Как можно опытным путем отличить проводник от диэлектрика кратко

Обновлено: 06.07.2024

Для того чтобы исследовать явления, которые происходят при введении различных веществ в электрическое поле, рассмотрим свойства этих веществ.

Определение

Проводник — тело, в объёме которого находится большое количество свободных зарядов, которые перемещаются по всему объёму этого тела. Различают проводники с электронной и ионной проводимостью. К первым относятся все металлы и сплавы. Ко вторым — электролиты, то есть водные растворы солей, щелочей, кислот и др.

Диэлектрик — тело, в объёме которого нет свободных зарядов. Диэлектрик состоит из нейтральных атомов или молекул. В нейтральном атоме все заряженные частицы тесно связаны друг с другом, в результате чего даже под воздействием электрического поля они не могут перемещаться по всему объёму тела. Поэтому диэлектрики практически не проводят электрический ток и имеют очень низкую электропроводность. К ним можно отнести стекло, смолы, лаки и т.д.

Сравнение

В проводниках в отличие от диэлектриков, высокая концентрация свободных электрических зарядов. В металлах таковыми являются свободные электроны, которые способны передвигаться по всему объёму вещества. Возникновение свободных электронов обусловлено тем, что валентные электроны в атомах металлов весьма плохо взаимодействуют с ядрами и легко теряют связь с ними.

У диэлектриков, напротив, электроны с атомами крепко связаны и не имеют возможности свободно перемещаться под воздействием электрического поля. И так как количество свободных заряженных носителей в диэлектриках ничтожно мало, из этого следует, что в них отсутствует электростатическая индукция, и напряжённость электрического поля внутри диэлектриков не превращается в ноль, а только уменьшается.

Напряжённость нельзя повышать безгранично, т. к. при определенной величине все заряды могут сместиться настолько, что произойдет изменение структуры материала, иными словами, произойдет пробой диэлектрика. В этом случае он потеряет свои изоляционные свойства.

Как можно опытным путем отличить проводник от диэлектрика.

Все металлы проводят электрический ток .

Среди неметаллов тоже есть проводники электрического тока в основном это углерод.

Внимательно рассмотрите исследуемый предмет.

Если он имеет металлический блеск то это проводник.

Если предмет это древесный уголь и имеет черную окраску то это тоже проводник .

Все пластмассы диэлектрики.

Резина сухое не обугленное дерево камни воздух и т.

Д это тоже диэлектрики.

Если есть в распоряжении приборы то необходимо замерить сопротивление исследуемого предмета .

У диэлектриков сопротивление должно превышать десятки мегаОм.

Проводники наоборот имеют малое сопротивление от нескольких ом до нескольких мегаОм .

НАРИСОВАТЬ ТАБЛИЦУ О ПРОВОДНИКАХ И ДИЭЛЕКТРИКАХ?

НАРИСОВАТЬ ТАБЛИЦУ О ПРОВОДНИКАХ И ДИЭЛЕКТРИКАХ.

Приведите примеры использования проводников и диэлектриков?

Приведите примеры использования проводников и диэлектриков.

Примеры проводников и диэлектриков, как можно больше( желательно чтобы их можно было нарисовать)?

Примеры проводников и диэлектриков, как можно больше( желательно чтобы их можно было нарисовать).

Использования проводников и диэлектриков в технике?

Использования проводников и диэлектриков в технике.

Заряд не распределяется равномерно по всей поверхности при электризации трением ?

Заряд не распределяется равномерно по всей поверхности при электризации трением .

Б. Как проводника, так и диэлектрика.

Примеры диэлектриков, проводников и полупроводников?

Примеры диэлектриков, проводников и полупроводников.

Любые 8 Проводников и Диэлектриков?

Любые 8 Проводников и Диэлектриков.

Сравнение свойств проводников , диэлектриков и полупроводников ?

Сравнение свойств проводников , диэлектриков и полупроводников .

Может ли вода быть проводником и диэлектриком?

Может ли вода быть проводником и диэлектриком.

