Почему диэлектрики не проводят электрический ток: причины и свойства (8 видео)

Диэлектрики – это вещества, которые не обладают проводящими свойствами, то есть они не способны пропускать электрический ток. В отличие от проводников, диэлектрики обладают особыми свойствами, которые делают их полезными во многих областях науки и техники. Почему же диэлектрики не проводят электрический ток? Давайте разберемся в этом вопросе.

Одной из главных причин того, что диэлектрики не проводят электрический ток, является их внутренняя структура. Диэлектрики состоят из атомов и молекул, где электроны, находящиеся внутри атомов, плотно связаны с ядрами и не могут свободно перемещаться внутри вещества. Наличие так называемых «связывающих сил» между электронами и ядрами делает диэлектриками плохими проводниками электрического тока.

Кроме того, для проведения электрического тока необходимо наличие свободных электронов, которые могут передавать энергию от источника электрического напряжения. В проводниках, таких как металлы, свободные электроны легко перемещаются под действием внешнего электрического поля и образуют электрический ток. Однако диэлектрики не обладают свободными электронами, поэтому ток через них не проходит.

Содержание

Причины диэлектрической непроводимости
Отсутствие свободных зарядов
Поляризация атомов и молекул
Перераспределение зарядов внешнего электрического поля
Свойства диэлектриков, обуславливающие непроводимость
Свойства диэлектриков, обуславливающие непроводимость
Свойства диэлектриков, обуславливающие непроводимость:
📺 Видео

Видео:Изоляторы и диэлектрики: в чём разница?Скачать

Причины диэлектрической непроводимости

Одной из основных причин диэлектрической непроводимости является отсутствие свободных зарядов внутри диэлектрика. В отличие от проводников, в которых электроны свободно перемещаются, в диэлектриках электроны прочно связаны с атомами или молекулами и не могут передвигаться без внешнего воздействия.

Другой причиной является поляризация атомов и молекул в диэлектрике под действием внешнего электрического поля. Электрическое поле вызывает смещение зарядов внутри атомов или молекул, создавая временные диполи, которые влияют на распределение зарядов внешнего электрического поля.

Свойства диэлектриков, обуславливающие непроводимость:
Высокое сопротивление электрическому току. Диэлектрики обладают очень высоким сопротивлением, что препятствует прохождению электрического тока через них.
Большое значение диэлектрической проницаемости. Диэлектрики имеют высокую диэлектрическую проницаемость, что позволяет им эффективно поляризовываться и создавать электрические диполи.

Все эти свойства делают диэлектрики хорошими изоляторами и позволяют им использоваться в широком спектре приложений, включая электронику, электротехнику, теплоизоляцию и другие области, где требуется электрическая изоляция.

Отсутствие свободных зарядов

Одна из главных причин, по которой диэлектрики не проводят электрический ток, заключается в отсутствии свободных зарядов внутри материала. В отличие от металлов, где свободные электроны могут легко перемещаться веществом, в диэлектриках все заряды связаны с атомами и молекулами.

В диэлектриках атомы и молекулы образуют стабильные структуры, в которых электроны заняты определенными энергетическими уровнями и не могут свободно перемещаться по материалу. Такие заряды, называемые связанными зарядами, не могут создавать электрический ток.

Это отличает диэлектрики от проводников, где наличие свободных зарядов позволяет электрическому току легко протекать через материал. В диэлектрике электрический ток может протекать только при наличии внешнего электрического поля, которое вызывает перераспределение зарядов в материале.

Таким образом, отсутствие свободных зарядов в диэлектриках является одной из основных причин их непроводимости и является результатом специфической структуры атомов и молекул внутри материала.

Поляризация атомов и молекул

В диэлектрике атомы и молекулы имеют электроны, которые находятся в движении вокруг ядер. Под воздействием электрического поля эти электроны начинают двигаться с определенной амплитудой в направлении поля, что приводит к образованию диполя. Этот диполь создает свое собственное электрическое поле, противоположно направленное внешнему полю. Таким образом, атомы и молекулы в диэлектрике становятся поляризованными.

Поляризация может происходить по-разному в разных типах диэлектриков. В некоторых материалах происходит электронная поляризация, при которой электроны сдвигаются относительно ядер атомов или молекул. В других материалах происходит ионная поляризация, при которой ионы смещаются относительно их равновесных положений. Также может происходить ориентационная поляризация, когда диполи атомов или молекул выравниваются вдоль направления поля.

Поляризация атомов и молекул в диэлектрике приводит к тому, что внутренние заряды не могут свободно перемещаться под действием электрического поля. Диэлектрик обладает свойством сохранять электрический заряд внутри себя, что делает его непроводимым для электрического тока.

Перераспределение зарядов внешнего электрического поля

Электрическое поле создает силу, действующую на электроны в атомах и молекулах диэлектрика. Эта сила заставляет электроны смещаться относительно ядер атомов или относительно других электронов в молекуле. В результате происходит перераспределение зарядов внутри диэлектрика.

