДИЭЛЕКТРИКИ
Все вещества условно, зависимо от электрических параметров, делятся на две категории — проводники и диэлектрики.
В реальный момент индустрия имеет большой ассортимент проводников и диэлектриков (изоляторов). И их ассортимент повсевременно вырастает.
Проводники
Проводники характеризуются неплохой электропроводностью, т. е. огромным количеством свободных электрически заряженных частиц (электронов либо ионов), которые могут передвигаться под действием сил поля по проводнику.
Проводники первого рода
Есть два рода проводников. Проводниками -первого рода, в каких может быть перемещение только электронов, являются металлы. В железных проводниках электроны, расположенные на наружных орбитах атомов, сравнимо слабо связаны с их ядрами, отчего часть электронов, оторвавшихся от собственных ядер, перемещается между атомами, переходя из сферы деяния 1-го ядра в сферу деяния другого и заполняя место между ними наподобие газа. Эти электроны -принято именовать свободными электронами либо электронами проводимости. Свободные электроны находятся в состоянии беспорядочного (термического) движения в отличие от положительно заряженных ионов металла, составляющих остов проводника, обладающих очень малой подвижностью и совершающих только небольшие колебания около собственного среднего положения.
Проводники второго рода
В проводниках второго рода, именуемых электролитами (водные смеси кислот, солей, щелочей и оснований), под действием растворителя молекулы вещества распадаются на отрицательные и положительные ионы, которые подобно электронам в железных проводниках могут передвигаться по всему объему проводника.
Диэлектрики
Вещества, число свободных электронов в каких ничтожно не много, именуются непроводниками (диэлектриками либо изоляторами).К ним относятся газы, часть водянистых тел (минеральные масла, лаки) и практически все твердые тела, кроме металлов и угля.
Наилучшим непроводником электрического тока является вакуум. Газы, в том числе и воздух, также являются неплохими изоляторами.
Проводники и диэлектрики в электрическом поле
Но при некоторых критериях, к примеру в сильном электрическом поле, происходит расщепление молекул диэлектрика на ионы, и вещество, которое при отсутствии электрического поля либо в слабеньком поле было изолятором, становится проводником. Напряженность электрического поля, при которой начинается ионизация молекул диэлектрика, именуется пробивной напряженностью (электрической прочностью) диэлектрика. Величина напряженности электрического поля, которая допускается в диэлектрике при его использовании в электрической установке, именуется допускаемой напряженностью. Допускаемая напряженность обычно в пару раз меньше пробивной.
На электрические характеристики газов оказывают сильное воздействие 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.
Текст книжки «Физическая химия: конспект лекций»
Проводники характеризуются неплохой электропроводностью, т. е. огромным количеством свободных электрически заряженных частиц (электронов либо ионов), которые могут передвигаться под действием сил поля по проводнику.
Проводники первого рода
Есть два рода проводников. Проводниками -первого рода, в каких может быть перемещение только электронов, являются металлы. В железных проводниках электроны, расположенные на наружных орбитах атомов, сравнимо слабо связаны с их ядрами, отчего часть электронов, оторвавшихся от собственных ядер, перемещается между атомами, переходя из сферы деяния 1-го ядра в сферу деяния другого и заполняя место между ними наподобие газа. Эти электроны -принято именовать свободными электронами либо электронами проводимости. Свободные электроны находятся в состоянии беспорядочного (термического) движения в отличие от положительно заряженных ионов металла, составляющих остов проводника, обладающих очень малой подвижностью и совершающих только небольшие колебания около собственного среднего положения.
Проводники второго рода
В проводниках второго рода, именуемых электролитами (водные смеси кислот, солей, щелочей и оснований), под действием растворителя молекулы вещества распадаются на отрицательные и положительные ионы, которые подобно электронам в железных проводниках могут передвигаться по всему объему проводника.
Носители электрического тока в проводниках i рода
Проводник – тело, проводящее электрический ток. Различают проводники первого и второго рода.
Читайте также: Датчики измерения температуры: типы, механизм работы
К первому роду относят: все металлы и их сплавы. Ко второму роду относят: водные смеси кислот, солей и щелочей. Чем выше температура тела, тем меньше оно проводит электрический ток, и, напротив, со понижением температуры проводимость возрастает. Металлы с высочайшей проводимостью применяют для кабелей, проводов, обмоток трансформаторов. Металлы и сплавы с низкой проводимостью используются в лампах накаливания, электронагревательных устройствах, реостатах. Основной параметр, характеризующий проводник – это электрическое сопротивление. Оно выражается отношением падения напряжения в проводнике к току, протекающему по нему, и находится в зависимости от температуры окружающей среды.