Чем отличаются диэлектрики от проводников?

Дайте короткий ответ.

Кинетическая энергия тела прямо пропорциональна его массе и скорости.

Дано : m = 2 кг ; t1 - t2 = 100 °C ; c = 400 Дж / кг•°С Q - ? РЕШЕНИЕ : Q = c•m•(t1 - t2) ; Q = 400•2•100 = 80. 000 Дж = 80 кДж.

Частота колебаний увеличится в√3 раз.

7 раз отмерь один раз отрежь.

Через две секунды его скорость увеличится на 0, 4 относительно основной скорости. 20 + (20 * 0, 4) = 20 + 8 = 28 м / с.

Через две секунды его скорость равна = 20•2( 20 умножить на 2) = 40м / с(в два раза больше).

В статье рассмотрен механизм электризации тел через трение и деление тел по электрическим свойствам на проводники и диэлектрики.

Любое тело состоит из атомов . Атом удобно изображать в виде планетарной модели, то есть положительно заряженного ядра, вокруг которого вращаются отрицательные электроны, в виде электронных оболочек. На следующих рисунках схематически изображены атом водорода и атом неона

Ядро атома состоит из протонов, имеющих положительный элементарный заряд, и нейтронов, не имеющих заряда. На рисунке изображены ядра атомов гелия и лития.

Атом в естественном состоянии нейтрален ( не заряжен ), так как содержит одинаковое количество протонов и электронов. Тело , состоящее из таких атомов, тоже не заряжено , так как содержит одинаковое количество положительных и отрицательных зарядов, компенсирующих друг друга.

Рисунок, приведённый ниже, поясняет как два незаряженных тела (две пластинки) заряжаются при трении друг о друга (электризуются) одинаковыми по модулю, но противоположными по знаку зарядами.

Каков механизм электризации при трении двух тел? Обязательно ли трение для возникновения зарядов на телах?

Электризация - это возникновение зарядов на поверхности двух тесно соприкасающихся или трущихся поверхностей. Электризация возникает только, если расстояние между соприкасающимися плоскостями будет равно расстоянию между атомами веществ . Тогда атомы одного тела смогут захватить электроны другого тела. Только в этом случае часть электронов с одного тела перейдёт на другое тело и на границе тел возникнет двойной электрический слой .

Согласно рисунку, часть свободных электронов при трении перешла с верхней пластинки на нижнюю, в результате чего нижняя пластинка зарядилась отрицательно ( в ней появился избыток отрицательных зарядов). Верхняя же пластинка из-за потери электронов приобрела такой же положительный заряд.

Внизу показаны эти пластинки, удалённые друг от друга, и оказавшиеся заряженными. Заряды пластинок одинаковы по модулю и противоположны по знаку.

Электризация наблюдается и в отсутствии трения в его обычном понимании.

Например, при опускании парафинового шарика в дистиллированную воду (диэлектрик), и шарик, и вода электризуются. Это можно проверить с помощью электроскопа , к стержню которого прикреплён высокий металлический стакан. Если в стакане оставить только воду или только парафиновый шарик, то листки электроскопа разойдутся, то есть покажут присутствие заряда.

Когда же вода и шарик одновременно находятся в стакане электроскопа, то его листки не расходятся, так как общий заряд дистиллированной воды и парафинового шарика равен нулю.

Двойной электрический слой возникает на границе любых двух тел - твёрдых, жидких, газообразных.

Есть и другие способы получения заряженных тел. Например, можно заряжать тела через электрическое поле или электростатическую индукцию , называемую ещё электризацией через влияние. Полученные при этом заряды называются наведёнными или индуцированными (об этом явлении будем говорить позднее).

Итак, электрические заряды (свободные электроны) могут перемещаться с одного тела на другое. Они могут перемещаться и внутри тела.

Тела, в которых электрические заряды перемещаются свободно, называются проводниками . Хорошими проводниками являются все металлы, водные растворы солей и кислот, раскалённые газы и многие другие вещества.

