Per què els dielèctrics no condueixen el corrent

Per respondre a la pregunta "per què un dielèctric no condueix l'electricitat?" sobre l'aparició i existència del corrent elèctric... I després comparem com es comporten els conductors i els dielèctrics en relació a trobar una resposta a aquesta pregunta.

Actual

El corrent elèctric s'anomena moviment ordenat, és a dir, dirigit, de partícules carregades camp elèctric… Així, en primer lloc, l'existència d'un corrent elèctric requereix la presència de partícules carregades lliures capaços de moure's de manera dirigida. En segon lloc, es necessita un camp elèctric per impulsar aquestes càrregues. I, per descomptat, hi ha d'haver un espai determinat en el qual es produeixi aquest moviment de partícules carregades, anomenat corrent elèctric.

Les partícules carregades lliures són abundants en els conductors: en metalls, en electròlits, en plasma. En un conductor de coure, per exemple, aquests són electrons lliures, en un electròlit - ions, per exemple, ions d'àcid sulfúric (hidrogen i òxid de sofre) en una bateria de plom-àcid, en plasma - ions i electrons, són els que es mouen durant una descàrrega elèctrica en un gas ionitzat.

Metall

Per exemple, agafem dos trossos de filferro de coure i els utilitzem per connectar una bombeta petita a una bateria. Què passarà? La llum començarà a brillar, el que significa que a corrent elèctric continu… Entre els extrems dels cables ara hi ha una diferència de potencial creada per la bateria, el que significa que un camp elèctric ha començat a actuar dins del cable.

El camp elèctric obliga els electrons de les capes exteriors dels àtoms de coure a moure's en la direcció del camp: d'àtom a àtom, d'àtom al següent àtom, i així successivament al llarg de la cadena, perquè els electrons de les capes exteriors de metall els àtoms estan molt menys lligats als nuclis que els electrons més propers als nuclis de les òrbites d'electrons. D'on va quedar l'electró, un altre electró prové del terminal negatiu de la bateria, és a dir, els electrons es mouen lliurement al llarg de la cadena metàl·lica, canviant fàcilment la seva pertinença als àtoms.

Sembla que es formen al llarg de la xarxa cristal·lina del metall en la direcció en què són empès, intentant accelerar, el camp elèctric (del menys al més de la font constant de CEM), mentre que els electrons s'aferren als àtoms de la xarxa cristal·lina. tot al llarg del seu camí.

Alguns electrons en el curs del seu moviment es trenquen en àtoms (a causa del fet que el moviment tèrmic fa vibrar tota l'estructura dels àtoms juntament amb els electrons), com a resultat de la qual cosa el conductor s'escalfa, així és com es manifesta. resistència elèctrica dels cables.

Electrons lliures en un metall

L'estudi dels metalls mitjançant raigs X, així com altres mètodes, ha demostrat que els metalls tenen una estructura cristal·lina.Això vol dir que estan formats per àtoms o molècules disposades d'una determinada manera en l'espai (en ordre, ions) que creen l'alternança correcta en les tres dimensions.

En aquestes condicions, els àtoms dels elements es troben tan a prop els uns dels altres que els seus electrons exteriors pertanyen a aquest àtom en el mateix grau que als veïns, de manera que el grau d'enllaç de l'electró a cada àtom individual. està pràcticament absent.

Segons el tipus de metall, almenys un dels electrons de cada àtom, de vegades dos electrons, i en alguns casos fins i tot tres electrons són lliures pel que fa als seus moviments en el metall, sota la influència de forces imposades externament.

Dielèctric

Què hi ha en un dielèctric? Si en comptes de filferros de coure prens plàstic, paper o alguna cosa semblant? No hi haurà electricitat, no s'encendrà cap llum. Per què? L'estructura del dielèctric és tal que consta de molècules neutres que, fins i tot sota l'acció d'un camp elèctric, no alliberen els seus electrons en un moviment ordenat; simplement no poden. No hi ha electrons de conducció lliure en un dielèctric, com en un metall.

Els electrons exteriors de l'àtom de qualsevol molècula dielèctrica estan ben empaquetats, a més, participen en els enllaços interns de la molècula, mentre que les molècules d'aquesta substància solen ser elèctricament neutres. Tot el que poden fer les molècules dielèctriques és polaritzar.

Sota l'acció d'un camp elèctric aplicat a ells, les càrregues elèctriques associades de cada molècula simplement es desplaçaran lleugerament des de la posició d'equilibri, mentre que cada partícula carregada romandrà en el seu propi àtom. Aquest fenomen s'anomena desplaçament de càrrega polarització dielèctrica.

Com a conseqüència de la polarització, a la superfície d'un dielèctric apareixen càrregues polaritzades d'aquesta manera per un camp elèctric aplicat a ell, que tendeixen a reduir el camp elèctric extern que ha provocat la polarització amb el seu camp elèctric. La capacitat d'un dielèctric per afeblir un camp elèctric extern d'aquesta manera s'anomena constant dielèctrica.