Un article sobre dielèctrics. Aquest article reuneix materials de diversos tutorials i llibres d'enginyeria elèctrica. Es descriu l'estructura molecular, moment elèctric dels dielèctrics. Un dielèctric és una substància la propietat elèctrica principal de la qual és la capacitat de polaritzar-se en un camp elèctric.
Un tret característic dels dielèctrics és la presència de càrregues positives i negatives fortament acoblades a les molècules que formen la substància. Dels tipus d’enllaços existents per a dielèctrics utilitzats en enginyeria elèctrica i ràdio, els més típics són els donants-acceptors covalents no polars, covalents polars o homeopolars, iònics o heteropolars. Les forces de connexió determinen no només l’estructura i les propietats bàsiques d’una substància, sinó també la presència en ella de moments elèctrics orientats caòticament o ordenadament en volums micro o macroscòpics d’una substància.
El moment elèctric apareix en un sistema de dues càrregues elèctriques d’igual magnitud i oposades en signe ± q, situades a una certa distància l unes de les altres, i està determinat per la relació? = ql.
Un sistema d’aquest tipus de càrregues se sol anomenar dipol i una molècula formada per aquest sistema de càrregues s’anomena dipol.
Enllaç covalent
sorgeix quan els àtoms es combinen en molècules, com a resultat de les quals es socialitzen electrons de valència i la capa externa d’electrons es complementa amb un estat estable.
Les molècules amb enllaç no polar covalent sorgeixen quan es combinen àtoms del mateix nom, com H2, O2, Cl2, C, S, Si, etc. i tenen una estructura simètrica. Com a resultat de la coincidència dels centres de càrregues positives i negatives, el moment elèctric de la molècula és nul, la molècula no és polar i la substància (dielèctrica) no és polar.
Si molècules amb enllaç covalent es formen a partir d’àtoms diferents deguts al repartiment de parells d’electrons de valència, per exemple, H2O, CH4, CH3Cl, etc., l’absència o presència d’un moment elèctric dependrà de la disposició mútua dels àtoms. relatius entre si. Amb una disposició simètrica d’àtoms i, per tant, coincidència de centres de càrregues, la molècula serà no polar. Amb una disposició asimètrica a causa del desplaçament dels centres de càrrega a una distància determinada, sorgeix un moment elèctric, la molècula s’anomena polar i la substància (dielèctrica) és polar. A la figura següent es mostren models estructurals de molècules no polars i polars.
Independentment de si es tracta d’un dielèctric polar o no polar, la presència d’un moment elèctric a les molècules condueix a l’aparició d’un camp elèctric intrínsec en cada volum microscòpic d’una substància. Amb una orientació caòtica dels moments elèctrics de les molècules a causa de la seva compensació mútua, el camp elèctric total del dielèctric és nul. Si els moments elèctrics de les molècules s’orienten predominantment en una direcció, el camp elèctric sorgeix en tot el volum de la substància.
Aquest fenomen s’observa en substàncies amb polarització espontània (espontània), en particular en ferroelèctrics.
Bons iònics i donants-acceptors
sorgeixen quan es forma una substància a partir d’àtoms diferents. En aquest cas, l’àtom d’un element químic es rendeix i l’altre fixa o captura un electró. Com a resultat, es formen dos ions, entre els quals sorgeix un moment elèctric.
Així, segons l'estructura de les molècules, els dielèctrics es poden dividir en tres grups:
- dielèctrics no polars, el moment elèctric de les molècules dels quals és igual a zero;
- dielèctrics polars, el moment elèctric de les molècules dels quals és diferent de zero;
- dielèctrics iònics, en què es produeix un moment elèctric entre els ions dels elements químics que formen la substància.
La presència de moments elèctrics en dielèctrics, independentment de les raons de la seva aparició, determina la seva propietat principal: la capacitat de polaritzar-se en un camp elèctric.
