Электростатикалық өріс

Жоспар:

1. Электростатикалық өріс
2. Диэлектрик
3. Өткізгіштер
4. Электр сыймдылық

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Электростатикалық өріс электр зарядтардан пайда болып уақыт бойынша өзгермейтін өріс. Қозғалмайтын электр зарядтарының тудыратын өрісі уақыт бойынша өзгермейді және электрстатикалық өріс деп аталады

Диэлектрик (dielectric) — поляризацияға қабілеттілігі негізгі электрлік қасиеті болып табылатын, металлдар мен шалаөткізгіштерге қарағанда электр тогын нашар өткізетін, үлестік электр кедергісі өте үлкен (j = 10^6/10^16 Ом • м) қатты, сұйық және газ тәріздес заттар. Газ тәрізді диэлектриктер туралы негізгі мәліметтер Газ тәрізді диэлектриктерге барлық газдар және ауа жатады. Көптеген газдарды газ толтырылған конденсаторларда, жоғары кернеуліктегі ауа ажыратқыштарда және басқа электртехникалық қондырғыларда диэлектриктер ретінде қолданады. Ауа барлық электрлік қондырғыларды айнала қоршайды және диэлектрик сияқты олардың жұмысының сенімділігін анықтайды. Сол сияқты, фарфорлы немесе әйнекті изоляторлар көмегімен діңгекке бекітілген жоғары кернеуліктегі электрбергіш сым тораптары бір-бірінен ауа қатпарымен оқшауланған. Кейде ауа қатпарында ашық күлгін жарық - электрлік тәж бақыланады. Электрлік тәж ауаның электризоляциялық қасиеттерінің нашарлауы барысында немесе жоғары кернеуде ауаның әрекет етуі барысында пайда болады және энергияның шығынына әкеледі. Бұл құбылыспен күресу қажет. Әсіресе, жұмыстың жарамсыз жағдайында қатты изоляцияның ішінде газды қосылғыштар (ауа көпіршіктері) пайда болады. Көптеген газдардың диэлектрлі өткізгіші 1-ге жақын, ал қатты диэлектриктердікі 2-8-ге дейінгі аралықта. Мұның нәтижесінде қатты изоляция ішіндегі газды қосылғыштар кернеулер әсерінде болады, бүл олардың иондалуына әкеледі, яғни, электрлік зарядталған бөлшектер көп түзіледі. Бұл изоляцияда тесіктің пайда болуына және электрлі машиналардың, аппараттың, кабельдің істен шығуына әкеледі. Қатты немесе сұйық диэлектриктердің ішіндегі газды қосылғыштарда жергілікті тесік пайда болуын жартылай разряд деп атайды. Қалыпты жұмыс жағдайында газ тәрізді диэлектриктердің өте аз өткізгіштігі және диэлектрлік шығындары болады Сұйық диэлектриктер туралы негізгі мәліметтер Сұйық диэлектриктерді электртехникалық қондырғыларда кең қолданады. Олармен күш трансформаторларының ішкі кеңістігін толтырады. Электрқұралдарға вакуум астында құйылатын сұйық диэлектриктер оралмалардың кеуекті изоляциясын жақсы сіңіреді. Сонымен қатар сұйык диэлектриктер жылу өткізгіш орта рөлін атқарады. Трансформатордағы изоляциялық май орамаларда қыздырылады, кейіннен трансформатор багының суық қабырғаларына өтіп, оларға алынған жылуды береді. Майлы ажыратқыштарда сұйық диэлектрик тек ток өткізуші бөлшектерді оқшаулап қана қоймай, сонымен бірге электрлік доғаны сөндіретін орта рөлін де атқарады.

Сұйық диэлектриктер ретінде мұнайлы электризоляциялық майлар кең тарап отыр, олар үш топқа бөлінеді.

1. Трансформаторлар  және жоғары вольтті ажыратқыштар  үшін. 2.Конденсаторлардың қағаз  изоляциясын сіңдіру үшін. 3. Жоғары  вольтті кабельдер үшін.

Синтетикалық майларды сирек қолданады:

1.Совол. 2.Совтал. 3.Кремний  органикалық сұйықтықтар.

Сұйық диэлектриктердің электрлік өткізгіштігі ондағы иондардың орын ауыстыруында, олар диссоциация нәтижесінде пайда болады. Эксплуатациядағы ластанған сұйық диэлектриктер, ионды электрлік өткізгіштен басқа коллоидқа ие. Сұйық диэлектриктердің электрлік беріктігі ондағы судың коллоидты бөлшектеріне байланысты. Электрлі күш әсерінен судың зарядталған бөлшектері немесе қара майлы заттар тізбек түрінде құрылады. Судың коллоидты бөлшектеріне қарай газ көпіршіктері де жүреді. Бұл жағдайда диэлектриктің тесілуі газ каналында жүреді. Сұйық диэлектриктердің электрлі сипаттамаларын арттыру үшін оны түрлі ластанудан және ылғалдан тазалайды, сондай-ақ газсыздандырады.

