Полярни и неполярни диелектрици

Според възгледите на класическата физика диелектриците са коренно различни от проводниците, тъй като при нормални условия в тях няма свободни електрически заряди. Общият заряд на частиците, образуващи диелектрични молекули, е нулев. Това обаче изобщо не означава, че молекулите на тези вещества не са способни да проявяват електрически свойства.

Всички известни линейни диелектрици могат да бъдат разделени на две големи групи: полярни диелектрици и неполярни диелектрици. Това разделение се въвежда поради различията в механизмите на поляризация на молекулите от всеки тип диелектрик. Всъщност поляризационният механизъм се оказва изключително важен аспект при изследването както на физическите, така и на химичните свойства на диелектриците, и при изследването на техните електрически свойства.

Неполярни диелектрици

Неполярните диелектрици се наричат ​​още неутрални диелектрици, тъй като молекулите, от които са съставени тези диелектрици, се различават по съвпадението на центровете на тежестта на отрицателните и положителните заряди вътре в тях. В резултат на това се оказва, че молекулите на неполярните диелектрици нямат собствен електрически момент, той е равен на нула. И при липса на външно електрическо поле, положителните и отрицателните заряди на молекулите на такива вещества са подредени симетрично.

Ако към неполярен диелектрик се приложи външно електрическо поле, тогава положителният и отрицателният заряд в молекулите ще се изместят от първоначалното равновесно положение, молекулите ще се превърнат в диполи, чиито електрически моменти сега ще бъдат пропорционални на силата на електрическото поле, приложено към тях, и ще бъде насочено успоредно на полето.

Примери за неполярни диелектрици, които днес се използват успешно като електрически изолационни материали, са следните: полиетилен, полистирол, въглеводороди, петролни изолационни масла и др. Също така ярки представители на неполярни молекули са например азот, въглероден диоксид, метан и др. г.

Неполярните диелектрици, поради ниските си стойности на тангента на диелектричните загуби, се използват широко като високочестотни диелектрици в кондензатори като K78-2.

Полярни диелектрици

В полярните диелектрици, които също се наричат ​​диполни диелектрици, молекулите имат собствен електрически момент, тоест молекулите им са полярни. Причината е, че молекулите на полярните диелектрици имат асиметрична структура, така че центровете на масата на отрицателни и положителни заряди в молекулите на такива диелектрици не съвпадат.

Ако в неполярен полимер някои от водородните атоми се заменят с атоми на други елементи или с невъглеводородни радикали, тогава ще получим само полярен (диполен) диелектрик, тъй като симетрията ще бъде нарушена в резултат на такъв замяна. Определяйки полярността на дадено вещество по химичната формула, изследователят трябва, разбира се, да има представа за пространствената структура на неговите молекули.

Когато няма външно електрическо поле, осите на молекулните диполи са ориентирани произволно поради топлинно движение, така че на повърхността на диелектрика и във всеки елемент от неговия обем електрическият заряд е средно нула. Въпреки това, когато диелектрик се въведе във външно поле, възниква частична ориентация на молекулни диполи.В резултат на това на повърхността на диелектрика се появяват некомпенсирани макроскопично свързани заряди, създаващи поле, насочено към външното поле.

Като примери за полярни диелектрици може да се спомене следното: хлорирани въглеводороди, епоксидни и фенолформалдехидни смоли, силициеви силициеви съединения и др. Молекулите на водата и алкохола например също са забележителни примери за полярни молекули. Полярните диелектрици се използват широко в различни области на технологията, като пиезоелектрична и фероелектрическа, оптика, нелинейна оптика, електроника, акустика и др.