Вещества, в которых свободных зарядов мало и заряды перемещаются плохо, называются диэлектриками (или изоляторами). Хорошими твёрдыми диэлектриками являются янтарь, фарфор, стекло и другие.

Подробно поведение проводников и диэлектриков в электрическом поле будет рассмотрено далее.

Заряжено данное тело или нет, можно узнать с помощью электроскопа. Электроскоп - это прибор, в котором к стерженьку, сделанному из проводника, прикреплены два тонких металлических листочка. Стержень с листочками помещён в стеклянный сосуд, от которого он изолирован диэлектрической пробкой. Если к электроскопу прикоснуться заряженным телом, то листочки приобретут одинаковый заряд и оттолкнутся друг от друга, образовав некоторый угол.

Если взять два электроскопа (заряженный и незаряженный) и соединить их медной проволокой (проводник), то незаряженный электроскоп тоже зарядится. Это говорит о том, что электроны свободно перемещаются по медной проволоке и заряды перераспределятся между электроскопами.. Это демонстрируется рисунком а), из которого видно, что заряженный электроскоп уменьшил свой заряд, а незаряженный приобрёл - их листочки разошлись на одинаковый угол.

Проводники и диэлектрики — физические вещества, имеющие различную степень электропроводимости и по-разному реагирующие на воздействие электрического поля. Противоположные свойства материалов широко используются во всех сферах электротехники.

Что такое проводники и диэлектрики

Проводники — вещества, со свободными электрическими зарядами, способными направленно перемещаться под воздействием внешнего электрического поля. Такими особенностями обладают:

металлы и их расплавы;
природный углерод (каменный уголь, графит);
электролиты — растворы солей, кислот и щелочей;
ионизированный газ (плазма).

Главное свойство материалов : свободные заряды — электроны у твёрдых проводников и ионы у растворов и расплавов, перемещаясь по всему объёму проводника проводят электрический ток. Под воздействием приложенного к проводнику электрического напряжения создаётся ток проводимости. Удельное сопротивление и электропроводимость — основные показатели материала.

Свойства диэлектрических материалов противоположны проводникам электричества. Диэлектрики (изоляторы) — состоят из нейтральных атомов и молекул. Они не имеют способности к перемещению заряженных частиц под воздействием электрического поля. Диэлектрики в электрическом поле накапливают на поверхности нескомпенсированные заряды. Они образуют электрическое поле, направленное внутрь изолятора, происходит поляризация диэлектрика.

В результате поляризации, заряды на поверхности диэлектрика стремятся уменьшить электрическое поле. Это свойство электроизоляционных материалов называется диэлектрической проницаемостью диэлектрика.

Характеристики и физические свойства материалов

Параметры проводников определяют область их применения. Основные физические характеристики:

удельное электрическое сопротивление — характеризует способность вещества препятствовать прохождению электрического тока;
температурный коэффициент сопротивления — величина, характеризующая изменение показателя в зависимости от температуры;
теплопроводность — количество тепла, проходящее в единицу времени через слой материала;
контактная разность потенциалов — происходит при соприкосновении двух разнородных металлов, применяется в термопарах для измерения температуры;
временное сопротивление разрыву и относительное удлинение при растяжении — зависит от вида металла.

При охлаждении до критических температур удельное сопротивление проводника стремится к нулю. Это явление называется сверхпроводимостью.

Свойства, характеризующие проводник:

электрические — сопротивление и электропроводимость;
химические — взаимодействие с окружающей средой, антикоррозийность, способность соединения при помощи сварки или пайки;
физические — плотность, температура плавления.

Особенность диэлектриков — противостоять воздействию электротока. Физические свойства электроизоляционных материалов:

диэлектрическая проницаемость — способность изоляторов поляризоваться в электрическом поле;
удельное объёмное сопротивление;
электрическая прочность;
тангенс угла диэлектрических потерь.

Изоляционные материалы характеризуются по следующим параметрам:

электрические — величина пробивного напряжения, электрическая прочность;
физические — термостойкость;
химические — растворимость в агрессивных средствах, влагостойкость.

