Реферат: Поляризація діелектричних матеріалів та їх діелектрична проникність
1. Загальні відомості про будову речовини
Види зв’язку
Всі речовини – газоподібні, рідинні та тверді – побудовані з атомів та молекул. Основними елементарними частками атомів є протони, нейтрони та електрони. Ядро атома складається з протонів та нейтронів, а електрони заповнюють його оболонки. Іони це атоми або групи атомів, які втратили або приєднали електрони. Молекула це найменша частина речовини, що зберігає її хімічні властивості. В склад молекул може входити різне число атомів. Так, наприклад гелій – неон, аргон це гази, що мають одноатомні молекули; водень, кисень, азот – мають двоатомні молекули. В залежності від будови зовнішніх електронних оболонок атомів, між останніми існують різні види зв’язку.
Ковалентний зв’язок – виникає при об’єднанні електронів двома сусідніми атомами.
Якщо двоатомна молекула складається з атомів одного елемента (Н2 , N2 ,Сl2 ) , то електронна пара в однаковій мірі належить обом атомам. В цьому випадку молекулу та існуючий в ній ковалентний зв’язок називають неполярним або нейтральним. В таких молекулах центри однакових за величиною та протилежних за знаком зарядів в просторі співпадають. Якщо ж двоатомна молекула складається з атомів різних елементів, електронна пара може бути зміщена до одного з атомів. В таких випадках ковалентний зв’язок називають полярним, а молекули з полярним зв’язком, у яких центри протилежних за знаком зарядів у просторі не співпадають і знаходяться на деякій відстані один від одного - полярними або дипольними.
Ковалентний зв’язок може існувати, як в молекулах так і в атомах, які створюють кришталеву решітку (алмаз, кремній, германій). Іонний зв’язок – визначається силами електростатичного притягання між позитивними та негативними іонами. Прикладом є галогени лужних металів, які мають високу механічну міцність (хлористий натрій, хлористий цезій). Металевий зв’язок спостерігається між атомами в металах. Атоми металів здатні віддавати зовнішні електрони, перетворюючись в позитивні іони, або їх приєднувати, перетворюючись в нейтральні атоми. Таким чином, метал можна розглядати як систему (кришталеву решітку) з позитивних іонів, що знаходяться в середовищі вільних колективізованих електронів. Наявність вільних електронів пояснює електричну та теплову провідність металів. Зв’язок між позитивною решіткою та негативними електронами обумовлює монолітність металу.
 |
Рис. 1. Схематичне зображення двоатомної молекули з ковалентним зв’язком
Полярна молекула характеризується дипольним моментом:
,
де q – абсолютне значення заряду 2∙10 –19 [Кл], l -відстань між зарядами (2-5)∙10 –10 [м], тому дипольний момент складає десь 10 –30 ÷ 5∙10 –29 [Кл∙м].
Молекулярний зв’язок – (зв’язок Ван-дер-Ваальса) виникає між молекулами в яких існує внутрішній ковалентний зв’язок. Зв’язок забезпечується узгодженим рухом валентних електронів в сусідніх молекулах. Прикладом є парафін з низькою температурою плавлення.
Класифікація речовин за їх електричними властивостями. Всі речовини в залежності від їх електричних властивостей поділяють на провідникові матеріали, діелектрики та напівпровідники.
Умовне зображення енергетичної діаграми має вигляд:
Звичайно зображають тільки другу частину діаграми:
Провідникові матеріали
Різницю між ними наглядно можна зобразити за допомогою енергетичних діаграм. В основі енергетичних діаграм лежить дослідження спектру речовини, що знаходиться в газоподібному вигляді, коли атоми розташовані на відносно великій відстані один від одного. В спектрі видно, що для атомів кожної речовини існують певні спектральні лінії. Це говорить про наявність різних енергетичних рівнів для різних атомів.
Особливості:
1. Багато вільних електричних зарядів
2. Відсутня заборонена зона.
3. Малий питомий опір ρ = 10 –6 ÷ 10 –3 [Ом ∙ см].
4. З ростом температури електричний опір збільшується.
5. Виникаюче електричне поле зникає миттєво, якщо його не підтримувати ззовні.
6. Змінюється рухливість електронів.
7. Концентрація електронів є постійною.
Ізоляційні матеріали, діелектрики
Особливості:
1. Вільних електричних зарядів немає.
2. Велика величина забороненої зони DWзз ≥ 10 еВ
--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--