Μονωτής εναντίον Διηλεκτρικού
Μονωτήρας είναι ένα υλικό που δεν επιτρέπει τη ροή ηλεκτρικού ρεύματος υπό την επίδραση ηλεκτρικού πεδίου. Το διηλεκτρικό είναι ένα υλικό με μονωτικές ιδιότητες, το οποίο πολώνεται υπό την επίδραση ενός ηλεκτρικού πεδίου.
Περισσότερα για το Insulator
Η αντίσταση στα ηλεκτρόνια ροής (ή το ρεύμα) ενός μονωτή οφείλεται στον χημικό δεσμό του υλικού. Σχεδόν όλοι οι μονωτές έχουν ισχυρούς ομοιοπολικούς δεσμούς στο εσωτερικό τους, έτσι τα ηλεκτρόνια είναι στενά συνδεδεμένα με τον πυρήνα περιορίζοντας σε μεγάλο βαθμό την κινητικότητά τους. Ο αέρας, το γυαλί, το χαρτί, το κεραμικό, ο εβονίτης και πολλά άλλα πολυμερή είναι ηλεκτρικοί μονωτές.
Σε αντίθεση με τη χρήση αγωγών, οι μονωτές χρησιμοποιούνται σε περιπτώσεις όπου η ροή ρεύματος πρέπει να διακοπεί ή να περιοριστεί. Πολλά αγώγιμα σύρματα είναι μονωμένα με ένα εύκαμπτο υλικό, για την αποφυγή ηλεκτροπληξίας και παρεμβολής με άλλο ρεύμα απευθείας. Τα βασικά υλικά για τις πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων είναι μονωτές, που επιτρέπουν την ελεγχόμενη επαφή μεταξύ των διακριτών στοιχείων του κυκλώματος. Οι δομές στήριξης για τα καλώδια μετάδοσης ισχύος, όπως ο δακτύλιος, είναι κατασκευασμένες από κεραμικό. Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα αέρια χρησιμοποιούνται ως μονωτές, το πιο συνηθισμένο παράδειγμα είναι τα καλώδια μετάδοσης υψηλής ισχύος.
Κάθε μονωτήρας έχει τα όριά του για να αντέξει μια διαφορά δυναμικού μεταξύ του υλικού, όταν η τάση φτάσει σε αυτό το όριο, η ωμική φύση του μονωτή σπάει και το ηλεκτρικό ρεύμα αρχίζει να ρέει μέσα από το υλικό. Το πιο συνηθισμένο παράδειγμα είναι η αστραπή, η οποία είναι μια ηλεκτρική διάσπαση του αέρα λόγω της τεράστιας τάσης στα σύννεφα. Μια βλάβη όπου η ηλεκτρική βλάβη συμβαίνει μέσω του υλικού είναι γνωστή ως βλάβη διάτρησης. Σε ορισμένες περιπτώσεις, ο αέρας έξω από έναν συμπαγή μονωτήρα μπορεί να φορτιστεί και να διασπαστεί για να μεταφερθεί. Μια τέτοια βλάβη είναι γνωστή ως διάσπαση τάσης ανάφλεξης.
Περισσότερα για τα Διηλεκτρικά
Όταν ένα διηλεκτρικό τοποθετείται μέσα σε ένα ηλεκτρικό πεδίο, τα ηλεκτρόνια υπό την επίδραση μετακινούνται από τις μέσες θέσεις ισορροπίας του και ευθυγραμμίζονται με τρόπο ώστε να ανταποκρίνονται στο ηλεκτρικό πεδίο. Τα ηλεκτρόνια έλκονται προς το υψηλότερο δυναμικό και αφήνουν το διηλεκτρικό υλικό πολωμένο. Τα σχετικά θετικά φορτία, οι πυρήνες, κατευθύνονται προς το χαμηλότερο δυναμικό. Εξαιτίας αυτού, δημιουργείται ένα εσωτερικό ηλεκτρικό πεδίο προς την αντίθετη κατεύθυνση από την κατεύθυνση του εξωτερικού πεδίου. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα χαμηλότερη δύναμη καθαρού πεδίου μέσα στο διηλεκτρικό από ό,τι στο εξωτερικό. Επομένως, η διαφορά δυναμικού στο διηλεκτρικό είναι επίσης χαμηλή.
Αυτή η ιδιότητα πόλωσης εκφράζεται με μια ποσότητα που ονομάζεται διηλεκτρική σταθερά. Τα υλικά που έχουν υψηλή διηλεκτρική σταθερά είναι γνωστά ως διηλεκτρικά, ενώ τα υλικά με χαμηλή διηλεκτρική σταθερά είναι συνήθως μονωτές.
Κυρίως διηλεκτρικά χρησιμοποιούνται στους πυκνωτές, οι οποίοι αυξάνουν την ικανότητα αποθήκευσης του επιφανειακού φορτίου του πυκνωτή, δίνοντας έτσι μεγαλύτερη χωρητικότητα. Για αυτό επιλέγονται διηλεκτρικά που είναι ανθεκτικά στον ιονισμό, ώστε να επιτρέπονται μεγαλύτερες τάσεις στα ηλεκτρόδια του πυκνωτή. Τα διηλεκτρικά χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρονικούς συντονιστές, οι οποίοι εμφανίζουν συντονισμό σε μια στενή ζώνη συχνοτήτων, στην περιοχή των μικροκυμάτων.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ μονωτών και διηλεκτρικών;
• Οι μονωτές είναι υλικά που είναι ανθεκτικά στη ροή ηλεκτρικού φορτίου, ενώ τα διηλεκτρικά είναι επίσης μονωτικά υλικά με ειδική ιδιότητα πόλωσης.
• Οι μονωτές έχουν χαμηλή διηλεκτρική σταθερά, ενώ τα διηλεκτρικά έχουν σχετικά υψηλή διηλεκτρική σταθερά
• Οι μονωτές χρησιμοποιούνται για την πρόληψη της ροής φόρτισης ενώ οι διηλεκτρικοί χρησιμοποιούνται για τη βελτίωση της χωρητικότητας αποθήκευσης φορτίου των πυκνωτών.
