Диэлектрик и изолятор чем отличаются
Разница между изолятором и диэлектриком
Содержание:
Изоляторы относятся к тем материалам, в которых электрический ток не может течь свободно. В отличие от проводников, изоляторы обеспечивают большее сопротивление потоку электрического тока. Электроны в изоляторах тесно и плотно соединены с атомами ионными или ковалентными связями, и это главная причина, по которой ток не протекает через изоляторы. Стекло и резина являются примерами изоляторов.
Диэлектрики также являются типами изоляторов, но они способны передавать заряд при приложении внешнего электрического поля. Это происходит из-за образования индуцированных зарядов, возникающих из-за приложения электрического поля. Проводящие свойства изображены из-за этих наведенных зарядов.
Когда диэлектрик расположен в заряженном конденсаторе, он уменьшает разность потенциалов между двумя пластинами. Мера способности материала генерировать электрическое поле известна как диэлектрическая проницаемость или относительная диэлектрическая проницаемость, которая обозначается греческой буквой эпсилон.
Следовательно, все диэлектрики являются изоляторами, но все диэлектрики не являются диэлектриками.
Сравнение между изолятором и диэлектриком:
Материалы, которые не пропускают электрический ток в них
Материалы, которые являются изоляторами, но поляризуются под действием внешнего электрического поля
Стекло, фарфор, пластик, резина
воздух, слюда, керамика, бумага, полиэстер
В изоляторах проводимость σ Разница Между
ПОПУЛЯРНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ
Разница между Лиром и Лжецом
Разница между iPhone 6S и Samsung Galaxy S6
Разница между любовницей и наложницей
Разница между учетными данными и сертификатами
Разница между MBR и MBBR
Изоляторы, диэлектрики
Наиболее распространенными твердыми изоляторами служат изделия из стекла, фарфора, различных пластиков, резины, а также кварциты. В каталогах продукции производителей можно видеть весь широкий спектр диэлектриков, использующих свойства электроизоляции, присущие стеклу и пластикам.
У специалистов электриков популярностью пользуется электрокартон, его вполне можно отнести к линейке натуральных диэлектриков.
Выпускается несколько типов электрокартона:
Но и это далеко не все параметры, ведь по предназначению этот электроизоляционный материал в дополнение имеет еще несколько марок, обозначаемых: А и АС, Б, Г и ЭВ. Причем каждая марка располагает своими специфическими характеристиками, сферой применения.
Например, электрокартоны марок А и АС используют для изготовления уплотнительных прокладок, работающих в воде, масле, либо бензине. Для тех же целей используют электрокартоны марки Б, разница лишь в том, что они способны работать только в воде и на воздухе.
Электрокартон марки Г используется в изоляции трансформаторов и любого другого электрооборудования, имеющего масляное наполнение. То есть этот электроизоляционный материал эффективен в масляной среде, а также и при повышенных температурах.
И, наконец, марка ЭВ предназначена только для воздушной среды и температур не выше +90С.
Наряду с электрокартоном, в производственных целях успешно применяют такие электроизоляционные материалы, как стеклоткань, стеклоленты и стеклопластики.
Стеклоткань и стеклоленты располагают следующими преимуществами:
Приведенные выше характеристики позволяют широко применять подобные материалы во всех отраслях промышленного производства.
Разница между изолятором и диэлектриком
Содержание:
Изолятор против диэлектрика
Подробнее об изоляторе
Сопротивление потоку электронов (или току) изолятора обусловлено химической связью материала. Почти все изоляторы имеют внутри прочные ковалентные связи, поэтому электроны прочно связаны с ядром, что сильно ограничивает их подвижность. Изоляторами являются воздух, стекло, бумага, керамика, эбонит и многие другие полимеры.
Подробнее о диэлектриках
Когда диэлектрик помещается в электрическое поле, электроны под влиянием перемещаются из своего среднего положения равновесия и выравниваются таким образом, чтобы реагировать на электрическое поле. Электроны притягиваются к более высокому потенциалу и оставляют диэлектрический материал поляризованным. Относительно положительные заряды, ядра, направлены в сторону более низкого потенциала. Из-за этого создается внутреннее электрическое поле в направлении, противоположном направлению внешнего поля. Это приводит к более низкой чистой напряженности поля внутри диэлектрика, чем снаружи. Следовательно, разница потенциалов в диэлектрике также мала.
Это свойство поляризации выражается величиной, называемой диэлектрической постоянной. Материалы с высокой диэлектрической проницаемостью называются диэлектриками, а материалы с низкой диэлектрической проницаемостью обычно являются изоляторами.
В конденсаторах в основном используются диэлектрики, которые увеличивают способность конденсатора накапливать поверхностный заряд, тем самым увеличивая емкость.Для этого выбраны диэлектрики, устойчивые к ионизации, чтобы позволить более высокие напряжения на электродах конденсатора. Диэлектрики используются в электронных резонаторах, которые проявляют резонанс в узкой полосе частот, в микроволновом диапазоне.
