Свободни и свързани електрически заряди, токове на проводимост и изместване

Частиците, които съставляват всяко вещество, имат електрически заряди… Електронът има отрицателен заряд e = 0,16 * 10-18 k, а протонът е същият положителен заряд. Общият заряд на атом, молекула или тяло, състоящ се от много молекули, може да бъде положителен, отрицателен или равен на нула, в зависимост от съотношението между общия положителен и отрицателен заряд на съставните им елементарни частици.

В зависимост от способността да се движат в електрическо поле, зарядите могат да бъдат разделени на две големи групи. Зарядите от първата група се характеризират с възможност за неограничено движение в електрическо поле и затова се наричат безплатни такси… Втората група заряди няма тази възможност, движението им е ограничено от структурата на атом, молекула, кристал или от хетерогенността на структурата на материята. Тези такси се наричат обвързан.

Разделянето на свободни и свързани заряди не винаги зависи само от физическата природа на разглежданите частици. Зарежданията, които са свободни в хомогенна среда, могат да бъдат свързани при образуването на композиции, състоящи се от различни материали.

Свободните електрони и йони на веществото под действието на електрическо поле се движат от един електрод на друг, образувайки ток на проводимост.

Свързаните електрически заряди под действието на електрическо поле имат способността да се смесват само в определени, често много ограничени граници. Този процес на движение, т.нар поляризация, се характеризира с поляризационен вектор и по същество зависи от физическите връзки между зарядите. При поляризация зарядите се изместват под действието на електрическо поле и се появяват отклонение ток.

Диелектрикът съдържа равен брой положителни и отрицателни взаимосвързани заряди, а ефектът на външно електрическо поле влияе върху взаимното изместване на центровете на положителни и отрицателни заряди и при появата на електрически моменти на двойки противоположни заряди — диполни моменти. В еднородно поле поляризационният вектор е средната стойност на общия диполен момент на единица обем. Поляризацията на диелектрика зависи от силата на електрическото поле.

Материалите, в които имат значение само проводимите токове и токовете на изместване могат да бъдат пренебрегнати, се наричат водачи… Материали, в които токовете на проводимост са незначителни и могат да бъдат пренебрегнати, се наричат изолатори… Материали, в които поляризацията е от голямо значение, се наричат ​​диелектрици (виж — Метали и диелектрици — каква е разликата). Тези материали, в които е необходимо да се вземат предвид както токовете на проводимост, така и токовете на изместване, се класифицират като полупроводници.

Явлението поляризация на диелектриците и появата на ток на отклонение в промишлеността се използва за високочестотно нагряване на диелектрици (например сушене на дърво, картон, отопление в хранително-вкусовата промишленост) и полупроводници.

Материалът, който трябва да се нагрее, се поставя между пластините на кондензатора, към който се прилага високочестотно напрежение. Токовете на проводимост и изместване, възникващи в материал, поставен във високочестотно електрическо поле, причиняват генериране на топлина в материала и неговото нагряване. Този вид отопление се нарича нагряване с диелектрик.

Процесът на изсушаване на влажни материали, т.е. отстраняване на влагата от тях, може да възникне поради две явления: директно изпаряване на влагата вътре в материала и освобождаването му под формата на пари и движението на влага в течната фаза от вътрешните области към повърхност. Наличието на електрическо поле в материала оказва значително влияние върху изпаряването и движението на влагата, което прави възможно значително да се засили процесът на сушене.