誘電体と分極

誘電体とは、比抵抗が高く、抵抗温度係数が負であり、絶縁抵抗が大きい非金属材料です。

誘電

誘電体は、電界にさらされると分極する物質です。分子内に存在する電荷は、外部電場の作用により互いに離れて移動し、この媒体内の電場の強度を低下させます。金属には自由電子があります。

導体が外部電場に保持されると、電場による自由電子が力を受け、導体に電位勾配が生じ、この勾配により、外部電場と反対の誘導電場が生じます。創造された。電界。この誘導電界のため、静電気の場合、総電界はほとんどの導体でゼロになります。

誘電体の種類

誘電体には次の 2 種類があります

• 極性誘電体

極性誘電体の場合、分子固有の極性があります。換言すれば、正要素の重心と負要素の重心は一致しない。したがって、固有の双極子モーメントがあり、電場に保持されると、それに応じて向きを変えます。

H2O、CO2 は極性誘電体です。

• 無極性誘電体

非極性誘電体の場合、分子固有の極性はありません。換言すれば、正要素の重心と負要素の重心とが一致する。したがって、固有の双極子モーメントはありません。

H2、CH4 は非極性誘電体です

電気分極

誘電体板を電場に置くと、分子は双極子モーメントに達します。この状況では、誘電体は分極されていると言われます。誘電体の電気分極は、単位体積あたりの双極子モーメントとして定義されます。 P は偏光記号です。

誘電率

誘電率は、誘電体が平行板の間に保たれている場合の電界コンデンサの減少した値の強度に対する印加電界の強度の比率として定義されます。

誘電率は次のように与えられます

ɛr =E0/E

ここで、

ɛr =誘電率

E0 =電界印加

E =正味電界

誘電率が高いほど、より多くの電荷を保持できます。コンデンサの静電容量は、プレート間の空間が誘電体で完全に満たされると、誘電率の係数で増加します。

C =C0ɛr

C0 =誘電体のないプレートの静電容量

誘電分極

誘電分極は、誘電体に外部電界が印加されると発生します。電界が印加されると、電荷 (正と負の両方) が移動します。誘電分極の主な目的は、巨視的特性と微視的特性を組み合わせることです。

分極は次のように与えられます

P =ɛo(ɛr – 1)E

誘導電気双極子モーメント

非極性分子に外部電場が印加されると、すべての陽子は電場と同じ方向に移動し、電子は反対方向に移動します。このプロセスは、電界の存在によって内圧が均等化されない限り続きます。これにより、2 つの充電センターが作成されます。分極しているため、誘導電気双極子と呼びます。

誘電材料

誘電体材料は、高い抵抗率、抵抗の負の温度係数、および高い絶縁抵抗を持つ非金属材料として定義されます。誘電材料を定義するもう 1 つの方法は、電荷を蓄える非導電性材料であるというものです。

• 誘電体は、固体、液体、気体のいずれかです。
• セラミック、プラスチック、ガラスは固体誘電体です。
• 蒸留水は液体誘電体です。
• 窒素とヘリウム、乾燥空気はガス誘電体です。

誘電体の特性

それらを示す誘電体材料の次の特性があります。

プレート間に誘電体が充填された平行平板コンデンサの静電容量

電荷は、材料の小さな双極子モーメントによって 2 つのプレートでシールドされます。この結果、誘電体の影響は、2 つのプレートの間に置かれた変化になります。材料の透磁率は、相対透磁率 k で表されます。

誘電体が満たされたときの平行板の静電容量は次のように与えられます

C =ɛA/d =kɛoA/d

平行板コンデンサの静電容量は、2 つの板の間に誘電体を配置することによって増加し、透磁率 k の値は 1 より大きくなります。

結論

誘電体は、電界にさらされると分極する物質です。

誘電体には次の 2 種類があります

H2O、CO2 は極性誘電体です。

H2、CH4 は非極性誘電体です

誘電体の電気分極は、単位体積あたりの双極子モーメントとして定義されます。

誘電率は次のように与えられます

ɛr =E0/E

誘電体は、電荷を蓄える非導電性材料です。

誘電体は、固体、液体、気体のいずれでもかまいません。

セラミック、プラスチック、ガラスは固体誘電体です。

蒸留水は液体誘電体です。

窒素とヘリウム、乾燥空気はガス誘電体です。

誘電体の抵抗率が高いです。

誘電分極の主な目的は、巨視的特性と微視的特性を組み合わせることです。

分極は次のように与えられます

P =ɛo(ɛr – 1)E