Mavzu: Dielektriklarda elektr maydon

Dielektriklarning kimyoviy xossalari 2 xil sabablarda aniqlanadi: Materiallar uzoq vaqt ishlaganda chidamli bo‘lishi kerak; tashqi ta’sirlar natijasida yemirilib ketmasligi; korroziyaga chidamli bo‘lishi; har xil qo‘shimchalar (gazlar, suv, kislota, tuz eritmalari v.b.) ta’siriga berilmasligi. Ishlab chiqarishda materiallar kimyo texnologik yo‘llar bilan qayta ishlanadi, yopishtiriladi, laklanadi, eritiladi va xokazo.
Dielektriklarda elektr maydonning xususiyati
Dielektriklarning muhim xususiyatlaridan biri tashqi elektr maydoni ta’sirida qutblanishidir. Qutblanish deganda, dielektriklarda elektr maydon ta’sirida zaryadangan zarralarning fazoviy joylashuvini o‘zgartirish holati tushuniladi. Elektr maydoni ta’sirida bo‘lgan dielektrik 2 vektor qiymat – elektr maydoni kuchlanganligi va qutblanganlik bilan ifodalanadi. Elektr maydon kuchlanganligi zaryadlangan jism yoki zarralarning elektr maydonidagi ta’sir kuchini ifodalaydi. Elektr maydon kuchlanganligi vektorining yo‘nalishi sifatida jism nuqtaviy zaryadining musbat kuch chizig‘i yo‘nalishi qabul qilingan. Qutblanganlik dielektrikning ma’lum bir nuqtasi uchun elektr maydon kuchlanganligiga to‘g‘ri proporsional bo‘ladi.
(4)
bu yerda dielektrik qabulchanlik; - absolyut dielektrik qabulchanlik. P va Ye vektor kattaliklardan tashqari, elektr siljish yoki elektr induksiya dielektrikning berilgan nuqtasida elektr maydoni Ye vektorining elektr doimiysiga ko‘paytmasi bilan shu nuqta qutblanish vektorining geometrik yig‘indisidan iborat bo‘ladi.
(5)
Elektr siljish va elektr maydon kuchlanganligi orasida quyidagicha bog‘lanish bor:
(6)
(4) va (5) taqqoslanib dielektrik singdiruvchanlik va dielektrik qabulchanlik orasidagi bog‘lanish topiladi:
(7)
Ushbu formuladan ma’lumki, barcha moddalarning birdan yuqori bo‘lib, , faqat vakuum uchun k_e=0, binobarin, =1 bo‘ladi.
Kondensator sig‘imini va dielektrik qiymatini aniqlaydigan ifoda dielektrik singdiruvchanlikdir:
(8)
Elektr maydonda joylashgan dielektrikning sifati uning qutblanish mobaynida aniqlanadigan dielektrik singdiruvchanligi qiymati bilan ifodalanadi. Dielektrik qutblanish xususiyatining qiziq tomoni, uning sig‘im qiymatini ifodalashidadir. Agar vakuumli kondensator qoplamalariga kuchlanish bersak, u zaryadlanadi. Bu zaryad qiymati kuchlanish bilan birga kondensator o‘lchamiga, qoplama yuzi va ular orasidagi masofaga bog‘liq bo‘ladi. Kondensator sig‘imi C₀ ifodasi yordamida aniqlanadi. Kondensator qoplamalari o‘rnini o‘zgartirmagan holda vakuumni dielektrik bilan almashtirilsa, dielektrikda qutblanish sodir bo‘ladi. Qoplama yuzasiga yaqin joyda unga qarama–qarshi ishorali zaryad paydo bo‘ladi va natijada qoplamadagi ma’lum miqdordagi zaryadni neytrallaydi. Buning hisobiga qoplamalardagi zaryad miqdori ma’lum qiymat q ga ko‘payishi mumkin, natijada kondensator sig‘imi
(9)
bu sig‘imlarning bir-biriga nisbati (S/C₀= ) materiallarning dielektrik singdiruvchanligini bildiradi. Kondensatorning sig‘imi dielektrikning materialiga, metall qoplamalarining geometrik o‘lchami va uning shakllariga bog‘liqdir. Berilgan shakl va geometrik o‘lchamga ega bo‘lgan kondensatorning sig‘imi dielektrikning qiymatiga to‘g‘ri proporsional. Qoplama yuzlari S va dielektrikning qalinligi h ga teng bo‘lgan yassi kondensator sig‘imi:
(10)
Agar kondensator silindrik shaklda bo‘lsa:
(11)
bu yerda, r₁, r₂ - silindr radiuslari
Agar dielektrikning qiymati qancha katta bo‘lsa, undan yasalgan kondensator sig‘imi shuncha katta bo‘ladi. Shu sababli kondensator ishlab chiqarishda qiymati yuqori bo‘lgan dielektrik olish maqsadga muvofiqdir. Sig‘imi kam bo‘lishi uchun yuqori kuchlanishli va uzun to‘lqinli kabel izolyasiya materialining qiymati kichik qilib olinadi. Dielektrik singdiruvchanlikning eng kichik qiymati vakuum uchun tegishli bo‘lib, unda =1 bo‘ladi. Dielektriklar (gaz, suyuq, agregat holatdagi) ichida eng kichik dielektrik singdiruvchanlik ( ) gazlarda bo‘lib, uning qiymati odatdagi sharoit (muhit harorati 20⁰ C , havo bosimi 760 mm.sim.ust., havoning nisbiy namligi 65%) uchun 1.0006 ga teng. Qolgan izolyasion materillar uchun qiymati birdan yuqoridir.