Dielektrik nima

Dielektrik joylashtirilgan parallel plastinali kondensator sxemasi. Yuzasi A bo‘lgan ikkita plastina orasidagi masofa d. Plastinalarda ±Q zaryad bo‘lganda, ular orasida E elektr maydon hosil bo‘ladi. Dielektrik molekulalari va atomlaridagi zaryadlarning siljishi natijasida qutblanadi, buning oqibatida umumiy ichki elektr maydon zaiflashadi va kondensatorning elektr sig‘imi ortadi.

Dielektrik (izolyator) (qadimgi yunoncha διά — «orqali; alohida» va qadimgi yunoncha ἤλεκτρον — «qahrabo») — modda (material) bo‘lib, u elektr tokini nisbatan yomon o‘tkazadi. Dielektriklarning elektr xossalari tashqi elektr maydon taʼsirida qutblanish qobiliyati bilan belgilanadi. Atamani fanga kiritgan ingliz fizigi — M. Faradey.

Dielektrikdagi erkin zaryad tashuvchilarining konsentratsiyasi 108 sm−3 dan oshmaydi. Elektrodinamikada dielektrik — ko‘rib chiqilayotgan chastotada dielektrik yo‘qotishlar burchagi tangensi kichik bo‘lgan muhit (tgδ≪1); bunday muhitda o‘tkazuvchanlik toki kuchi siljish toki kuchidan ancha kichik.

«Ideal dielektrik» deganda tgδ=0 qiymatiga ega muhit tushuniladi, boshqa dielektriklar esa «real» yoki «yo‘qotishli» dielektriklar (muhitlar) deb ataladi. Qattiq jismlarning zonalar nazariyasi nuqtayi nazaridan dielektrik — taqiqlangan zona kengligi 3 eV dan katta bo‘lgan modda.

Dielektrik xossalarni o‘rganish materiallarda elektr va magnit energiyasining saqlanishi hamda tarqalishini qamrab oladi. Dielektrik tushunchasi elektronika, optika, qattiq jismlar fizikasi va hujayra biofizikasidagi turli hodisalarni tushuntirish uchun muhimdir.

Atamalar

«Izolyator» atamasi elektr o‘tkazuvchanligi pastligini anglatsa, «dielektrik» odatda qutblanuvchanligi yuqori bo‘lgan materiallarga nisbatan ishlatiladi. Bu xossa nisbiy dielektrik singdiruvchanlik deb ataladigan son bilan ifodalanadi. «Izolyator» atamasi odatda elektr tokini o‘tkazmaslik xususiyatini bildiradi, «dielektrik» esa materialning qutblanish orqali energiya to‘plash qobiliyatini taʼkidlash uchun qo‘llanadi.

«Dielektrik» atamasini Maykl Faradeyning iltimosiga binoan Uilyam Uyuell taklif qilgan. Ideal dielektrik — elektr o‘tkazuvchanligi nolga teng bo‘lgan material.

Fizik xossalari

Shartli ravishda o‘tkazgichlarga solishtirma elektr qarshiligi ρ < 10−5 Om·m bo‘lgan materiallar, dielektriklarga esa ρ > 108 Om·m bo‘lgan materiallar kiritiladi. Yaxshi o‘tkazgichlarning solishtirma qarshiligi atigi 10−8 Om·m bo‘lishi, eng yaxshi dielektriklarniki esa 1016 Om·m dan oshishi mumkin. Yarimo‘tkazgichlarning solishtirma qarshiligi materiallarning tuzilishi va tarkibiga, shuningdek, tashqi muhit sharoitiga qarab 10−5—108 Om·m oralig‘ida o‘zgarishi mumkin.

Elektr tokini yaxshi o‘tkazadigan moddalar — metallar. 105 ta kimyoviy elementdan faqat 25 tasi metallmas bo‘lib, ulardan 12 ta element yarimo‘tkazgich xossalarini namoyon qilishi mumkin. Ammo oddiy moddalardan tashqari, o‘tkazgich, yarimo‘tkazgich yoki dielektrik xossalariga ega minglab kimyoviy birikmalar, qotishmalar yoki kompozitlar ham maʼlum. Turli sinfdagi materiallarning solishtirma qarshilik qiymatlari o‘rtasida aniq chegarani belgilash ancha qiyin. Masalan, ko‘plab yarimo‘tkazgichlar past haroratlarda o‘zini dielektriklar kabi tutadi. Shu bilan birga, dielektriklar kuchli qizdirilganda yarimo‘tkazgich xossalarini namoyon qilishi mumkin. Sifat jihatidan asosiy farq shundaki, metallarda elektr o‘tkazuvchi holat asosiy holat hisoblanadi, yarimo‘tkazgichlar va dielektriklarda esa u qo‘zg‘algan holatdir.

Rivojlanib borayotgan radiotexnika radiochastotalardagi o‘ziga xos elektromagnit xossalarni zarur fizik-mexanik ko‘rsatkichlar bilan birlashtiradigan materiallar yaratishni talab qildi. Bunday materiallar yuqori chastotali materiallar deyiladi. Materiallarning elektr, magnit va mexanik xossalarini, shuningdek, eskirish sabablarini tushunish uchun ularning kimyoviy va fazaviy tarkibi, atom tuzilishi hamda tuzilish nuqsonlarini bilish zarur.

