Um artigo sobre dielétricos. Este artigo reúne materiais de uma variedade de livros e tutoriais de engenharia elétrica. A estrutura molecular e o momento elétrico dos dielétricos são descritos. Um dielétrico é uma substância cuja propriedade elétrica principal é a capacidade de polarizar em um campo elétrico.
Uma característica dos dielétricos é a presença de cargas positivas e negativas fortemente acopladas nas moléculas que compõem a substância. Dos tipos existentes de ligação para dielétricos usados em engenharia elétrica e de rádio, os mais típicos são covalente apolar, covalente polar ou homeopolar, iônico ou heteropolar, doador-aceitador. As forças de conexão determinam não apenas a estrutura e as propriedades básicas de uma substância, mas também a presença nela de momentos elétricos orientados de forma caótica ou ordenada em volumes micro ou macroscópicos de uma substância.
O momento elétrico aparece em um sistema de duas cargas elétricas de igual magnitude e opostas em sinal ± q, localizadas a uma certa distância l uma da outra, e é determinado pela razão? = ql.
Esse sistema de cargas é geralmente chamado de dipolo, e uma molécula formada por esse sistema de cargas é chamada de dipolo.
Ligação covalente
surge quando os átomos se combinam em moléculas, como resultado do qual os elétrons de valência são socializados e a camada externa do elétron é suplementada a um estado estável.
Moléculas com uma ligação não polar covalente surgem quando átomos de mesmo nome, como H2, O2, Cl2, C, S, Si, etc. são combinados. e têm uma estrutura simétrica. Como resultado da coincidência dos centros de cargas positivas e negativas, o momento elétrico da molécula é zero, a molécula é apolar e a substância (dielétrica) é apolar.
Se as moléculas com uma ligação covalente são formadas a partir de átomos diferentes devido ao compartilhamento de pares de elétrons de valência, por exemplo, H2O, CH4, CH3Cl, etc., então a ausência ou presença de um momento elétrico dependerá do arranjo mútuo de átomos em relação uns aos outros. Com um arranjo simétrico de átomos e, portanto, coincidência de centros de cargas, a molécula será apolar. Com um arranjo assimétrico devido ao deslocamento dos centros de cargas a uma certa distância, surge um momento elétrico, a molécula é chamada de polar e a substância (dielétrica) é polar. Modelos estruturais de moléculas não polares e polares são mostrados na figura abaixo.
Independentemente de se tratar de um dielétrico polar ou apolar, a presença de um momento elétrico nas moléculas leva ao aparecimento de um campo elétrico intrínseco em cada volume microscópico de uma substância. Com uma orientação caótica dos momentos elétricos das moléculas devido à sua compensação mútua, o campo elétrico total no dielétrico é zero. Se os momentos elétricos das moléculas são orientados predominantemente em uma direção, o campo elétrico surge em todo o volume da substância.
Esse fenômeno é observado em substâncias com polarização espontânea (espontânea), em particular, em ferroelétricos.
Ligações iônicas e doador-aceitador
surgem quando uma substância é formada por átomos diferentes. Nesse caso, o átomo de um elemento químico desiste e o outro anexa ou captura um elétron. Como resultado, dois íons são formados, entre os quais surge um momento elétrico.
Assim, de acordo com a estrutura das moléculas, os dielétricos podem ser divididos em três grupos:
- dielétricos não polares, cujo momento elétrico das moléculas é igual a zero;
- dielétricos polares, cujo momento elétrico das moléculas é diferente de zero;
- dielétricos iônicos, nos quais ocorre um momento elétrico entre os íons dos elementos químicos que compõem a substância.
A presença de momentos elétricos em dielétricos, independentemente das razões de sua ocorrência, determina sua propriedade principal - a capacidade de polarizar em um campo elétrico.
