Een artikel over diëlektrica. Dit artikel brengt materialen samen uit verschillende tutorials en boeken over elektrotechniek. De moleculaire structuur, elektrisch moment van diëlektrica wordt beschreven. Een diëlektricum is een stof waarvan de belangrijkste elektrische eigenschap het vermogen is om in een elektrisch veld te polariseren.
Kenmerkend voor diëlektrica is de aanwezigheid van sterk gekoppelde positieve en negatieve ladingen in de moleculen waaruit de stof bestaat. Van de bestaande soorten binding voor diëlektrica die worden gebruikt in elektrische en radiotechniek, zijn de meest typische covalente niet-polaire, covalente polaire of homeopolaire, ionische of heteropolaire donor-acceptor. De verbindingskrachten bepalen niet alleen de structuur en basiseigenschappen van een stof, maar ook de aanwezigheid daarin van chaotisch of ordelijk georiënteerde elektrische momenten in micro- of macroscopische volumes van een stof.
Het elektrische moment verschijnt in een systeem van twee elektrische ladingen van gelijke grootte en tegengesteld in teken ± q, op een bepaalde afstand l van elkaar, en wordt bepaald door de verhouding? = kl.
Zo'n systeem van ladingen wordt gewoonlijk een dipool genoemd, en een molecuul gevormd door dit ladingssysteem wordt een dipool genoemd.
Covalente binding
ontstaat wanneer atomen samensmelten tot moleculen, waardoor valentie-elektronen worden gesocialiseerd en de buitenste elektronenschil wordt aangevuld tot een stabiele toestand.
Moleculen met een covalente niet-polaire binding ontstaan wanneer atomen met dezelfde naam, zoals H2, O2, Cl2, C, S, Si, etc. worden gecombineerd. en hebben een symmetrische opbouw. Als gevolg van het samenvallen van de centra van positieve en negatieve ladingen, is het elektrische moment van het molecuul nul, is het molecuul niet-polair en is de stof (diëlektrisch) niet-polair.
Als moleculen met een covalente binding worden gevormd uit ongelijke atomen als gevolg van het delen van paren valentie-elektronen, bijvoorbeeld H2O, CH4, CH3Cl, enz., Dan zal de afwezigheid of aanwezigheid van een elektrisch moment afhangen van de onderlinge rangschikking van atomen ten opzichte van elkaar. Met een symmetrische rangschikking van atomen en dus samenvallen van ladingscentra, zal het molecuul niet-polair zijn. Bij een asymmetrische opstelling door de verplaatsing van de ladingscentra op een bepaalde afstand ontstaat er een elektrisch moment, het molecuul wordt polair genoemd en de stof (diëlektricum) is polair. Structurele modellen van niet-polaire en polaire moleculen worden weergegeven in de onderstaande afbeelding.
Ongeacht of het een polair of niet-polair diëlektricum is, de aanwezigheid van een elektrisch moment in moleculen leidt tot het verschijnen van een intrinsiek elektrisch veld in elk microscopisch volume van een stof. Met een chaotische oriëntatie van de elektrische momenten van moleculen vanwege hun onderlinge compensatie, is het totale elektrische veld in het diëlektricum nul. Als de elektrische momenten van moleculen overwegend in één richting zijn georiënteerd, ontstaat het elektrische veld in het gehele volume van de stof.
Dit fenomeen wordt waargenomen bij stoffen met spontane (spontane) polarisatie, met name in ferro-elektriciteit.
Ionische en donor-acceptorbindingen
ontstaan wanneer een stof wordt gevormd uit ongelijke atomen. In dit geval geeft het atoom van het ene chemisch element het op, en het andere hecht een elektron of vangt het op. Hierdoor worden twee ionen gevormd waartussen een elektrisch moment ontstaat.
Dus, volgens de structuur van moleculen, kunnen diëlektrica in drie groepen worden verdeeld:
- niet-polaire diëlektrica, waarvan het elektrische moment van de moleculen gelijk is aan nul;
- polaire diëlektrica, waarvan het elektrische moment van de moleculen niet nul is;
- ionische diëlektrica, waarbij een elektrisch moment optreedt tussen de ionen van de chemische elementen waaruit de stof bestaat.
De aanwezigheid van elektrische momenten in diëlektrica, ongeacht de redenen voor hun optreden, bepaalt hun belangrijkste eigenschap - het vermogen om te polariseren in een elektrisch veld.
