Dielektriklerin Polarizasyonu ve Bozulma Voltajları

Bilim ve Mühendislik

Dielektriklerin Polarizasyonu ve Bozulma Voltajları

Dielektriklerin Polarizasyonu ve Bozulma Voltajları

İhmal edilebilir elektrik iletkenliğine sahip maddelere (gövdelere) dielektrik veya yalıtkan denir. Dielektrikler veya iletken olmayanlar, elektrik mühendisliğinde kullanılan ve pratik amaçlar için önemli olan büyük bir madde sınıfını temsil eder. Elektrik devrelerini yalıtmanın yanı sıra, yapıldıkları malzemelerin hacminin ve ağırlığının daha iyi kullanılmasını sağlayan elektrikli cihazlarla iletişim kurmaya yararlar.

Dielektriklerin Özellikleri ve Avantajları

Tüm toplama durumlarındaki maddeler dielektrik olabilir. Örneğin; gaz halinde, sıvı ve katı halde. Bunların yanı sıra, gaz halindeki dielektrikler, hava, karbondioksit ve hidrojen hem normal hem de sıkıştırılmış durumlarda pratikte kullanılır. Bu gazların tümü neredeyse sonsuz büyük bir dirence sahiptir. Gazların elektriksel özellikleri izotropiktir. Sıvı maddelerden, kimyasal olarak saf su, birçok organik madde, doğal ve yapay yağlar (trafo yağı , sovol, vb.)

Sıvı dielektrikler ayrıca izotropik özelliklere sahiptir. Bu maddelerin yüksek yalıtım özellikleri saflığa bağlıdır. Örneğin, transformatör yağının yalıtım özellikleri nem havadan emildiğinde azalır. Pratikte en yaygın kullanılan katı dielektriklerdir. Bunlar arasında inorganik (porselen, kuvars, mermer, mika, cam vb.) Ve organik (kağıt, kehribar, kauçuk, çeşitli yapay organik maddeler) kökenli maddeler bulunur.

Bu maddelerin çoğu, yüksek elektriksel ve mekanik özelliklerle karakterize edilir ve iç ve dış mekan kullanımı için tasarlanmış elektrikli cihazları izole etmek için kullanılır. Bir çok madde yüksek yalıtım özelliklerini sadece normalde değil, aynı zamanda yüksek sıcaklıklarda da (silikon, kuvars, organosilikon bileşikleri) tutar. Katı ve sıvı dielektrikler, iyi bir dielektrik özünürlüğünün yaklaşık 10 15 – 10 16 ohm x m olması nedeniyle belirli miktarda serbest elektrona sahiptir. Bazı koşullar altında, dielektriklerde, moleküller iyonlara ayrılır (örneğin, yüksek sıcaklığın etkisi altında veya güçlü bir alanda), bu durumda, dielektrikler yalıtım özelliklerini kaybeder ve iletken olurlar.

Dielektrikler polarizasyon özelliğine sahiptir ve elektrostatik alan bunlarda uzun süre dayanabilir. Tüm dielektriklerin ayırt edici bir özelliği, sadece dielektrik boyunca serbestçe hareket eden az sayıda elektronun varlığından belirlenen elektrik akımının geçişine karşı büyük bir direnç sağlamakla kalmaz, aynı zamanda polarizasyon olarak adlandırılan bir elektrik alanın etkisi altındaki özelliklerinde bir değişikliktir. Dielektrikte kutuplaşma elektrik alanı üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Dielektriklerin elektriksel uygulamada kullanılmasının ana örneklerinden biri, elektrikli cihazların elementlerinin topraktan ve birbirlerinden izole edilmesidir; bu nedenle, yalıtımın bozulması elektrik tesisatlarının normal çalışmasını engelleyerek kazalara neden olur.

Bundan kaçınmak için, elektrik makinelerinin ve tesislerin tasarımında, tek tek elemanların yalıtımı, bir yandan alan kuvvetinin dielektriklerde hiçbir yerde elektrik kuvvetini aşmayacağı ve bir yandan da yalıtımın cihazların ayrı bölümlerinde mümkün olduğu kadar kullanılması için seçilmiştir. Bunu yapmak için öncelikle elektrik alanının cihaza nasıl dağıldığını bilmeniz gerekir. Daha sonra uygun malzemelerin ve bunların kalınlıklarının seçimi yukarıdaki sorunu tatmin edici bir şekilde çözebilir.

Dielektriklerin Polarizasyonu ve Bozulma Voltajları

Dielektrik Polarizasyon Nedir?

Bir elektrik alan bir vakumda oluşturulursa, o zaman alan kuvveti vektörünün verilen bir noktadaki büyüklüğü ve yönü yalnızca alanı oluşturan yüklerin büyüklüğüne ve konumuna bağlıdır. Alan herhangi bir dielektrikte oluşturulursa, o zaman ikincisinin moleküllerinde, elektrik alanını etkileyen fiziksel işlemler meydana gelir. Elektrik alan kuvvetlerinin etkisi altında, yörüngedeki elektronlar, alanın tersi yönünde yer değiştirir. Sonuç olarak, daha önce nötr moleküller çekirdeğin eşit yükü ve yörüngede elektron olan dipol haline gelir. Bu olguya dielektrik kutuplaşma denir. Alan kaybolduğunda yer değiştirme de kaybolur. Moleküller tekrar elektriksel olarak nötr hale gelir. Polarize moleküller; dipoller, yönleri ana (dış) alanın tersi yönde olan kendi elektrik alanını yaratır, dolayısıyla ana alana eklendiğinde ilave alan onu zayıflatır.

Dielektrik ne kadar güçlüyse polarize edilir, sonuçtaki alan o kadar zayıf olur, ana alanı oluşturan aynı yükler için her noktadaki yoğunluğu azalır ve bu nedenle bu dielektrik dielektrik sabiti daha büyüktür. Dielektrik alternatif bir elektrik alanında ise, elektronların yer değiştirmesi de değişken hale gelir. Bu işlem parçacık hareketinin artmasına ve sonuç olarak dielektrikin ısınmasına neden olur. Elektrik alanı ne kadar sıklıkla değişirse, dielektrik o kadar ısınır. Uygulamada, bu fenomen ıslak malzemeleri kurutmak için veya yüksek sıcaklıklarda meydana gelen kimyasal reaksiyonları elde etmek için kullanılır.