В чем разница между изоляторами и диэлектриками?
• Изоляторы представляют собой материал, устойчивый к потоку электрического заряда, а диэлектрики также являются изоляционными материалами со специальными свойствами поляризации.
• Изоляторы используются для предотвращения протекания заряда, в то время как диэлектрики используются для повышения емкости накопления заряда конденсаторов.
Проводники, изоляторы и полупроводники
Электроны атомов, как правило, расположены на внешних или внутренних орбитах. Те электроны, что расположены на внутренних орбитах, относительно прочно связываются с ядром атома. Валентные электроны, т.е. те, которые находятся на внешних орбитах, могут отрываться от атома и находиться в «свободном» состоянии до тех пор, пока не присоединятся к новому атому. Атом, у которого отсутствует какое-либо количество электронов называется ионом с положительным зарядом. А вот атом, к которому присоединились электроны, называется ионом с отрицательным зарядом.
Процесс формирования ионов называется — ионизацией.
Количество «свободных» ионов или электронов, т.е. частиц, переносящих заряд, в единице объема вещества называют концентрацией носителей заряда.
Электрический ток — это упорядоченное движение положительно и отрицательно заряженных частиц.
Электропроводность — это способность вещества, под действием электрического поля, проводить через себя электрический ток.
Чем выше концентрация носителей заряда в веществе, тем больше его электропроводность. В зависимости от способности проводить электрический ток, вещества разделяют на 3 группы: проводники, полупроводники и диэлектрики.
Проводники электрического тока
Проводники — это вещества с высокой электропроводностью. Проводников бывает 2 типа: с электронной проводимостью и ионной проводимостью. К электронной проводимости относятся металлы и их сплавы. В металлах электрический ток создается перемещением электронов. Проходящий через такие проводники ток никак не сказывается на материале и не изменяет его химическую составляющую.
Высокий уровень электропроводности металлов обусловлен тем, что в них много «свободных» электронов, находящихся в состоянии беспорядочного движения и заполняющие объём проводника словно газ. При таком активном движении электроны сталкиваются с ионами неподвижной кристаллической решётки, состоящей из атомов вещества. В следствии чего электроны изменяют направление движения, скорость и свою кинетическую энергию.
Если в проводнике 1-го типа есть электрическое поле, то на заряды проводника действуют силы этого поля, упорядочивая их движение. Свободные электроны двигаются не в хаотическом порядке, а в одном направлении противоположно направлению поля (от минусовой клеммы к плюсовой). Данное упорядоченное движение свободных носителей заряда под действием электрического поля является — электрическим током (проводимости).
Проводники 2-го типа представляют собой растворы или расплавы солей, кислот, щелочей и т. п. в которых не завися от прохождения тока наблюдается электролитическая диссоциация.
Электролитическая диссоциация — это процесс распада нейтральных молекул на отрицательные и положительные ионы.
Положительные ионами выступают водород и ионы металлов. Отрицательные — гидроксильная группа и кислотные остатки.
Данные растворы или расплавы состоящие из ионов, частично или полностью, называются электролитами. Без воздействия внешнее электрическое поля, молекулы и ионы такого проводника будут находиться в состоянии хаотического движения.
При возникновении в таком проводнике электрического поля, движение ионов приобретает направленное упорядоченное движение, т. е. через проводник протекает ток (проводимости). Положительные ионы двигаются по направлению поля, а отрицательные против.
Полупроводники
Полупроводники — это вещества, электропроводность которых зависит от температуры, освещенности, электрических полей и примесей. К таким материалам относят: кремний, теллур, германий, селен, соединения металлов с серой и окислы металлов. Полупроводники отличаются еще и тем, что кроме электронной проводимости имеют и дырочную электропроводность. Дырочная электропроводность вызывается движением «дырок» из-за влияния электрического поля. «Дырки» — это свободные места в атомах, которые не заняты валентными электронами. Это подобно тому, что положительно заряженные частицы перемещаются так же, как и заряды, равные зарядам электронов. На сегодняшний день, использование полупроводников широко распространено в разных устройствах и приборах, например, в фоторезисторах и полупроводниковых диодах.
Электрические диэлектрики
Диэлектрики — это те вещества, в которых при нормальных условиях очень малое количество свободных электрически заряженных частниц. В следствии чего они обладают низкой электропроводностью. К диэлектрикам относятся газы, минеральные масла, лаки и твердые материалы (кроме металлов). Однако, если на диэлектрик будет действовать высокая температура или сильное электрическое поле, то начнется расщепление молекул на ионы, которые потеряют вследствие этого воздействия свои изолирующие свойства.
В чём отличие проводников от диэлектриков, их свойства и сфера применения
Проводники и диэлектрики — физические вещества, имеющие различную степень электропроводимости и по-разному реагирующие на воздействие электрического поля. Противоположные свойства материалов широко используются во всех сферах электротехники.
