Mengapa dielektrik tidak mengalirkan arus

Untuk menjawab soalan "mengapa dielektrik tidak mengalirkan elektrik?" mengenai rupa dan kewujudan arus elektrik… Dan kemudian mari kita bandingkan bagaimana konduktor dan dielektrik berkelakuan berhubung dengan mencari jawapan kepada soalan ini.

semasa

Arus elektrik dipanggil tertib, iaitu, diarahkan, pergerakan zarah bercas medan elektrik… Oleh itu, pertama, kewujudan arus elektrik memerlukan kehadiran zarah bercas bebas yang mampu bergerak secara terarah. Kedua, medan elektrik diperlukan untuk memacu cas ini. Dan, sudah tentu, mesti ada ruang tertentu di mana pergerakan zarah bercas ini, yang dipanggil arus elektrik, berlaku.

Zarah bercas bebas banyak terdapat dalam konduktor: dalam logam, dalam elektrolit, dalam plasma. Dalam konduktor tembaga, sebagai contoh, ini adalah elektron bebas, dalam elektrolit - ion, contohnya, ion asid sulfurik (hidrogen dan sulfur oksida) dalam bateri asid plumbum, dalam plasma - ion dan elektron, ia adalah yang bergerak semasa nyahcas elektrik dalam gas terion.

logam

Sebagai contoh, mari kita ambil dua keping wayar kuprum dan gunakannya untuk menyambungkan mentol lampu kecil ke bateri. Apa yang akan berlaku? Cahaya akan mula bercahaya, yang bermaksud bahawa a arus elektrik terus… Di antara hujung wayar kini terdapat perbezaan potensi yang dicipta oleh bateri, yang bermaksud bahawa medan elektrik telah mula bertindak di dalam wayar.

Medan elektrik memaksa elektron kulit luar atom tembaga untuk bergerak ke arah medan - dari atom ke atom, dari atom ke atom seterusnya, dan seterusnya di sepanjang rantai, kerana elektron kulit luar logam. atom kurang kuat terikat pada nukleus berbanding elektron yang lebih dekat dengan nukleus orbit elektron. Dari tempat elektron ditinggalkan, elektron lain datang dari terminal negatif bateri, iaitu, elektron bergerak bebas di sepanjang rantai logam, dengan mudah menukar kepunyaan mereka kepada atom.

Mereka seolah-olah terbentuk di sepanjang kekisi kristal logam ke arah mereka ditolak, cuba untuk mempercepatkan, medan elektrik (dari tolak kepada tambah sumber EMF malar), manakala elektron berpaut pada atom kekisi kristal sepanjang laluan mereka.

Sesetengah elektron semasa pergerakannya pecah menjadi atom (disebabkan oleh fakta bahawa pergerakan haba menggetarkan keseluruhan struktur atom bersama-sama dengan elektron), akibatnya konduktor menjadi panas - ini adalah bagaimana ia menunjukkan dirinya rintangan elektrik wayar.

Elektron bebas dalam logam

Kajian logam menggunakan sinar-X, serta kaedah lain, telah menunjukkan bahawa logam mempunyai struktur kristal.Ini bermakna ia terdiri daripada atom atau molekul yang disusun mengikut cara tertentu dalam ruang (mengikut susunan, ion) yang mencipta selang-seli yang betul dalam ketiga-tiga dimensi.

Di bawah keadaan ini, atom unsur terletak sangat rapat antara satu sama lain sehingga elektron luarnya tergolong dalam atom ini pada tahap yang sama dengan yang jiran, akibatnya tahap ikatan elektron kepada setiap atom individu. boleh dikatakan tidak hadir.

Bergantung pada jenis logam, sekurang-kurangnya satu daripada elektron setiap atom, kadangkala dua elektron, dan dalam beberapa kes walaupun tiga elektron bebas dari segi pergerakannya dalam logam, di bawah pengaruh daya yang dikenakan secara luaran.

Dielektrik

Apakah yang terdapat dalam dielektrik? Jika bukannya wayar tembaga anda mengambil plastik, kertas atau sesuatu yang serupa? Tidak akan ada elektrik, lampu tidak akan menyala. kenapa? Struktur dielektrik adalah sedemikian rupa sehingga ia terdiri daripada molekul neutral yang, walaupun di bawah tindakan medan elektrik, tidak melepaskan elektron mereka dalam gerakan yang teratur - mereka tidak boleh. Tiada elektron pengaliran bebas dalam dielektrik, seperti dalam logam.

Elektron luar dalam atom mana-mana molekul dielektrik adalah padat, lebih-lebih lagi, mereka mengambil bahagian dalam ikatan dalaman molekul, manakala molekul bahan sedemikian biasanya neutral secara elektrik. Semua molekul dielektrik boleh lakukan ialah polarisasi.

Di bawah tindakan medan elektrik yang dikenakan kepada mereka, cas elektrik yang berkaitan bagi setiap molekul hanya akan beralih sedikit daripada kedudukan keseimbangan, manakala setiap zarah bercas akan kekal dalam atomnya sendiri. Fenomena ini dipanggil anjakan cas polarisasi dielektrik.

Akibat polarisasi, cas muncul pada permukaan dielektrik terpolarisasi dengan cara ini oleh medan elektrik yang dikenakan padanya, yang cenderung mengurangkan medan elektrik luaran yang menyebabkan polarisasi dengan medan elektriknya. Keupayaan dielektrik untuk melemahkan medan elektrik luaran dengan cara ini dipanggil pemalar dielektrik.