Какие диэлектрики называют полярными а какие неполярными кратко

Обновлено: 04.07.2024

Диэлектриками называются вещества, электропроводность которых примерно в 10 15 …10 20 раз ниже, чем электропроводность металлов. Мы сейчас рассмотрим качественно, что происходит с диэлектриком в электрическом поле.

Суммарный заряд атома равен нулю – число положительных зарядов, сосредоточенных в ядре атома – протонов – в точности равно числу электронов в атомных оболочках. Молекула диэлектрика, состоящая из нейтральных атомов, тоже является электрически нейтральной системой зарядов. Как мы уже знаем, поле такой системы определяется величиной и ориентацией дипольного электрического момента (1.38). С учётом того, что электроны движутся в атомах, на опыте обнаруживается некоторое среднее значение дипольного момента. Для определения этого значения в формуле (1.38) следует заменить мгновенные значения радиус-векторов зарядов их средними значениями:

Такие молекулы, у которых сумма в правой части формулы (1.39) отлична от нуля, и которые обладают дипольным моментом, называются полярными. Полярными являются несимметричные молекулы, например молекулы HCl, NH и т.д.

Если сумма в правой части формулы (1.39) равна нулю, то такие молекулы называются неполярными, и для них дипольный момент равен нулю. Неполярными являются симметричные молекулы H₂, O₂, N₂ и др. Под действием электрического поля положительные и отрицательные заряды смещаются в разные стороны. Положительные заряды смещаются в направлении по полю, а отрицательные – в направлении против поля. В результате молекула приобретает дипольный момент, направленный по полю и величина которого зависит от электрического поля

b называется поляризуемостью молекулы.

На величину дипольного момента полярных молекул электрическое поле практически не влияет. Оно только поворачивает моменты и пытается выстроить их вдоль поля. А температура разбрасывает моменты.

Поляризованностью диэлектрика называют отношение суммарного момента, заключённого в физически бесконечно малом объёме диэлектрика, к величине этого объёма.

Для изотропных диэлектриков

Здесь c называется диэлектрической восприимчивостью диэлектрика. Легко показать, что

где n – концентрация молекул.

Заряды, которые входят в состав молекул диэлектрика, называются связанными. Они могут только немного смещаться под действием электрического поля. Заряды, которые находятся в диэлектрике и не входят в состав молекул, а также внешние по отношению к диэлектрику заряды, называются сторонними зарядами. Результирующее, макроскопическое поле в диэлектрике создаётся как связанными – E¢, так и сторонними зарядами – E₀:

E = E₀+E¢ . (1.44).

b называется поляризуемостью молекулы.

Для изотропных диэлектриков

Здесь c называется диэлектрической восприимчивостью диэлектрика. Легко показать, что

где n – концентрация молекул.