Положительные заряды смещаются в одну сторону, а отрицательные — в другую. При этом внутри диэлектрика возникают электрические диполи, состоящие из положительного и отрицательного заряда. Электрический диполь характеризуется направлением и величиной электрического момента.

Перераспределение зарядов внешнего электрического поля внутри диэлектрика приводит к изменению электрического потенциала внутри материала. При этом электроны не перемещаются по материалу в положительном или отрицательном направлении, как в проводниках, а остаются связанными с атомами или молекулами диэлектрика.

Благодаря перераспределению зарядов, диэлектрик создает электростатическое поле, препятствующее движению электронов и, следовательно, электрическому току. Это явление называется диэлектрической непроводимостью.

Свойства диэлектриков, обуславливающие непроводимость
Высокое сопротивление электрическому току
Большое значение диэлектрической проницаемости

Видео:Проводимость диэлектрикаСкачать

Свойства диэлектриков, обуславливающие непроводимость

Высокое сопротивление электрическому току: У диэлектриков очень высокое сопротивление, что означает, что они позволяют очень малое количество электрического тока пройти через себя. Это связано с тем, что электроны в диэлектрике практически не свободно двигаются и не могут передавать заряд друг другу.
Большое значение диэлектрической проницаемости: Диэлектрики обладают большим значением диэлектрической проницаемости, что означает, что они могут эффективно поляризоваться под воздействием внешнего электрического поля. Изменение поляризации атомов и молекул в диэлектрике приводит к перераспределению зарядов и созданию электрического диполя, что в свою очередь уменьшает скорость прохождения электрического тока.

Важно отметить, что диэлектрическая непроводимость не означает полное отсутствие проводимости. В некоторых условиях диэлектрики могут немного проводить ток, но эта проводимость настолько слаба, что ее можно считать пренебрежимо малой.

Таким образом, свойства высокого сопротивления электрическому току и большой диэлектрической проницаемости делают диэлектрики идеальными материалами для изоляции и защиты от электрического тока. Они играют ключевую роль в электротехнике, так как обеспечивают безопасность и эффективность работы различных электрических устройств и систем.

Свойства диэлектриков, обуславливающие непроводимость

В одной из причин диэлектрической непроводимости заключается их высокое сопротивление электрическому току. Диэлектрики обладают малой проводимостью из-за отсутствия свободных зарядов, которые могут передавать электрический ток. В отличие от проводников, где свободные электроны могут легко двигаться под действием электрического поля, диэлектрики содержат атомы и молекулы, которые сами по себе не способны перемещаться.

При воздействии внешнего электрического поля, происходит поляризация атомов и молекул диэлектрика. В результате этого процесса заряды внешнего поля создают электрическую поляризацию, восприимчивая диэлектрическая проницаемость дает представление о том, насколько сильно электрическое поле может деформировать атом или молекулу диэлектрика.

Таким образом, в диэлектриках происходит перераспределение зарядов под влиянием внешнего электрического поля, что усиливает электрическую поляризацию. В связи с этим, диэлектрики обладают большим значением диэлектрической проницаемости по сравнению с проводниками.

Высокое сопротивление электрическому току и большое значение диэлектрической проницаемости являются важными свойствами диэлектриков, обеспечивающими их непроводимость. Благодаря этим свойствам, диэлектрики широко используются в электронике и электротехнике для изоляции проводов, предотвращения утечки электрического тока и создания конденсаторов с высокой емкостью.

Свойства диэлектриков, обуславливающие непроводимость:

Высокое сопротивление электрическому току — еще одно свойство диэлектриков, которое способствует их непроводимости. Поскольку диэлектрики не содержат свободных зарядов и не обладают электронами, способными свободно перемещаться внутри вещества, они имеют очень высокое сопротивление электрическому току.

Отсутствие свободных зарядов — еще одна причина, по которой диэлектрики не проводят электрический ток. В отличие от проводников, диэлектрики не имеют свободных электронов или ионов, которые могут двигаться внутри вещества и образовывать электрический ток.

Поляризация атомов и молекул — еще один фактор, ответственный за диэлектрическую непроводимость. Под воздействием внешнего электрического поля, атомы и молекулы диэлектрика располагаются в определенном порядке, что приводит к поляризации. Поляризованные атомы и молекулы обладают электрическим дипольным моментом и создают свое собственное электрическое поле вокруг себя.

Перераспределение зарядов внешнего электрического поля — еще одно свойство диэлектриков, которое обуславливает их непроводимость. При воздействии внешнего электрического поля, заряды в диэлектрике перераспределяются, создавая дополнительное электрическое поле, которое препятствует движению электрического тока.

Все эти свойства диэлектриков вместе обеспечивают их непроводимость электрического тока. Именно благодаря высокому значению диэлектрической проницаемости и отсутствию свободных зарядов, диэлектрики могут использоваться в различных электрических и электронных устройствах для изоляции и защиты от электрического тока.