דיאלקטריות קוטביות ולא קוטביות

על פי השקפות הפיזיקה הקלאסית, דיאלקטריות שונות מהותית ממוליכים, מכיוון שבתנאים רגילים אין בהן מטענים חשמליים חופשיים. המטען הכולל של החלקיקים היוצרים מולקולות דיאלקטריות הוא אפס. עם זאת, אין זה אומר כלל שהמולקולות של החומרים הללו אינן מסוגלות להפגין תכונות חשמליות.

ניתן לחלק את כל הדיאלקטריות הליניאריות המוכרות לשתי קבוצות גדולות: דיאלקטריות קוטביות ודיאלקטריות לא קוטביות. חלוקה זו מופעלת בשל ההבדלים במנגנוני הקיטוב של המולקולות של כל סוג של דיאלקטרי. למעשה, מנגנון הקיטוב מתברר כהיבט חשוב ביותר בחקר התכונות הפיזיקליות והכימיות של דיאלקטריות, וגם בחקר התכונות החשמליות שלהם.

דיאלקטריות לא קוטביות

דיאלקטריות לא קוטביות נקראות גם דיאלקטריות ניטרליות, מכיוון שהמולקולות מהן מורכבות הדיאלקטריות הללו שונות בצירוף מקרים של מרכזי הכובד של המטענים השליליים והחיוביים שבתוכם.כתוצאה מכך, מתברר שלמולקולות של דיאלקטריות לא קוטביות אין מומנט חשמלי משלהן, הוא שווה לאפס. ובהיעדר שדה חשמלי חיצוני, המטענים החיוביים והשליליים של המולקולות של חומרים כאלה מסודרים באופן סימטרי.

אם יופעל שדה חשמלי חיצוני על דיאלקטרי לא קוטבי, אזי המטען החיובי והשלילי במולקולות יעקרו ממיקום שיווי המשקל המקורי שלהן, המולקולות יהפכו לדיפולים שהמומנטים החשמליים שלהם יהיו פרופורציונליים כעת לחוזק החשמלי. שדה מוחל עליהם, ויכוון במקביל לשדה.

דוגמאות לדיאלקטריים לא קוטביים המשמשים בהצלחה כיום כחומרי בידוד חשמליים הם: פוליאתילן, פוליסטירן, פחמימנים, שמני בידוד נפט וכו'. כמו כן, נציגים בהירים של מולקולות לא קוטביות הם, למשל, חנקן, פחמן דו חמצני, מתאן וכו '. אדון.

דיאלקטריים לא קוטביים, בגלל ערכי המשיקים של אובדן דיאלקטרי נמוך, נמצאים בשימוש נרחב כדיאלקטריים בתדר גבוה בקבלים כגון K78-2.

דיאלקטריות קוטביות

בדיאלקטריות קוטביות, הנקראות גם דיאלקטריות דיפולריות, למולקולות יש מומנט חשמלי משלהן, כלומר, המולקולות שלהן קוטביות. הסיבה היא שלמולקולות של דיאלקטריות קוטביות יש מבנה א-סימטרי, כך שמרכזי המסה של מטענים שליליים וחיוביים במולקולות של דיאלקטריות כאלה אינם חופפים.

אם בפולימר לא קוטבי חלק מאטומי המימן מוחלפים באטומים של יסודות אחרים או ברדיקלים שאינם פחמימנים, אזי נקבל רק דיאלקטרי קוטבי (דיפול), שכן הסימטריה תישבר כתוצאה מתופעה כזו. תַחֲלִיף. קביעת הקוטביות של חומר לפי הנוסחה הכימית שלו, החוקר חייב, כמובן, לקבל מושג על המבנה המרחבי של המולקולות שלו.

כאשר אין שדה חשמלי חיצוני, הצירים של הדיפולים המולקולריים מכוונים באופן שרירותי עקב תנועה תרמית, כך שעל פני השטח של הדיאלקטרי ובכל אלמנט בנפח שלו המטען החשמלי הוא אפס בממוצע. עם זאת, כאשר דיאלקטרי מוכנס לשדה חיצוני, מתרחשת אוריינטציה חלקית של דיפולים מולקולריים. כתוצאה מכך מופיעים מטענים המחוברים מקרוסקופית לא מפוגצים על פני השטח של הדיאלקטרי, ויוצרים שדה המכוון לשדה החיצוני.

דוגמאות לדיאלקטריות קוטביות כוללות את הדברים הבאים: פחמימנים עם כלור, שרפי אפוקסי ופנול פורמלדהיד, תרכובות סיליקון סיליקון וכו'. מולקולות מים ואלכוהול, למשל, הן גם דוגמאות בולטות למולקולות קוטביות. דיאלקטריות פולאריות נמצאות בשימוש נרחב בתחומי טכנולוגיה שונים, כגון פיזואלקטריים ופרואלקטרים, אופטיקה, אופטיקה לא ליניארית, אלקטרוניקה, אקוסטיקה וכו'.