Введение
1 Общие сведения об электроматериалах
- 1.2 Особенности строения твердых тел
- 1.3 Элементы зонной теории твердого тела
- 2.1 Виды электропроводности проводниковых материалов
- 2.2 Основные свойства металлических проводников
- 2.3 Металлы высокой проводимости
- 2.4 Тугоплавкие металлы
- 2.5 Благородные металлы
- 2.6 Коррозионно-стойкие металлы
- 2.7 Некоторые другие металлы
- 2.8 Сплавы высокого сопротивления
- 2.9 Сплавы для термопар
- 2.10 Тензометрические сплавы
- 2.11 Контактные материалы
- 2.12 Припои и флюсы
- 2.13 Неметаллические проводящие материалы
- 3.1 Электропроводность полупроводников
- 3.2 Влияние внешних факторов на электропроводность полупроводников
- 3.3 Термоэлектрические и электротермические эффекты в полупроводниках
- 3.4 Гальваномагнитные эффекты в полупроводниках
- 3.5 Оптические и фотоэлектрические эффекты в полупроводниках
- 3.6 Электрические переходы
- 3.7 Основные полупроводниковые материалы
- 4.1 Поляризация диэлектриков
  - 4.1.1 Полярные и неполярные диэлектрики
  - 4.1.2 Механизмы поляризации
  - 4.1.3 Влияние различных факторов на относительную диэлектрическую проницаемость
  - 4.2.1 Электропроводность твердых диэлектриков
  - 4.2.2 Электропроводность жидких диэлектриков
  - 4.2.3 Электропроводность газов
  - 4.3.1 Потери на электропроводность
  - 4.3.2 Релаксационные потери
  - 4.3.3 Резонансные потери
  - 4.3.4 Миграционные и ионизационные потери (потери от неоднородности структуры)
  - 4.4.1 Пробой газов
  - 4.4.2 Пробой жидкостей
  - 4.4.3 Пробой твердых диэлектриков
  - 4.5.1 Газообразные диэлектрики
  - 4.5.2 Жидкие диэлектрики
  - 4.5.3 Твердые диэлектрики
  - 4.6.1 Сегнетоэлектрики
  - 4.6.2 Пьезоэлектрики
  - 4.6.3 Пироэлектрики
  - 4.6.4 Электреты
  - 4.6.5 Жидкие кристаллы
  - 5.1 Общие сведения о магнитных свойствах вещества
  - 5.2 Классификация веществ по магнитным свойствам
  - 5.3 Физическая сущность ферромагнетизма
    - 5.3.1 Доменное строение как основа ферромагнетизма
    - 5.3.2 Намагничивание ферромагнетиков
    - 5.5.1 Магнитострикция и магнитоупругость
    - 5.5.2 Влияние температуры на магнитные свойства
    - 5.5.3 Магнитные потери
    - 5.6.1 Постоянные магниты
    - 5.6.2 Пермаллои
    - 6.1 Общие сведения о компонентах радиоэлектроаппаратуры
    - 6.2 Резисторы: классификация, основные параметры
      - 6.2.1 Классификация резисторов
      - 6.2.2 Основные параметры и свойства резисторов
      - 6.2.3 Основные виды проводящих элементов резисторов
      - 6.2.4 Магниторезисторы
      - 6.2.5 Фоторезисторы
      - 6.3.1 Классификация конденсаторов
      - 6.3.2 Основные характеристики конденсаторов
      - 6.3.3 Нелинейные конденсаторы
      - 6.4.1 Общие сведения и основные параметры
      - 6.4.2 Классификация диодов
      - 6.4.3 Условное графическое обозначение диодов в схемах
      - 6.4.4 Надежность и причины отказов полупроводниковых диодов
      - 7.1 Краткие сведения о датчиках
      - 7.2 Термоэлектрический эффект Зеебека
      - 7.3 Электротермический эффект Пельтье
      - 7.4 Эффект Холла
      - 7.5 Магниторезистивный эффект (эффект Гаусса)
      - 7.6 Магнитоупругий эффект
      - 7.7 Фотоэффект
      - 7.8 Терморезистивный эффект
      - 7.9 Тензорезистивный эффект
      - 7.10 Пьезоэлектрический эффект
      - 7.11 Пироэлектрический эффект
      4.1.1 Полярные и неполярные диэлектрики
      
      В зависимости от пространственного расположения положительного и отрицательного зарядов в молекуле все диэлектрики делятся на полярные, т.е. содержащие постоянные диполи, способные к переориентации, и неполярные, не содержащие ориентирующихся диполей.
      
      В молекулах любого вещества содержатся положительные и отрицательные электрические заряды. Алгебраическая сумма всех зарядов равна нулю, когда вещество не наэлектризовано, т.е. электрически оно нейтрально. Однако пространственное расположение зарядов в молекуле у каждого вещества различно. Если заменить все положительные заряды молекулы одним суммарным зарядом и считать, что он расположен в общем для них условном центре, и такое же суммирование провести для отрицательных зарядов, то эти суммарные условные точечные заряды могут либо не совпадать в пространстве друг с другом, либо совпадать.
      
