Un articolo sui dielettrici. Questo articolo raccoglie materiali da una varietà di tutorial e libri di ingegneria elettrica. Vengono descritti la struttura molecolare, il momento elettrico dei dielettrici. Un dielettrico è una sostanza la cui principale proprietà elettrica è la capacità di polarizzarsi in un campo elettrico.
Una caratteristica dei dielettrici è la presenza di cariche positive e negative fortemente accoppiate nelle molecole che compongono la sostanza. Dei tipi esistenti di legame per dielettrici utilizzati nell'ingegneria elettrica e radio, i più tipici sono covalente non polare, covalente polare o omeopolare, ionico o eteropolare, donatore-accettore. Le forze di connessione determinano non solo la struttura e le proprietà di base di una sostanza, ma anche la presenza in essa di momenti elettrici caoticamente o ordinatamente orientati nei volumi micro o macroscopici di una sostanza.
Il momento elettrico compare in un sistema di due cariche elettriche di uguale grandezza e di segno opposto di segno ± q, situate ad una certa distanza l l'una dall'altra, ed è determinato dal rapporto? = ql.
Un tale sistema di cariche è solitamente chiamato dipolo e una molecola formata da questo sistema di cariche è chiamata dipolo.
Legame covalente
si verifica quando gli atomi si combinano in molecole, a seguito della quale gli elettroni di valenza vengono socializzati e il guscio elettronico esterno viene integrato in uno stato stabile.
Molecole con un legame covalente non polare sorgono quando vengono combinati atomi con lo stesso nome, come H2, O2, Cl2, C, S, Si, ecc. e hanno una struttura simmetrica. Come risultato della coincidenza dei centri di carica positiva e negativa, il momento elettrico della molecola è zero, la molecola non è polare e la sostanza (dielettrico) è non polare.
Se le molecole con un legame covalente sono formate da atomi dissimili a causa della condivisione di coppie di elettroni di valenza, ad esempio H2O, CH4, CH3Cl, ecc., L'assenza o la presenza di un momento elettrico dipenderà dalla disposizione reciproca degli atomi rispetto l'uno all'altro. Con una disposizione simmetrica degli atomi e, quindi, coincidenza dei centri di carica, la molecola sarà non polare. Con una disposizione asimmetrica dovuta allo spostamento dei centri di carica a una certa distanza, sorge un momento elettrico, la molecola è chiamata polare e la sostanza (dielettrico) è polare. I modelli strutturali di molecole non polari e polari sono mostrati nella figura seguente.
Indipendentemente dal fatto che si tratti di un dielettrico polare o non polare, la presenza di un momento elettrico nelle molecole porta alla comparsa di un campo elettrico intrinseco in ogni volume microscopico di una sostanza. Con un orientamento caotico dei momenti elettrici delle molecole a causa della loro reciproca compensazione, il campo elettrico totale nel dielettrico è zero. Se i momenti elettrici delle molecole sono orientati prevalentemente in una direzione, il campo elettrico si verifica nell'intero volume della sostanza.
Questo fenomeno si osserva nelle sostanze con polarizzazione spontanea (spontanea), in particolare nei ferroelettrici.
Legami ionici e donatore-accettore
sorgono quando una sostanza è formata da atomi diversi. In questo caso, l'atomo di un elemento chimico si arrende e l'altro attacca o cattura un elettrone. Di conseguenza, si formano due ioni, tra i quali sorge un momento elettrico.
Pertanto, in base alla struttura delle molecole, i dielettrici possono essere suddivisi in tre gruppi:
- dielettrici non polari, il cui momento elettrico delle molecole è uguale a zero;
- dielettrici polari, il cui momento elettrico delle molecole è diverso da zero;
- dielettrici ionici, in cui si verifica un momento elettrico tra gli ioni degli elementi chimici che compongono la sostanza.
La presenza di momenti elettrici nei dielettrici, indipendentemente dalle ragioni del loro verificarsi, determina la loro proprietà principale: la capacità di polarizzare in un campo elettrico.