Әрбір диэлектрик үшін диэлектрикті ойып-тесетін сыртқы электр өрісі кернеулігінің шектік мәні бар.Поляризация түріне қарай диэлектрик екі топқа бөлінеді: активті және пассивті. Активті диэлектриктерге сегнетоэлектриктер, пъезоэлектриктер мен электриктер жатады. Қалған диэлектрик пассивті деп аталады

Өткізгіштер – электр тогын өткізетін және еркін (бос) зарядтары (электрондар, иондары) бар заттар. Бұларға металдар жатады.

Өткізгіш ішіндегі электрондарға  күш әсер еткендіктен −   тең болғанша қысқа мерзімді ток пайда болады. сыртқы өріс кернеулігі,  зарядтардың қайта бөлініп орналасуы кезінде туатын кернеулік.

 

 

Диэлектрик - электр тогын өткізбейтін, байланысқан зарядтары бар заттар. Бейтарап атомдардағы электр зарядтары (зарядталған бөлшектер: электрондар мен ядролар) бір-бірімен байланысқан болады да, заттың бүкіл көлемінде, өткізгіштердегі еркін зарядтар сияқты өріс әсерінен орын ауыстыра алмайды.

 

 

Полярлы диэлектриктер	Полярсыз диэлектриктер

	Электр өрісінде диполдар күш сызықтары бойымен бағдарланады. Диэлектриктерполяризацияланады. Байланысқан зарядтар диэлектрик ішінде сыртқы электр өрісін әлсірететін өріс туғызады.		Күш сызықтардың бойымен бағдарланған дипольдар түзіледі. Диэлектриктер поляризацияланады

 ішкі   өріс тудырады   өткізгіш ішінде өріс әлсірейді.

Заттың диэлектрик өтімділігі

-вакуумдегі электр өрісінің кернеулігі диэлектрик ішіндегі электр өрісінің кернеулігі.

Диэлектрик ішінде электр өрісінің кернеулігі қанша есе азайғанын көрсетеді.

 

Өткізгіштер– электр тогын жақсы өткізетін, электр өткізгіштігі жоғары (меншікті кедергісі r=1/s төмен) заттар. Жақсы өткізгіштерге меншікті кедергісі (>104 – 106 ОмLсм-1) заттар жатады. Меншікті кедергісі r>108 Ом•см заттар диэлектриктер деп аталады, меншікті кедергісі аралық мәнге тең заттарды шалаөткізгіштер дейді. Өткізгіштерге металдар, электролиттер және плазма жатады. Металдарда электр зарядын тасымалдаушылар – квазиеркін электрондар, электролиттерде – оң және теріс иондар, плазмада – еркін электрондар мен иондар. Металдар мен ток өткізетін көміртекті кейде 1-текті өткізгіштер, электролиттерді – 2-текті өткізгіштер деп атайды. Заттың өткізгіштігі температура/температураға және басқа бірқатар факторларға байланысты болғандықтан оның өткізгіш болуы немесе болмауы шартты нәрсе. Өте төмен температураларда металдардың көбі және кейбір шалаөткізгіштер асқын өткізгіштерге айналады; қ. Асқын өткізгіштер.

Электр Сыйымдылық – өткізгіштің немесе өткізгіштер жүйесінің электр зарядтарын жинау және ұстап тұру қабілетін сипаттайтын физикалық шама. Өткізгіштің (жеке оқшау өткізгіштің) электрлік сыйымдылығы – өткізгіштен шексіз қашықтықта орналасқан нүктенің электр потенциалы нөлге тең деп қабылданған және басқа барлық өткізгіштер шексіз қашықтықта орналасқан деп ұйғарған жағдайда (жеке оқшау өкізгіш деп аталады) өткізгіш зарядының (Q) оның электр потенциалы (U) қатынасына тең скаляр шама:

С = Q/U.

Жеке оқшау өткізгіш үшін электр сыйымдылық өткізгіштің өлшемдеріне, пішініне, сондай-ақ оқшаулаушы ортаның диэлектрикөтімділігіне (ɛr) тәуелді болады. Екі өткізгіш арасындағы электрлік сыйымдылық (екі өткізгіштің өзара электрлік сыйымдылығы) – өткізгіштер зарядтарының мәндері бірдей, ал таңбалары қарама-қарсы болған жағдайда және басқа барлық өткізгіштер шексіз қашықтықта орналасқан кезде өткізгіштің біріндегі зарядтың абсолюттік мәнінің осы екі өткізгіштің электр потенциалдары айырымыныңқатынасына тең скаляр шама:

С = Q/(ɸ1–ɸ2).

Екі өткізгіштің өзара электр сыйымдылығы олардың өлшемдеріне, пішіндеріне, өзара орналасуына және олардың арасындағы ортаның диэлектрик өтімділігіне (ɛr) тәуелді болады. Электрлік сыйымдылық тың бірліктердің халықаралық жүйесіндегі өлшем бірлігі – фарад (Ф). Электрлік сыйымдылықты өлшеу үшін сыйымдылық өлшеуіштерді пайдаланады.