      В первом случае молекула, даже в отсутствие внешнего электрического поля, будет представлять собой электрический диполь с отличным от нуля постоянным электрическим моментом Р_П
      (рисунок 4.2, а):
      
      (4.22)
      
      где q – суммарный положительный (или численно равный ему суммарный отрицательный) заряд;
      
      l – расстояние между суммарными зарядами, т.н. плечо диполя.
      
      а)
      б)
      в)
      
      Рисунок 4.2 – Полярные (а, в) и неполярная (б) молекулы
      
      В большинстве случаев постоянный электрический момент молекул полярных веществ
      Р_П = 10 -30 –10 -29 Кл*м. Электрический момент молекулы является векторной величиной, направленной от отрицательного заряда -q к положительному +q. Такие диэлектрики относятся к полярным.
      
      В неполярных диэлектриках условные суммарные положительные и отрицательные заряды совпадают в пространстве (рисунок 4.2, б), плечо диполя у них равно нулю и поэтому Р_П = 0. Таким образом, все молекулы, имеющие симметричное строение и центр симметрии, будут неполярны, т.к. условные центры положительных и отрицательных зарядов будут совпадать с центром симметрии молекулы, а несимметричные молекулы будут полярны.
      
      К неполярным диэлектрикам относятся:
      - одноатомные молекулы инертных газов He, Ne, Ar, Kr, Xe;
      - молекулы, состоящие из двух одинаковых атомов (например, H₂, N₂, Cl₂ и т.п.);
      - все углеводороды и полимеры на их основе (например, бензол, полиэтилен, полипропилен и т.д.).
      Однако при замещении в углеводородах некоторой части водородных атомов другими атомами или группами атомов (кроме углеводородных радикалов) получаются полярные вещества. Например, молекула бензола С₆Н₆
      
      имеет симметричную форму (плоское шестичленное кольцо), поэтому бензол неполярен; однако нитробензол С₆Н₅-NO₂, т.е. бензол, в молекуле которого
      
      один атом водорода замещен нитрогруппой -NO₂, относится к соединениям с ярко выраженной полярностью (Р_П = 1,3*10 -29 Кл*м).
      
      К полярным диэлектрикам относятся, например, кремнийорганические соединения, феноло-формальдегидные смолы, хлорированные углеводороды и т.д.
      
      При оценке полярности вещества по строению его молекул необходимо учитывать не условное написание химической формулы, а фактическое расположение зарядов в пространстве. Например, формулы аммония NH₃ и фторида бора BF₃ выглядят сходно, но в реальности молекула BF₃ имеет центр симметрии (рисунок 4.3, а) и неполярна, а молекула NH₃ несимметрична (рисунок 4.3, б) и аммоний – типичное полярное вещество.
      
      Рисунок 4.3 – Зависимость полярности вещества от пространственного расположения зарядов: а – фторид бора; б – аммоний
      
      Для полимерных материалов следует рассматривать полярность отдельных звеньев полимерной молекулы. Так, например, полиэтилен, простейший полимер углеводородного состава (С₂Н₄)_n, имеет симметричное строение
      
      каждого звена молекулярной цепочки и потому неполярен, в то время как поливинилхлорид, молекулу которого можно представить как молекулу полиэтилена с замещением в каждом звене одного атома Н атомом Cl, полярен.
      
      Ионные кристаллы типа NaCl неполярны, хотя каждая молекула Na + -Cl - обладает постоянным электрическим моментом. Это связано с тем, что в кристалле молекулы уложены антипараллельно и суммарный момент элементарной ячейки равен нулю, а из-за кристаллической решетки молекулы не могут переориентироваться как диполи.
      
      Диэлектрики (или изоляторы ) — вещества, относительно плохо проводящие электрический ток (по сравнению с проводниками ).
      
