Un artículo sobre dieléctricos. Este artículo reúne materiales de una variedad de libros y tutoriales de ingeniería eléctrica. Se describen la estructura molecular, el momento eléctrico de los dieléctricos. Un dieléctrico es una sustancia cuya principal propiedad eléctrica es la capacidad de polarizar en un campo eléctrico.
Un rasgo característico de los dieléctricos es la presencia de cargas positivas y negativas fuertemente acopladas en las moléculas que componen la sustancia. De los tipos existentes de enlaces para dieléctricos utilizados en ingeniería eléctrica y radioeléctrica, los más típicos son covalentes no polares, covalentes polares u homeopolares, iónicos o heteropolares, donante-aceptor. Las fuerzas de conexión determinan no solo la estructura y las propiedades básicas de una sustancia, sino también la presencia en ella de momentos eléctricos orientados caótica u ordenadamente en volúmenes micro o macroscópicos de una sustancia.
El momento eléctrico aparece en un sistema de dos cargas eléctricas de igual magnitud y opuestas en signo ± q, ubicadas a una cierta distancia l una de la otra, y está determinada por la razón? = ql.
Este sistema de cargas se suele llamar dipolo, y una molécula formada por este sistema de cargas se llama dipolo.
Enlace covalente
surge cuando los átomos se combinan en moléculas, como resultado de lo cual los electrones de valencia se socializan y la capa externa de electrones se complementa a un estado estable.
Las moléculas con un enlace no polar covalente surgen cuando se combinan átomos del mismo nombre, como H2, O2, Cl2, C, S, Si, etc. y tener una estructura simétrica. Como resultado de la coincidencia de los centros de cargas positivas y negativas, el momento eléctrico de la molécula es cero, la molécula no es polar y la sustancia (dieléctrica) no es polar.
Si las moléculas con un enlace covalente se forman a partir de átomos diferentes debido al intercambio de pares de electrones de valencia, por ejemplo, H2O, CH4, CH3Cl, etc., entonces la ausencia o presencia de un momento eléctrico dependerá de la disposición mutua de los átomos. en relación con los demás. Con una disposición simétrica de átomos y, por tanto, coincidencia de centros de carga, la molécula será apolar. Con una disposición asimétrica debido al desplazamiento de los centros de cargas a cierta distancia, surge un momento eléctrico, la molécula se llama polar y la sustancia (dieléctrica) es polar. Los modelos estructurales de moléculas polares y no polares se muestran en la siguiente figura.
Independientemente de si se trata de un dieléctrico polar o no polar, la presencia de un momento eléctrico en las moléculas provoca la aparición de un campo eléctrico intrínseco en cada volumen microscópico de una sustancia. Con una orientación caótica de los momentos eléctricos de las moléculas debido a su compensación mutua, el campo eléctrico total en el dieléctrico es cero. Si los momentos eléctricos de las moléculas están orientados predominantemente en una dirección, entonces el campo eléctrico surge en todo el volumen de la sustancia.
Este fenómeno se observa en sustancias con polarización espontánea (espontánea), en particular, en ferroeléctricos.
Vínculos iónicos y de donante-aceptor
surgen cuando una sustancia se forma a partir de átomos diferentes. En este caso, el átomo de un elemento químico se rinde y el otro une o captura un electrón. Como resultado, se forman dos iones, entre los cuales surge un momento eléctrico.
Así, según la estructura de las moléculas, los dieléctricos se pueden dividir en tres grupos:
- dieléctricos no polares, cuyo momento eléctrico de las moléculas es igual a cero;
- dieléctricos polares, cuyo momento eléctrico de las moléculas es distinto de cero;
- dieléctricos iónicos, en los que se produce un momento eléctrico entre los iones de los elementos químicos que componen la sustancia.
La presencia de momentos eléctricos en los dieléctricos, independientemente de las razones de su aparición, determina su propiedad principal: la capacidad de polarizar en un campo eléctrico.
