금속과 유전체—차이점이 무엇입니까?

궤조

금속의 원자가 전자는 원자에 약하게 결합되어 있습니다. 금속 증기에서 금속 원자가 응축되어 액체 또는 고체 금속을 형성할 때 외부 전자는 더 이상 개별 원자에 구속되지 않고 체내에서 자유롭게 이동할 수 있습니다.

이러한 전자는 잘 알려진 금속의 중요한 전도성을 담당하며 전도 전자라고 합니다.

원자가 전자가 제거된 금속 원자, 즉 양이온이 결정 격자를 구성합니다.

결정 격자에서 이온은 격자 사이트라고 하는 평형 중첩 주위에서 혼돈 진동을 수행합니다. 이러한 진동은 격자의 열 운동을 나타내며 온도가 증가함에 따라 증가합니다.

금속에 전기장이 없는 전도 전자는 초당 수천 킬로미터 정도의 속도로 무작위로 움직입니다.

금속 와이어에 전압이 가해지면 전도 전자는 카오스 운동을 약화시키지 않고 와이어를 따라 전기장에 의해 상대적으로 천천히 이동합니다.

이 편차로 인해 모든 전자는 혼란스러운 속도 외에도 작은 속도의 정렬된 이동(예를 들어 초당 밀리미터 정도)을 얻습니다. 이 약하게 정렬된 k의 움직임은 전선의 전류.

유전체

이름을 붙인 다른 물질과는 상황이 완전히 다릅니다. 절연체 (물리학 용어로 - 유전체). 유전체에서 원자는 금속에서와 같은 방식으로 평형에 대해 진동하지만 전자를 완전히 보완합니다.

유전체 원자의 외부 전자는 원자에 강하게 결합되어 있어 분리가 쉽지 않습니다. 이렇게 하려면 유전체의 온도를 상당히 높이거나 원자에서 전자를 제거할 수 있는 일종의 강렬한 방사선에 노출시켜야 합니다. 일반적인 상태에서는 유전체에 전도 전자가 없으며 유전체는 전류를 전달하지 않습니다.

대부분의 유전체는 원자가 아니라 분자 결정 또는 액체입니다. 이것은 격자 사이트가 원자가 아니라 분자임을 의미합니다.

많은 분자는 두 그룹의 원자 또는 단지 두 개의 원자로 구성되며, 그 중 하나는 전기적으로 양수이고 다른 하나는 음수입니다(이것을 극성 분자라고 함). 예를 들어, 물 분자에서 두 수소 원자는 모두 양의 부분이고 수소 원자의 전자가 대부분의 시간 동안 회전하는 산소 원자는 음입니다.

크기는 같지만 부호가 반대인 두 전하는 서로 아주 작은 거리에 위치하여 쌍극자라고 합니다. 극성 분자는 쌍극자의 예입니다.

분자가 반대로 하전된 이온(하전된 원자)으로 구성되지 않은 경우, 즉 극성이 아니고 쌍극자를 나타내지 않으면 전기장의 작용 하에서 쌍극자가 됩니다.

전계는 분자 (예 : 핵)의 구성에 포함 된 양전하를 한 방향으로, 다른 방향으로 음전하를 끌어 당기고 밀어내어 쌍극자를 만듭니다.

이러한 쌍극자는 탄성이라고 합니다. 필드는 쌍극자를 스프링처럼 늘립니다. 비극성 분자가 있는 유전체의 거동은 극성 분자가 있는 유전체의 거동과 거의 다르지 않으며 유전체 분자가 쌍극자라고 가정합니다.

유전체 조각이 전기장에 배치되면, 즉 전하를 띤 물체가 유전체로 이동합니다. 예를 들어 양극 기어가 있으면 쌍극자 분자의 음이온이 이 전하로 끌어당겨집니다. 양이온은 반발됩니다. 따라서 쌍극자 분자는 회전합니다. 이 회전을 오리엔테이션이라고 합니다.

배향은 모든 유전체 분자의 완전한 회전을 나타내지 않습니다. 주어진 시간에 무작위로 취한 분자는 필드를 향하게 될 수 있으며 평균 수의 분자만 필드에 대해 약한 배향을 갖습니다(즉, 더 많은 분자가 반대 방향보다 필드를 향하고 있음).

배향은 열 운동(평형 위치 주변의 분자의 혼란스러운 진동)에 의해 방해를 받습니다. 온도가 낮을수록 주어진 장으로 인해 분자의 배향이 더 강해집니다. 반면에, 주어진 온도에서 배향은 당연히 필드가 더 강합니다.

유전체 분극

양전하를 향하는 표면에서 유전체 분자의 방향의 결과로 쌍극자 분자의 음의 끝이 나타나고 반대쪽 표면의 양의 끝이 나타납니다.

유전체 표면에는 전하… 이러한 전하를 분극 전하라고 하며, 그 발생을 유전 분극 과정이라고 합니다.

위에서 다음과 같이 분극은 유전체의 종류에 따라 방향성(기성 쌍극자 분자가 배향됨)과 변형 또는 전자 변위 분극(전기장에서 분자가 변형되어 쌍극자가 됨)이 될 수 있습니다.

분극 전하가 유전체 내부가 아닌 유전체 표면에만 형성되는 이유는 무엇입니까? 이것은 유전체 내부에서 쌍극자 분자의 양극 및 음극 끝이 단순히 상쇄된다는 사실에 의해 설명됩니다. 보상은 불균질 유전체뿐만 아니라 유전체의 표면이나 두 유전체 사이의 계면에서만 없을 것입니다.

유전체가 분극되어 있다고 해서 전하를 띤다는 의미는 아닙니다. 즉, 전체 전하를 가집니다. 분극이 있으면 유전체의 총 전하는 변하지 않습니다. 그러나 외부에서 일정 수의 전자를 전달하거나 일정 수의 자체 전자를 취함으로써 유전체에 전하를 부여할 수 있습니다. 첫 번째 경우 유전체는 음전하를 띠고 두 번째 경우에는 양전하를 띤다.

이러한 전기화는 예를 들어 다음에 의해 생성될 수 있습니다. 마찰에 의해… 유리 막대를 실크에 문지르면 막대와 실크는 반대 전하(유리-양극, 실크-음성)로 대전됩니다.이 경우 특정 수의 전자가 유리 막대에서 선택됩니다(유리 막대의 모든 원자에 속하는 총 전자 수의 매우 작은 부분).

그래서, 금속 및 기타 도체 (예: 전해질) 전하는 체내에서 자유롭게 이동할 수 있습니다. 반면에 유전체는 전도하지 않으며 그 안에서 전하는 거시적(즉, 원자와 분자의 크기에 비해 큰) 거리를 이동할 수 없습니다. 전기장에서 유전체는 분극화됩니다.

유전체 분극 주어진 재료에 대한 특정 값을 초과하지 않는 전계 강도는 전계 강도에 비례합니다.

그러나 전압이 증가함에 따라 분자 내 다른 부호의 기본 입자를 결합하는 내부 힘은 이러한 입자를 분자 내에 유지하기에 불충분해집니다. 그런 다음 분자에서 전자가 방출되고 분자가 이온화되고 유전체가 절연 특성을 잃습니다. 절연 파괴가 발생합니다.

절연 파괴가 시작되는 전계 강도의 값을 항복 기울기라고 합니다. 유전체 강도.