      Диэлектрики (или изоляторы) — вещества, относительно плохо проводящие электрический ток (по сравнению с проводниками).
      
      В диэлектриках все электроны связаны, т. е. принадлежат отдельным атомам, и электрическое поле не отрывает их, а лишь слегка смещает, т. е. поляризует. Поэтому внутри диэлектрика может существовать электрическое поле, диэлектрик оказывает на электрическое поле определенное влияние.
      
      Диэлектрики делятся на полярные и неполярные.
      
      Полярные диэлектрики состоят из молекул, в которых центры распределения положительных и отрицательных зарядов не совпадают. Такие молекулы можно представить в виде двух одинаковых по модулю разноименных точечных зарядов, находящихся на некотором расстоянии друг от друга, называемых диполем.
      
      Неполярные диэлектрики состоят из атомов и молекул, у которых центры распределения положительных и отрицательных зарядов совпадают.
      
      Поляризация полярных диэлектриков .
      
      Помещение полярного диэлектрика в электростатическое поле (например, между двумя заряженными пластинами) приводит к развороту и смещению до этого хаотически ориентированных диполей вдоль поля.
      
      Разворот происходит под действием пары сил, приложенных со стороны поля к двум зарядам диполя.
      
      Смещение диполей называется поляризацией. Однако из-за теплового движения происходит лишь частичная поляризация. Внутри диэлектрика положительные и отрицательные заряды диполей компенсируют друг друга, а на поверхности диэлектрика появляется связанный заряд: отрицательный со стороны положительно заряженной пластины, и наоборот.
      
      Поляризация неполярных диэлектриков .
      
      Неполярный диэлектрик в электрическом поле также поляризуется. Под действием электрического поля положительные и отрицательные заряды в молекуле смещаются в противоположные стороны, так что центры распределения зарядов смещаются, как у полярных молекул. Ось наведенного полем диполя ориентирована вдоль поля. На поверхностях диэлектрика, примыкающих к заряженным пластинам, появляются связанные заряды.
      
      Поляризованный диэлектрик сам создает электрическое поле .
      
      Это поле ослабляет внутри диэлектрика внешнее электрическое поле . Степень этого ослабления зависит от свойств диэлектрика. Уменьшение напряженности электростатического поля в веществе по сравнению с полем в вакууме характеризуется относительной диэлектрической проницаемостью среды.
      
      Относительная диэлектрическая проницаемость среды ɛ — это физическая величина, показывающая, во сколько раз модуль напряженности электростатического поля E внутри однородного диэлектрика меньше модуля напряженности поля E₀ в вакууме:
      
      В соответствии с этим сила взаимодействия зарядов в среде в ɛ раз меньше, чем в вакууме:
      
      .
      
      Разница между полярным и неполярным диэлектриками - Разница Между
      
      Содержание:
      
      Основное отличие - полярные и неполярные диэлектрики
      
      Диэлектрики - это электрические изоляторы. Они не являются проводящими электричество материалами, поскольку у них нет свободных электронов для проведения электричества. Диэлектрик может быть поляризован, применяя электрическое поле. Существует два типа диэлектриков, как полярные диэлектрики и неполярные диэлектрики. Полярные диэлектрики - это полярные соединения, которые не могут проводить электричество. Неполярные диэлектрики - это неполярные соединения, которые не могут проводить электричество. Основное различие между полярным и неполярным диэлектриками заключается в том, что полярные диэлектрики имеют асимметричную форму, тогда как неполярные диэлектрики имеют симметричную форму.
      
      Ключевые области покрыты
      
      1. Что такое полярные диэлектрики
      - определение, полярность, примеры
      2. Что такое неполярные диэлектрики
      - определение, полярность, примеры
      3. В чем разница между полярным и неполярным диэлектриками
      - Сравнение основных различий
      
      Ключевые слова: асимметричные, диэлектрические, изоляторы, неполярные, полярные, полярные, симметричные
      
      Что такое полярные диэлектрики
      
      Полярные диэлектрики - это полярные соединения, которые не могут проводить электричество. Никакой ток не может течь через них, потому что нет свободных электронов для проведения электричества. Основной причиной того, что материал является полярным диэлектриком, является его форма. Форма этих диэлектриков асимметрична.
      