Виды и классификация диэлектрических материалов

Изоляторы подразделяются на группы по нескольким критериям.

Классификация по агрегатному состоянию вещества:

твёрдые — стекло, керамика, асбест;
жидкие — растительные и синтетические масла, парафин, сжиженный газ, синтетические диэлектрики (кремний- и фторорганические соединения хладон, фреон);
газообразные — воздух, азот, водород.

Диэлектрики могут иметь природное или искусственное происхождение, иметь органическую или синтетическую природу.

К органическим природным изоляционным материалам относят растительные масла, целлюлоза, каучук. Они отличаются низкой термо и влагостойкостью, быстрым старением. Синтетические органические материалы — различные виды пластика.

К неорганическим диэлектрикам естественного происхождения относятся: слюда, асбест, мусковит, флогопит. Вещества устойчивы к химическому воздействию, выдерживают высокие температуры. Искусственные неорганические диэлектрические материалы — стекло, фарфор, керамика.

Почему диэлектрики не проводят электрический ток

Низкая проводимость обусловлена строением молекул диэлектрика. Частицы вещества тесно связаны друг с другом, не могут покинуть пределы атома и перемещаться по всему объёму материала. Под воздействием электрического поля частицы атома способны слегка расшатываться — поляризоваться.

В зависимости от механизма поляризации, диэлектрические материалы подразделяются на:

неполярные — вещества в различном агрегатном состоянии с электронной поляризацией (инертные газы, водород, полистирол, бензол);
полярные — обладают дипольно-релаксационной и электронной поляризацией (различные смолы, целлюлоза, вода);
ионные — твёрдые диэлектрики неорганического происхождения (стекло, керамика).

Диэлектрические свойства вещества непостоянны. Под воздействием высокой температуры или повышенной влажности электроны отрываются от ядра и приобретают свойства свободных электрических зарядов. Изоляционные качества диэлектрика в этом случае понижаются.

Надёжный диэлектрик — материал с малым током утечки, не превышающим критическую величину и не нарушающим работу системы.

Где применяются диэлектрики и проводники

Материалы применяются во всех сферах деятельности человека, где используется электрический ток: в промышленности, сельском хозяйстве, приборостроении, электрических сетях и бытовых электроприборах.

Выбор проводника обусловлен его техническими характеристиками. Наименьшим удельным сопротивлением обладают изделия из серебра, золота, платины. Использование их ограничено космическими и военными целями из-за высокой себестоимости. Медь и алюминий проводят ток несколько хуже, но сравнительная дешевизна привела к их повсеместному применению в качестве проводов и кабельной продукции.

Чистые металлы без примесей лучше проводят ток, но в ряде случаев требуется использовать проводники с высоким удельным сопротивлением — для производства реостатов, электрических печей, электронагревательных приборов. Для этих целей используются сплавы никеля, меди, марганца (манганин, константан). Электропроводность вольфрама и молибдена в 3 раза ниже, чем у меди, но их свойства широко используются в производстве электроламп и радиоприборов.

Твёрдые диэлектрики — материалы, обеспечивающие безопасность и бесперебойную работу токопроводящих элементов. Они используются в качестве электроизоляционного материала, не допуская утечки тока, изолируют проводники между собой, от корпуса прибора, от земли. Примером такого изделия являются диэлектрические перчатки, про которые написано в нашей статье.

Жидкие диэлектрики используют в конденсаторах, силовых кабелях , циркулирующих системах охлаждения турбогенераторов и высоковольтных масляных выключателей. Материалы применяют в качестве заливки и пропитки.

Газообразные изоляционные материалы. Воздух — естественный изолятор, одновременно обеспечивающий отвод тепла. Азот применяется в местах, где недопустимы окислительные процессы. Водород применяется в мощных генераторах с высокой теплоёмкостью.

Слаженная работа проводников и диэлектриков обеспечивает безопасную и стабильную работу оборудования и сетей электроснабжения. Выбор конкретного элемента для поставленной задачи зависит от физических свойств и технических параметров вещества.

Читайте также: