Dielektrik

Agar ingichka ipga zaryadlanmagan shisha yoki qahrabo tayoqchani osib, uni musbat zaryadlangan sfera bilan yonma-yon joylashtirilsa, tayoqchaning o’qi elektr maydoni kuch chiziqlari yo’nalishida turib qoladi. Tayoqchaning sharga yaqin uchida shardagi zaryadga qarama-qarshi manfiy zaryad, boshqa uchida esa musbat zaryad paydo bo’ladi. Tayoqchaning uchlari go’yo elektr qutblari bo’lib qoladi. Shuning uchun bu hodisa qutblanish deb nom olgan. Har qanday jismda zaryadlarning bir qismi elektr maydoni ta’sirida erkin harakatlanib, elektr toki hosil qiladi, bog’langan zaryadlar esa qutblanadi.

Qutblanish dielektrikning eng muhim xarakateristikasidir. Erkin zaryadlarning harakati kuchlimi yoki qutblanish kuchlimi − shunga qarab moddalar ikki turga − o’tkazgichlar va dielektriklarga bo’linadi.

Dielektrikning qutblanishi va o’tkazgichi zaryadlarning induktsiyalanishi batamom boshqa-boshqa hodisalardir. Elektr maydoni o’tkazgichni ikki qismga kesib, turli ismli zaryadlarni bir-biridan ajratish mumkin va aksincha, dielektrikning qutblangan zaryadlarini ikkiga «bo’lib» bo’lmaydi. Metallarda manfiy erkin zaryadlar-o’tkazuvchanlik elektronlari katta masofalarga siljiydi. Dielektriklarda musbat va manfiy zaryadlar bir-biri bilan bog’liq bo’lib, faqat bir molekula chegarasidagina siljish mumkin (boshqacha aytganda, dielektriklarda zona batamom to’lgan bo’ladi (Qattiq jism).

Elektr maydoni bo’lmaganda turli ishorali zaryadlar dielektrik hajmi bo’ylab tekis taqsimlanadi. Har bir molekuladagi zaryadlar tashqi maydon ta’sirida qarama-qarshi yo’nalishlarda siljiydi. Bunday siljish elektr maydoniga joylashtirilgan dielektrik sirtida zaryadlarning paydo bo’lishi-qutblanish tarzida namoyon bo’ladi.

Qutblanish dielektrik moddasidagi ximiyaviy bog’lanishlarning turiga qarab turlicha ro’y beradi. Masalan, olmosda ximiyaviy bog’lanish kovalentdir va qutblanish atom elektron qobiqlarining elektr maydonida deformatsiyalanishi tufayli sodir bo’ladi. Ion kristallarda, masalan, tosh tuzida elektr maydonda ionlar bir-biriga nisbatan siljiydi. Ularda elektron qobiqlarning deformatsiyasi ham bo’ladi, biroq bu hodisa ion kristallning to’la qutblanishga ionlar qo’shgan hissaga qaraganda kam hissa qo’shadi. Agar moddaning molekulalari xususiy elektr dipol momentiga ega bo’lsa (q. Dipol), bunday dielektrikni qutbiy dielektrik deyiladi. Qutbiy dielektriklarda tashqi elektr maydoni ta’sirida elektr dipol momentlari shu elektr maydon bo’ylab yo’naladi.

Dielektrikning qutblanishi qutblanish vektori R bilan xarakterlanadi, bu kattalik moddaning hajm birligidagi barcha molekulalarning elektr dipol momentlari yig’indisiga teng. Shunday qilib, bu kattlik dielektrik moddaning hajm birligiga to’g’ri keladigan dipol momentidir. Izotrop dielektriklar uchun Rε=0χEχ kattalik moddaning dielektrik qabulchanligi deyiladi. dielektrikdagi elektr maydonini elektr induktsiya vektori D=ε0 e+R bilan tavsiflanadi. Bir jinsli dielektrik uchun D=ε0 e(1+x) = ε0εE. Binobarin, moddaning dielektrik singdiruvchanligi =ε1+x.

Dielektrik singdiruvchanlik dielektrikda qutblangan zaryadlar tufayli tashqi elektr maydonining kuchsizlanishini xarakterlaydi. Masalan, kondensator dielektr bilan to’ldirilganda, agar zaryadlangan kondensatorni tashqi zanjirdan uzib qo’yilgan bo’lsa, kondensatordagi maydon kuchlanganligi e marta kamayadi.

ε kattaligining eng katta qiymati o’zgarmas elektr maydonida qutb dielektriklarda bo’ladi. Masalan, suvda ε ning qiymati 81 ga teng. Qutblanish oniy ravishda sodir bo’lmaydi, u sodir bo’lishi uchun vaqt kerak, shuning uchun e kattalik elektr maydonining chastotasiga bog’liq bo’ladi. Bunday xarakterli t vaqt kovalent ximiyaviy bog’lanishli moddalarda juda kichik bo’ladi. Ion kristallarda v kattaroq: t ~ 10,-13 s. qutbiy dielektriklarda esa 10-6-10-8 s bo’ladi. Dielektrik kiritilgan elektr maydoni tebranish chastotasi ortgan sari qutblanish kamayadi va birga yaqin qiymatga intiladi (elektronlar maydon ortidan tebranishga ulgurmaydi).

Qutblanish ba’zi dieletriklarda faqat elektr maydon ta’siridagina ro’y bermaydi, shuningdek, u dielektrikda sodir bo’lgan mexanik kuchlanishlar ta’sirida ham ro’y berishi mumkin. Bunday dielektriklar pezoelektriklar deyiladi. (Pzoelektr). Dielektriklarning solishtirma elektr qarshiliklari o’tkazgichlarning solishtirma qarshiliklardan (10-6:10-4 ω/sm) ko’p marta katta bo’lib, 108 dan 1017 Ω/sm oralig’idadir.

Dielektriklar elektrotexnika qurilmalarining elementlarini izolyatsiyalashda ishlatiladi. Kvant elektronikada dielektrik materiallardan kvant generatorlarning asosiy elementlari tayyorlanadi, bu materiallar, shuningdek, optikada, xususan turli-tuman kristallar ko’rinishida keng ishlatiladi. Dielektriklar elektr kondensatorlarda eng ko’p qo’llaniladi. Kondensatorning qoplamalarini dielektrik singdiruvchanligi ε qiymati yuqori bo’lgan dielektrik bilan izolyatsiya qilinadi, chunki kondensator sig’imi bu e kattalikka proportsionaldir. Bunday kondensatorlar past chastotali elektr maydonlarida ishlatish uchun mo’ljallangan. Yuqori chastotali maydonlarda ishlatiladigan kondensatorlarda molekulalari kovalent ximiyaviy bog’lanishlar ya’ni ε qiymati kichik bo’lgan dielektriklar ishlatiladi.

Ma'lumotlardan nusxa ko'chirish uchun telegram botimizga o'ting!
Telegramda bizga qo'shiling!(TEST!)

yosh-fizik. uz