Использование проводников:
Проводники применяют для заземления электроустановок. В качестве заземляющих проводников и заземлителей применяют железные конструкции сооружений и построек, соблюдая при всем этом непрерывность и проводимость цепи. Для заземляющих проводников применяют обычно сталь. Если нужны гибкие перемычки и в других случаях, используют медь. Проводники также могут употребляться для выравнивания потенциалов. Проводники применяют в громоотводе, отводя молнию в землю, дабы она не нанесла никаких повреждений. Есть проводники с высочайшим удельным сопротивлением, которые стойкие к окислению. Такие материалы используют в электронагревательных устройствах, они владеют высочайшей пластичностью и могут растягиваться в узкую проволоку и выкатываться в фольгу. Одним из таких проводником является алюминий.
Механизм проводимости:
Кристаллы имеют атомную кристаллическую решетку, где наружные электроны связаны с примыкающими атомами ковалентными связями. При низких t°C у незапятнанных полупроводников свободных электронов нет и он ведет себя как диэлектрик (вещества, которые плохо проводят либо совершенно не проводят электрический ток). Характеристики диэлектриков:
- Физико – механические и хим характеристики диэлектриков
- Влажностные характеристики диэлектриков
- Термические характеристики диэлектриков
- Поляризация К диэлектрикам относятся воздух и другие газы, стёкла, разные смолы, пластмассы, многие виды резины.
Ряд диэлектриков проявляют достойные внимания физические характеристики. К ним относятся электреты, пьезоэлектрики, пироэлектрики, сегнетоэластики, сегнетоэлектрики, релаксоры и сегнетомагнетики. При применении диэлектриков — 1-го из более широких классов электротехнических материалов — достаточно верно обусловилась необходимость применения как пассивных, так и активных параметров этих материалов. Диэлектрики применяются не только лишь как изоляционные материалы.
Электрический ток
— направленное движение заряженных частиц в электрическом поле. Электрический ток протекает в разных средах:
- Металлах
- Жидкостях
- Газах
- Полупроводниках
- Вакууме
Полупроводники
— твердые вещества, проводимость которых находится в зависимости от наружных критерий (в главном от нагревания и от освещения). Полупроводниками окрестили класс веществ, у каких с увеличением t°C возрастает проводимость, миниатюризируется электрическое сопротивление.
Занимают по проводимости среднее положение между проводниками и диэлектриками
1) электронная (проводимость «n » — типа)
Разглядим проводимость полупроводников на базе кремния Si
Кремний – 4 валентный хим элемент. Каждый атом имеет во наружном электронном слое по 4 электрона, которые применяются для образования парноэлектронных (ковалентных) связей с 4 примыкающими атомами.
Читайте также: Что такое мощность электрического тока и как ее высчитать
При низких температурах в полупроводниках все электроны связаны с ядрами и сопротивление огромное; при увеличении t°C кинетическая энергия частиц возрастает, рушатся связи и появляются свободные электроны — сопротивление миниатюризируется.
- Свободные электроны передвигаются обратно вектору напряженности эл.поля.
- Электронная проводимость полупроводников обоснована наличием свободных электронов.
2) дырочная (проводимость » p» — типа)
Разглядим конфигурации в полупроводнике при увеличении t°C.
свободный электрон
Под воздействием электрического поля электроны и дырки начинают упорядоченное (встречное) движение, образуя электрический ток.
При увеличении t°C разрушаются ковалентные связи, осуществляемые валентными электронами, между атомами образуются места с недостающим электроном — «дырка».
- Она может передвигаться по всему кристаллу, т.к. ее место может замещаться валентными электронами. Перемещение «дырки» равноценно перемещению положительного заряда.
- Перемещение дырки происходит в направлении вектора напряженности электрического поля.
Таким макаром, электрический ток в полупроводниках представляет собой упорядоченное движение свободных электронов и положительных виртуальных частиц — дырок. При увеличении температуры вырастает число свободных носителей заряда, проводимость полупроводников вырастает, сопротивление миниатюризируется.
Собственная проводимость полупроводников очевидно недостаточна для технического использования полупроводников Потому для повышение проводимости в незапятнанные полупроводники вводят примеси (легируют) , которые бывают: 1) донорные примеси (отдающие)
При легировании 4 – валентного кремния Si 5 – валентным мышьяком As, один из 5 электронов мышьяка становится свободным Таким макаром меняя концентрацию мышьяка, можно в широких границах изменять проводимость кремния.
Диэлектрики
Вещества, число свободных электронов в каких ничтожно не много, именуются непроводниками (диэлектриками либо изоляторами).К ним относятся газы, часть водянистых тел (минеральные масла, лаки) и практически все твердые тела, кроме металлов и угля.
Наилучшим непроводником электрического тока является вакуум. Газы, в том числе и воздух, также являются неплохими изоляторами.
Проводники и диэлектрики в электрическом поле
Но при некоторых критериях, к примеру в сильном электрическом поле, происходит расщепление молекул диэлектрика на ионы, и вещество, которое при отсутствии электрического поля либо в слабеньком поле было изолятором, становится проводником. Напряженность электрического поля, при которой начинается ионизация молекул диэлектрика, именуется пробивной напряженностью (электрической прочностью) диэлектрика. Величина напряженности электрического поля, которая допускается в диэлектрике при его использовании в электрической установке, именуется допускаемой напряженностью. Допускаемая напряженность обычно в пару раз меньше пробивной.
На электрические характеристики газов оказывают сильное воздействие 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:
Читайте также: Как осознать Закон Ома: обычное разъяснение для чайников с формулой и понятиями
Chemicals-el.ru
– вещества, проводящие электрический ток благодаря наличию в них огромного количества зарядов, способных свободно передвигаться (в отличие от изоляторов). Они бывают I (первого) и II (второго) рода. Электропроводность проводников I рода не сопровождается хим процессами, она обоснована электронами. К проводникам I рода относятся: незапятнанные металлы, т. е. металлы без примесей, сплавы, некоторые соли, оксиды и ряд органических веществ. На электродах, выполненных из проводников I рода, происходит процесс переноса катиона металла в раствор либо из раствора на поверхность металла. К проводникам II рода относятся электролиты. В них прохождение тока связано с хим процессами и обосновано движением положительных и отрицательно заряженных ионов.
Без всяких ознакомьтесь с всеполноценным каталогом проституток на интим веб-сайте для взрослых https://prostitutkitveri.stream, если для вас не хватает секса и нет неустанной девчули.
Электроды первого рода.
В случае железных электродов первого рода такими ионами будут катионы металла, а в случае металлоидных электродов первого рода – анионы металлоида. Серебряный электрод первого рода Ag+/Ag. Ему отвечает реакция Ag+ + e- = Ag и электродный потенциал
E Ag+ /Ag = Ag+ / Ag+b 0lg a Ag+.
После подстановки численных значений Е 0 и b 0 при 25 oС:
Примером металлоидных электродов первого рода может служить селеновый электрод Se2–/Se, Se + 2e- = Se2; при 25 oС E Se2–/Se0 = –0,92 – 0,03lg a Se2–.
Электроды второго рода
– полуэлементы, состоящие из металла, покрытого слоем труднорастворимого соединения (соли, оксида либо гидроксида) и погруженного в раствор, содержащий тот же анион, что и труднорастворимое соединение электродного металла. Схематически электрод второго рода можно представить так: АZ– /MA , M , а протекающую в нем реакцию – МА + ze = М + АZ –. Отсюда уравнением для электродного потенциала будет:
Каломельные электроды
– это ртуть, покрытая пастой из каломели, и ртуть, находящаяся в контакте с веществом KCl.
Электродная реакция сводится к восстановлению каломели до железной ртути и аниона хлора:
Потенциал каломельного электрода обратим по отношению к ионам хлора и определяется их активностью:
При 25 оС потенциал каломельного электрода находят по уравнению:
Ртутно-сульфатные электроды
SO42–/Hg2SO4, Hg подобны каломельным с той только различием, что ртуть тут покрыта слоем пасты из Hg и закисного сульфата ртути, а в качестве раствора применяется H2SO4. Потенциал ртутно-сульфатного электрода при 25 oС выражается уравнением:
Хлорсеребряный электрод
представляет собой систему Cl–/AgCl, Ag, а его потенциалу отвечает уравнение:
E Cl– /AgCl, Ag = E 0Cl–/AgCl, Ag –b lg a Cl–
E Cl–/AgCl, Ag = 0,2224 – 0,0592 lg a Cl–.
Смотрите также
Комплексы палладия …
Кислород (Oxygenium), О Кислород — хим элемент VI группы повторяющейся системы Менделеева; атомный номер 8, атомная масса 15,9994. При обычных критериях К. — газ без цвета, аромата и вкуса. Тяжело именовать другой элем …
Читайте также: Устройство, схема и ремонт контроллера для гирлянд своими руками
Титан (Titanium), Ti Металл получил своё название в честь титанов, персонажей древнегреческой мифологии, деток Геи. Название элементу отдал Мартин Клапрот, в согласовании со своими взорами на хим номенклатуру в про …