Что такое проводники и диэлектрики
Проводники — вещества, со свободными электрическими зарядами, способными направленно перемещаться под воздействием внешнего электрического поля. Такими особенностями обладают:
Главное свойство материалов : свободные заряды — электроны у твёрдых проводников и ионы у растворов и расплавов, перемещаясь по всему объёму проводника проводят электрический ток. Под воздействием приложенного к проводнику электрического напряжения создаётся ток проводимости. Удельное сопротивление и электропроводимость — основные показатели материала.
Свойства диэлектрических материалов противоположны проводникам электричества. Диэлектрики (изоляторы) — состоят из нейтральных атомов и молекул. Они не имеют способности к перемещению заряженных частиц под воздействием электрического поля. Диэлектрики в электрическом поле накапливают на поверхности нескомпенсированные заряды. Они образуют электрическое поле, направленное внутрь изолятора, происходит поляризация диэлектрика.
В результате поляризации, заряды на поверхности диэлектрика стремятся уменьшить электрическое поле. Это свойство электроизоляционных материалов называется диэлектрической проницаемостью диэлектрика.
Характеристики и физические свойства материалов
Параметры проводников определяют область их применения. Основные физические характеристики:
При охлаждении до критических температур удельное сопротивление проводника стремится к нулю. Это явление называется сверхпроводимостью.
Свойства, характеризующие проводник:
Особенность диэлектриков — противостоять воздействию электротока. Физические свойства электроизоляционных материалов:
Изоляционные материалы характеризуются по следующим параметрам:
Виды и классификация диэлектрических материалов
Изоляторы подразделяются на группы по нескольким критериям.
Классификация по агрегатному состоянию вещества:
Диэлектрики могут иметь природное или искусственное происхождение, иметь органическую или синтетическую природу.
К органическим природным изоляционным материалам относят растительные масла, целлюлоза, каучук. Они отличаются низкой термо и влагостойкостью, быстрым старением. Синтетические органические материалы — различные виды пластика.
К неорганическим диэлектрикам естественного происхождения относятся: слюда, асбест, мусковит, флогопит. Вещества устойчивы к химическому воздействию, выдерживают высокие температуры. Искусственные неорганические диэлектрические материалы — стекло, фарфор, керамика.
Почему диэлектрики не проводят электрический ток
Низкая проводимость обусловлена строением молекул диэлектрика. Частицы вещества тесно связаны друг с другом, не могут покинуть пределы атома и перемещаться по всему объёму материала. Под воздействием электрического поля частицы атома способны слегка расшатываться — поляризоваться.
В зависимости от механизма поляризации, диэлектрические материалы подразделяются на:
Диэлектрические свойства вещества непостоянны. Под воздействием высокой температуры или повышенной влажности электроны отрываются от ядра и приобретают свойства свободных электрических зарядов. Изоляционные качества диэлектрика в этом случае понижаются.
Надёжный диэлектрик — материал с малым током утечки, не превышающим критическую величину и не нарушающим работу системы.
Где применяются диэлектрики и проводники
Материалы применяются во всех сферах деятельности человека, где используется электрический ток: в промышленности, сельском хозяйстве, приборостроении, электрических сетях и бытовых электроприборах.
Выбор проводника обусловлен его техническими характеристиками. Наименьшим удельным сопротивлением обладают изделия из серебра, золота, платины. Использование их ограничено космическими и военными целями из-за высокой себестоимости. Медь и алюминий проводят ток несколько хуже, но сравнительная дешевизна привела к их повсеместному применению в качестве проводов и кабельной продукции.
Чистые металлы без примесей лучше проводят ток, но в ряде случаев требуется использовать проводники с высоким удельным сопротивлением — для производства реостатов, электрических печей, электронагревательных приборов. Для этих целей используются сплавы никеля, меди, марганца (манганин, константан). Электропроводность вольфрама и молибдена в 3 раза ниже, чем у меди, но их свойства широко используются в производстве электроламп и радиоприборов.
Твёрдые диэлектрики — материалы, обеспечивающие безопасность и бесперебойную работу токопроводящих элементов. Они используются в качестве электроизоляционного материала, не допуская утечки тока, изолируют проводники между собой, от корпуса прибора, от земли. Примером такого изделия являются диэлектрические перчатки, про которые написано в нашей статье.
Газообразные изоляционные материалы. Воздух — естественный изолятор, одновременно обеспечивающий отвод тепла. Азот применяется в местах, где недопустимы окислительные процессы. Водород применяется в мощных генераторах с высокой теплоёмкостью.
Слаженная работа проводников и диэлектриков обеспечивает безопасную и стабильную работу оборудования и сетей электроснабжения. Выбор конкретного элемента для поставленной задачи зависит от физических свойств и технических параметров вещества.
Какая проводка лучше — сравнение медной и алюминиевой электропроводки
Что такое конденсатор, виды конденсаторов и их применение
Какие существуют виды источников электрического тока?
Сила Лоренца и правило левой руки. Движение заряженных частиц в магнитном поле
Что такое нихромовая проволока, её свойства и область применения