Un article sur les diélectriques. Cet article rassemble des matériaux provenant d'une variété de didacticiels et de livres d'ingénierie électrique. La structure moléculaire, le moment électrique des diélectriques sont décrits. Un diélectrique est une substance dont la principale propriété électrique est la capacité de se polariser dans un champ électrique.
Une caractéristique des diélectriques est la présence de charges positives et négatives fortement couplées dans les molécules qui composent la substance. Parmi les types de liaisons existants pour les diélectriques utilisés en génie électrique et radioélectrique, les plus typiques sont covalents non polaires, covalents polaires ou homéopolaires, ioniques ou hétéropolaires, donneur-accepteur. Les forces de connexion déterminent non seulement la structure et les propriétés de base d'une substance, mais aussi la présence en elle de moments électriques orientés de manière chaotique ou ordonnée dans les volumes micro- ou macroscopiques d'une substance.
Le moment électrique apparaît dans un système de deux charges électriques de même grandeur et opposées de signe ± q, situées à une certaine distance l l'une de l'autre, et est déterminée par le rapport ? = ql.
Un tel système de charges est généralement appelé dipôle, et une molécule formée par ce système de charges est appelée dipôle.
Une liaison covalente
se produit lorsque les atomes se combinent en molécules, à la suite de quoi les électrons de valence sont socialisés et la couche externe d'électrons est complétée à un état stable.
Les molécules avec une liaison non polaire covalente apparaissent lorsque des atomes du même nom, tels que H2, O2, Cl2, C, S, Si, etc. sont combinés. et ont une structure symétrique. En raison de la coïncidence des centres de charges positives et négatives, le moment électrique de la molécule est nul, la molécule est non polaire et la substance (diélectrique) est non polaire.
Si des molécules avec une liaison covalente sont formées d'atomes dissemblables en raison du partage de paires d'électrons de valence, par exemple H2O, CH4, CH3Cl, etc., alors l'absence ou la présence d'un moment électrique dépendra de l'arrangement mutuel des atomes. l'un par rapport à l'autre. Avec une disposition symétrique des atomes et, par conséquent, une coïncidence des centres de charges, la molécule sera non polaire. Avec une disposition asymétrique due au déplacement des centres de charges à une certaine distance, un moment électrique apparaît, la molécule est dite polaire et la substance (diélectrique) est polaire. Les modèles structuraux de molécules non polaires et polaires sont illustrés dans la figure ci-dessous.
Qu'il s'agisse d'un diélectrique polaire ou non polaire, la présence d'un moment électrique dans les molécules entraîne l'apparition d'un champ électrique intrinsèque dans chaque volume microscopique d'une substance. Avec une orientation chaotique des moments électriques des molécules en raison de leur compensation mutuelle, le champ électrique total dans le diélectrique est nul. Si les moments électriques des molécules sont orientés principalement dans une direction, alors le champ électrique apparaît dans tout le volume de la substance.
Ce phénomène est observé dans les substances à polarisation spontanée (spontanée), en particulier dans les ferroélectriques.
Liens ioniques et donneurs-accepteurs
surviennent lorsqu'une substance est formée d'atomes différents. Dans ce cas, l'atome d'un élément chimique abandonne et l'autre attache ou capture un électron. En conséquence, deux ions sont formés, entre lesquels un moment électrique apparaît.
Ainsi, selon la structure des molécules, les diélectriques peuvent être divisés en trois groupes:
- les diélectriques non polaires dont le moment électrique des molécules est égal à zéro;
- les diélectriques polaires dont le moment électrique des molécules est non nul;
- diélectriques ioniques, dans lesquels un moment électrique se produit entre les ions des éléments chimiques qui composent la substance.
La présence de moments électriques dans les diélectriques, quelles que soient les raisons de leur apparition, détermine leur principale propriété - la capacité de se polariser dans un champ électrique.
