Článek o dielektriku. Tento článek sdružuje materiály z různých elektrotechnických návodů a knih. Je popsána molekulární struktura, elektrický moment dielektrika. Dielektrikum je látka, jejíž hlavní elektrickou vlastností je schopnost polarizovat v elektrickém poli.
Charakteristickým rysem dielektrika je přítomnost silně spojených pozitivních a negativních nábojů v molekulách, které tvoří látku. Ze stávajících typů vazeb pro dielektrika používaných v elektrotechnice a radiotechnice jsou nejtypičtější kovalentní nepolární, kovalentní polární nebo homeopolární, iontové nebo heteropolární, donor-akceptor. Síly spojení určují nejen strukturu a základní vlastnosti látky, ale také přítomnost chaoticky nebo uspořádaně orientovaných elektrických momentů v mikro- nebo makroskopických objemech látky.
Elektrický moment se objevuje v soustavě dvou elektrických nábojů stejné velikosti a opačných ve znaménku ± q, umístěných v určité vzdálenosti l od sebe navzájem, a je určen poměrem? = ql.
Takový systém nábojů se obvykle nazývá dipól a molekula vytvořená tímto systémem nábojů se nazývá dipól.
Kovalentní vazba
vzniká spojením atomů do molekul, v důsledku čehož jsou valenční elektrony socializovány a vnější elektronový obal je doplněn do stabilního stavu.
Molekuly s kovalentní nepolární vazbou vznikají sloučením atomů stejného jména, jako jsou H2, O2, Cl2, C, S, Si atd. a mají symetrickou strukturu. V důsledku shody center kladných a záporných nábojů je elektrický moment molekuly nulový, molekula je nepolární a látka (dielektrikum) je nepolární.
Pokud se molekuly s kovalentní vazbou vytvoří z nepodobných atomů v důsledku sdílení párů valenčních elektronů, například H2O, CH4, CH3Cl atd., Pak absence nebo přítomnost elektrického momentu bude záviset na vzájemném uspořádání atomů vůči sobě navzájem. Se symetrickým uspořádáním atomů, a tedy shodou center nábojů, bude molekula nepolární. Při asymetrickém uspořádání v důsledku přemístění center nábojů v určité vzdálenosti vzniká elektrický moment, molekula se nazývá polární a látka (dielektrikum) je polární. Strukturální modely nepolárních a polárních molekul jsou uvedeny na obrázku níže.
Bez ohledu na to, zda se jedná o polární nebo nepolární dielektrikum, přítomnost elektrického momentu v molekulách vede ke vzniku vnitřního elektrického pole v každém mikroskopickém objemu látky. Při chaotické orientaci elektrických momentů molekul v důsledku jejich vzájemné kompenzace je celkové elektrické pole v dielektriku nulové. Pokud jsou elektrické momenty molekul orientovány převážně v jednom směru, pak elektrické pole vzniká v celém objemu látky.
Tento jev je pozorován u látek se spontánní (spontánní) polarizací, zejména u feroelektrik.
Iontové a dárcovsko-akceptorové vazby
vznikají, když je látka vytvořena z odlišných atomů. V tomto případě se atom jednoho chemického prvku vzdá a druhý připojí nebo zachytí elektron. Výsledkem jsou dva ionty, mezi nimiž vzniká elektrický moment.
Podle struktury molekul lze tedy dielektrika rozdělit do tří skupin:
- nepolární dielektrika, jejichž elektrický moment molekul je roven nule;
- polární dielektrika, jejichž elektrický moment molekul je nenulový;
- iontová dielektrika, ve kterých dochází k elektrickému momentu mezi ionty chemických prvků, které tvoří látku.
Přítomnost elektrických momentů v dielektrikách, bez ohledu na důvody jejich výskytu, určuje jejich hlavní vlastnost - schopnost polarizace v elektrickém poli.
