ไดอิเล็กทริกแบบมีขั้วและไม่มีขั้ว

ตามมุมมองของฟิสิกส์คลาสสิกไดอิเล็กตริกนั้นแตกต่างจากตัวนำโดยพื้นฐานเพราะภายใต้สภาวะปกติไม่มีประจุไฟฟ้าอิสระในตัวมัน ประจุรวมของอนุภาคที่ก่อตัวเป็นไดอิเล็กตริกโมเลกุลเป็นศูนย์ อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ได้หมายความว่าโมเลกุลของสารเหล่านี้ไม่สามารถแสดงคุณสมบัติทางไฟฟ้าได้

ไดอิเล็กตริกเชิงเส้นที่รู้จักกันทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่มใหญ่: ไดอิเล็กตริกแบบมีขั้วและไดอิเล็กตริกแบบไม่มีขั้ว การแบ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากความแตกต่างในกลไกโพลาไรเซชันของโมเลกุลของไดอิเล็กตริกแต่ละประเภท ในความเป็นจริง กลไกโพลาไรเซชันกลายเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการศึกษาทั้งคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของไดอิเล็กตริก และในการศึกษาคุณสมบัติทางไฟฟ้าของไดอิเล็กตริก

ไดอิเล็กทริกแบบไม่มีขั้ว

ไดอิเล็กตริกแบบไม่มีขั้วเรียกอีกอย่างว่าไดอิเล็กตริกที่เป็นกลาง เนื่องจากโมเลกุลของไดอิเล็กตริกเหล่านี้ประกอบขึ้นต่างกันโดยบังเอิญจากจุดศูนย์ถ่วงของประจุลบและประจุบวกที่อยู่ภายในเป็นผลให้ปรากฎว่าโมเลกุลของไดอิเล็กตริกที่ไม่มีขั้วไม่มีโมเมนต์ไฟฟ้าของตัวเองซึ่งมีค่าเท่ากับศูนย์ และในกรณีที่ไม่มีสนามไฟฟ้าภายนอก ประจุบวกและลบของโมเลกุลของสารดังกล่าวจะถูกจัดเรียงอย่างสมมาตร

หากใช้สนามไฟฟ้าภายนอกกับไดอิเล็กตริกที่ไม่มีขั้ว ประจุบวกและลบในโมเลกุลจะถูกแทนที่จากตำแหน่งสมดุลเดิม โมเลกุลจะกลายเป็นไดโพลซึ่งโมเมนต์ไฟฟ้าจะแปรผันตามความแรงของไฟฟ้า ฟิลด์ที่ใช้กับพวกเขาและจะถูกขนานไปกับฟิลด์

ตัวอย่างของไดอิเล็กตริกไม่มีขั้วที่ประสบความสำเร็จในการใช้เป็นวัสดุฉนวนไฟฟ้าในปัจจุบัน ได้แก่ โพลิเอทิลีน โพลิสไตรีน ไฮโดรคาร์บอน น้ำมันฉนวนปิโตรเลียม เป็นต้น นอกจากนี้ ตัวแทนที่สดใสของโมเลกุลไม่มีขั้ว ได้แก่ ไนโตรเจน คาร์บอนไดออกไซด์ มีเทน เป็นต้น นาย.

ไดอิเล็กตริกไม่มีขั้ว เนื่องจากมีค่าแทนเจนต์สูญเสียไดอิเล็กตริกต่ำ จึงถูกใช้อย่างกว้างขวางเป็นไดอิเล็กตริกความถี่สูงในตัวเก็บประจุ เช่น K78-2

ขั้วอิเล็กทริก

ในโพลาร์ไดอิเล็กตริก ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าไดโพลไดอิเล็กตริก โมเลกุลจะมีโมเมนต์ไฟฟ้าของตัวเอง นั่นคือ โมเลกุลของพวกมันมีขั้ว เหตุผลก็คือโมเลกุลของไดอิเล็กตริกแบบมีขั้วมีโครงสร้างที่ไม่สมมาตร ดังนั้นจุดศูนย์กลางมวลของประจุลบและประจุบวกในโมเลกุลของไดอิเล็กตริกดังกล่าวจึงไม่ตรงกัน

หากในโพลิเมอร์ที่ไม่มีขั้ว อะตอมของไฮโดรเจนบางส่วนถูกแทนที่ด้วยอะตอมของธาตุอื่นหรืออนุมูลที่ไม่ใช่ไฮโดรคาร์บอน เราจะได้ไดอิเล็กตริกที่มีขั้ว (ไดโพล) เท่านั้น เนื่องจากสมมาตรจะถูกทำลายอันเป็นผลมาจาก เปลี่ยน. การกำหนดขั้วของสารตามสูตรทางเคมีนั้นนักวิจัยต้องมีแนวคิดเกี่ยวกับโครงสร้างเชิงพื้นที่ของโมเลกุล

เมื่อไม่มีสนามไฟฟ้าภายนอก แกนของไดโพลโมเลกุลจะวางตัวตามอำเภอใจเนื่องจากการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน ดังนั้นประจุไฟฟ้าโดยเฉลี่ยอยู่ที่พื้นผิวของไดอิเล็กตริกและในทุกองค์ประกอบของปริมาตร อย่างไรก็ตาม เมื่อไดอิเล็กตริกถูกนำเข้าสู่สนามภายนอกจะเกิดการวางแนวบางส่วนของโมเลกุลไดโพล ผลก็คือ ประจุที่เชื่อมต่อทางมหภาคแบบไม่มีการชดเชยจะปรากฏบนพื้นผิวของไดอิเล็กตริก

ตัวอย่างของโพลาร์ไดอิเล็กตริก ได้แก่ คลอรีนไฮโดรคาร์บอน อีพอกซีและฟีนอลฟอร์มาลดีไฮด์เรซิน สารประกอบซิลิกอนซิลิกอน เป็นต้น ตัวอย่างเช่นโมเลกุลของน้ำและแอลกอฮอล์เป็นตัวอย่างที่โดดเด่นของโมเลกุลมีขั้ว โพลาร์ไดอิเล็กทริกถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขาต่างๆ ของเทคโนโลยี เช่น เพียโซอิเล็กทริกและเฟอร์โรอิเล็กทริก, ออปติก, ออปติกไม่เชิงเส้น, อิเล็กทรอนิกส์, อะคูสติก ฯลฯ