Parametrlar

Dielektriklarning parametrlari ularning mexanik (elastiklik, mustahkamlik, qattiqlik, qovushoqlik), issiqlik (issiqlikdan kengayish, issiqlik sig‘imi, issiqlik o‘tkazuvchanligi), elektr (elektr o‘tkazuvchanligi, qutblanish, energiyani yutish, elektr mustahkamligi), magnit va optik xossalarini, shuningdek, elektr maydoni, mexanik kuchlanish va harorat taʼsiriga ko‘rsatadigan elektr, mexanik hamda issiqlik reaksiyalarini belgilaydi.

Misollar

Dielektriklarga turli gazlar, suyuqliklar, masalan, moylar, shishalar, turli smolalar, plastmassalar va boshqalar kiradi.

Solishtirma qarshilik: deionlashtirilgan suv (shuningdek, qarang: bidistillyat) — 18 MOm·sm.

Dielektriklarga paraelektriklar ham kiradi. Bular o‘z-o‘zidan qutblanish xossasiga ega bo‘lmagan, harorat oshishi bilan nisbiy dielektrik singdiruvchanligi kamayadigan nochiziqli dielektriklardir (stronsiy, kaliy, kadmiy titanatlari; Kyuri haroratidan yuqoridagi segnetoelektriklar).

Ayrim dielektriklar qiziqarli fizik xossalarni namoyon qiladi. Ularga elektretlar, pyezoelektriklar, piroelektriklar, segnetoelastiklar, segnetoelektriklar, relaksorlar va segnetomagnetiklar.

Qo‘llanilishi

Elektrotexnika materiallarining eng keng sinflaridan biri bo‘lgan dielektriklardan foydalanishda ularning ham passiv, ham faol xossalarini qo‘llash zarurligi aniq namoyon bo‘lgan.

Dielektriklar faqatgina izolyatsiya materiali sifatida ishlatilmaydi.

Passiv xossalari

Dielektrik materiallarning passiv xossalaridan ular elektr izolyatsiyalovchi materiallar va odatiy turdagi kondensatorlarning dielektriklari sifatida ishlatilganda foydalaniladi. Elektr izolyatsiyalovchi materiallar deb elektr zaryadlarining sizib chiqishiga yo‘l qo‘ymaydigan dielektriklarga aytiladi. Ular yordamida elektr zanjirlari bir-biridan yoki qurilmalar, asboblar va apparatlarning tok o‘tkazuvchi qismlari tok o‘tkazmaydigan, ammo elektr o‘tkazuvchi boshqa qismlaridan (korpusdan, «yer»dan) ajratiladi. Bunday hollarda materialning dielektrik singdiruvchanligi muhim rol o‘ynamaydi yoki sxemaga parazit sig‘imlarni kiritmaslik uchun imkon qadar kichik bo‘lishi kerak. Agar material maʼlum sig‘imdagi va eng kichik o‘lchamli kondensatorning dielektrigi sifatida ishlatilsa, boshqa sharoitlar bir xil bo‘lganda, uning dielektrik singdiruvchanligi yuqori bo‘lishi maqsadga muvofiq.

Dielektriklarning faol xossalari

Dielektrik xossalari berilgan kuchlanish va tashqi muhit taʼsiriga bog‘liq bo‘lgan faol dielektriklarga segnetoelektriklar, pyezoelektriklar, piroelektriklar, elektrolyuminoforlar, lazer texnikasida nurlatkich va zatvorlar uchun ishlatiladigan materiallar, elektretlar va boshqalar kiradi.

Havolalar

Adabiyotlar

  • Poplavko Yu. M. Dielektriklar fizikasi.  — Kiyev: Vishcha shkola, 1980. — 400 bet  — (Oliy o‘quv yurtlari uchun o‘quv qo‘llanma).
  • Rez I. S., Poplavko Yu. M. Dielektriklar. Elektronikadagi asosiy xossalari va qo‘llanilishi. — M.: Radio i svyaz, 1989. — 288 bet — ISBN 5-256-00235-X.
  • Bogoroditskiy N. P., Volokobinskiy Yu. M., Vorobyov A. A., Tareyev B. M. Dielektriklar nazariyasi.  — M.–L.: Energiya, 1965. — 344 bet — 10 000 nusxa.
  • Oreshkin P. T. Yarimo‘tkazgichlar va dielektriklar fizikasi. — M.: Visshaya shkola, 1977. — 448 bet — 22 000 nusxa.
  • Gorelik S. S., Dashevskiy V. Ya. Yarimo‘tkazgichlar va dielektriklar materialshunosligi. — M., Metallurgiya, 1988. — 574 bet.
  • Kiselyov V. F. Yarimo‘tkazgichlar va dielektriklarda sirt hodisalari. — M., Nauka, 1970. — Adadi 7800 nusxa. — 399 bet.
  • Florenskiy P. A. Dielektriklar va ularning texnikada qo‘llanilishi. 1-qism : Dielektriklarning umumiy xossalari. — M.: R. I. O. GLAVELEKTRO VSNX. 1924.
  • Keng taqiqlangan zonali nostexiometrik oksid dielektriklarda radiatsiya taʼsirida yuzaga keladigan jarayonlar / S. V. Nikiforov, V. S. Kortov. — Moskva : Texnosfera, 2017. — 271 bet. — (Fizika va texnika olami); ISBN 978-5-94836-490-2
  • Tartibsiz qutbli dielektriklar fizikasiga kirish : o‘quv qo‘llanma / S. A. Gridnev, L. N. Korotkov; — Voronej : Voronej davlat texnika universiteti, 2003. — 199 bet.
  • Metastabil elektr qutblanishiga ega dielektriklar : o‘quv qo‘llanma / S. A. Gridnev; — Voronej : Voronej davlat texnika universiteti, 2005. — 117 bet.