      Когда рассматривается полярная диэлектрическая молекула, полярность молекулы определяется формой или геометрией молекулы. Полярная ковалентная химическая связь образуется, когда два разных атома связаны друг с другом. Различные элементы имеют разные значения электроотрицательности. Электроотрицательность - это сродство к электронам. Атом с более высокой электроотрицательностью будет притягивать электроны связи к себе. Тогда атом с более низкой электроотрицательностью получает частичный положительный заряд (из-за дефицита электронов), а более электроотрицательный атом получает частичный отрицательный (из-за высокой плотности электронов). Это то, что мы называем полярностью ковалентной связи. Если молекула состоит из нескольких полярных ковалентных связей, расположение этих связей (форма молекулы) определяет, является ли она полярной молекулой или нет. Если эта молекула не может проводить электричество, то это полярный диэлектрик.
      
      Рисунок 1: NH₃ полярная диэлектрическая молекула
      
      Молекула аммиака является хорошим примером полярного диэлектрика. У него нет свободных электронов, которые могут проводить электричество. Это полярная молекула, потому что атом азота является более электроотрицательным, чем атом водорода, и расположение трех N-H связей является тригональной пирамидальной.
      
      Что такое неполярные диэлектрики
      
      Неполярные диэлектрики - это неполярные соединения, которые не могут проводить электричество. Никакой ток не может течь через них, потому что нет свободных электронов для проведения электричества. Основной причиной того, что материал является полярным диэлектриком, является его форма. Форма этих диэлектриков симметрична.
      
      Неполярные диэлектрические молекулы неполярные, потому что они имеют симметричную геометрию. Например, СО₂ представляет собой линейную молекулу, имеющую две связи C-O. Связь C-O представляет собой полярную связь из-за разницы между значениями электроотрицательности углерода и кислорода. Но, поскольку расположение связей является линейным, чистая полярность равна нулю. Следовательно, это неполярная молекула. Не проводит электричество. Следовательно, это неполярная диэлектрическая молекула.
      
      Рисунок 2: Бензол - неполярный диэлектрик
      
      Некоторые примеры неполярных диэлектрических соединений включают метан, бензол, диоксид углерода и многие другие неполярные соединения, которые не имеют свободных электронов, способных проводить электричество.
      
      Разница между полярным и неполярным диэлектриками
      
      Определение
      
      Полярные диэлектрики: Полярные диэлектрики - это полярные соединения, которые не могут проводить электричество.
      
      Неполярные диэлектрики: Неполярные диэлектрики - это неполярные соединения, которые не могут проводить электричество.
      
      форма
      
      Полярные диэлектрики: Форма полярных диэлектриков асимметрична.
      
      Неполярные диэлектрики: Форма неполярных диэлектриков симметрична.
      
      полярность
      
      Полярные диэлектрики: Полярные диэлектрики являются полярными.
      
      Неполярные диэлектрики: Неполярные диэлектрики неполярные.
      
      Примеры
      
      Полярные диэлектрики: Аммиак и HCl являются хорошими примерами полярных диэлектриков.
      
      Неполярные диэлектрики: Бензол, метан, углекислый газ являются хорошими примерами неполярных диэлектриков.
      
      Заключение
      
      Диэлектрики - это соединения, которые не могут проводить электричество. Эти диэлектрики находятся в виде полярных диэлектриков или неполярных диэлектриков в зависимости от полярности молекул. Основное различие между полярными диэлектриками и неполярными диэлектриками заключается в том, что полярные диэлектрики имеют асимметричную форму, тогда как неполярные диэлектрики имеют симметричную форму.
      
      Читайте также: