عازل كهربائي (باللغة الإنجليزية: عازل) هي مادة يمر فيها مجال كهربائي ولكنها ليست بالضرورة موصلة للتيار الكهربائي. وهي تختلف عن “العازل” في أنه يستخدم كمادة عازلة بين الأقطاب المعدنية في المكثف ، على سبيل المثال ، بينما يستخدم “العازل” لمنع مرور التيار الكهربائي من خلاله.

ما يميز هذه المواد أنها غير موصلة ، أي أن الإلكترونات الموجودة فيها ليست حرة الحركة كما هو الحال في المعادن الموصلة ، بل تميل إلى الاستقطاب إذا تم توجيه مجال كهربائي إليها – أي تذهب الإلكترونات إلى أحد طرفي العازل (تشكل قطبًا سالبًا) بينما تزداد الشحنة الكهربائية الموجبة في النهاية عكس (مشكلة القطب الموجب) – هذا هو المعنى مسألة الاستقطاب .

يستخدم عازل كهربائي[عدل]

تستخدم العوازل في العديد من أنواع المعدات الكهربائية والإلكترونية. على سبيل المثال ، الأسلاك المعدنية وحزم الأسلاك التي تنقل الكهرباء من محطات توليد الطاقة إلى المنازل والمكاتب مغطاة بمواد عازلة لمنع التسرب الكهربائي وحماية الناس. كما نرى العوازل الموجودة على أعمدة الإنارة ، وهي مصنوعة من السيراميك العازل للكهرباء من أجل عزل الأسلاك الحاملة للتيار الكهربائي من القطب ، وبالتالي نضمن ملامسة العمود دون التعرض للصعق بالكهرباء. تستخدم العوازل أيضًا في المكثفات لزيادة قدرتها على تخزين الشحنة الكهربائية. يستخدم العاملون في مجال الكهرباء أدوات ذات مقابض بلاستيكية أو مطاطية معزولة كهربائيًا ويرتدون أحذية ذات نعال مطاطية لتجنب التلف الناتج عن الصدمات الكهربائية.

تتكون اللوحات الإلكترونية المطبوعة بشكل أساسي من لوحة من مادة عازلة كهربيًا ، من أجل تشكيل دوائر كهربائية وإلكترونية عليها. تستخدم العوازل الكهربائية أيضًا في تصنيع المفاتيح الكهربائية من أجل تجنب الصدمات الكهربائية.

تشمل العوازل الكهربائية الخشب والصوف وأكسيد الألومنيوم والبولي إيثيلين والسيراميك والميكا والزجاج والهواء والتفلون.

استقطاب كهربائي[عدل]

الاستقطاب الكهربائي هو التحول في شكل سحابة الإلكترون المحيطة بنواة الذرة من كروية إلى بيضاوية. وبذلك تصبح نتيجة السحابة الإلكترونية (سالبة) للذرة ، يتم إزاحتها بمسافة صغيرة من الشحنة الموجبة للنواة المركزية ، ويتم تكوين قطبين أحدهما موجب الشحنة والآخر سالب الشحنة ، وهذا يسمى استقطاب كهربائي.

بناء ذرة مبسط[عدل]

تتكون المادة من ذرات ، وتتكون كل ذرة من سحابة من الإلكترونات سالبة الشحنة ، ونواة ذات شحنة كهربائية موجبة في مركز السحابة السالبة. بسبب المسافات الكبيرة بين الذرات وبعضها في المادة العازلة والرابطة القوية بين الإلكترونات والنواة ، يصعب على الإلكترونات الانتقال من ذرة إلى أخرى عندما يؤثر عليها مجال كهربائي خارجي ، وهذا يعني أن الإلكترونات لا يمكن أن تتدفق من ذرة إلى أخرى تحت تأثير المجال الكهربائي الخارجي. هذا عزل كهربائي.

تحت تأثير المجال الكهربائي الخارجي ، يتغير شكل سحابة الإلكترون فقط لكل ذرة ، كما هو واضح في الشكل. بدلاً من أن تكون السحابة كروية ، يصبح شكلها بيضاويًا.

يعني الشكل البيضاوي للسحابة الإلكترونية أن الذرة تكتسب خاصية القطبين ، بسبب إزاحة صافي الشحنة السالبة من موقع النواة الموجبة الشحنة. أي أنه يمكن تمثيله بواسطة قطبين ، أحدهما سالب الشحنة والآخر موجب الشحنة. تتميز المواد العازلة بحقيقة أن كل ذرة تأخذ شكل الأقطاب تحت تأثير مجال كهربائي خارجي ، والإلكترونات لا تتحرك بين الذرات ، أي أنها لا تسمح بمرور تيار كهربائي.

عند إزالة المجال الكهربائي الخارجي ، تعود كل ذرة إلى حالتها الكروية الأصلية ، وتحتاج إلى الوصول إلى وقت معين يسمى وقت الاسترخاء ، والذي يختلف من مادة إلى أخرى ، وتعود الذرة إلى شكلها الكروي الأصلي وفقًا لوقت أسي. علاقة رياضية تعتمد على الثابت الطبيعي e.

هذا هو التفسير البسيط القائم على التركيب الذري للمادة. تعتمد خصائص كل مادة على درجة عزل التيار الكهربائي عن التأثيرات الخارجية عليها. كلما زادت تعقيد التأثيرات الخارجية على العازل الكهربائي ، زاد الوصف التفصيلي لخصائصه. من بين القضايا المهمة في هذا الطريق:

• هل المجال الكهربائي الخارجي ثابت أم متناوب مع الوقت؟
• إذا كان المجال الكهربائي الخارجي يتغير بمرور الوقت ، فبأي معدل؟
• ما هو محتوى المادة المختارة؟
• هل اتجاه المجال الكهربائي الخارجي مهم ، أي أن هناك فرقًا بين تطبيق المجال الكهربائي على العينة من اليمين إلى اليسار ، والاختلاف في قدرة المادة على العزل عند تطبيق المجال الخارجي المتعامد على الأول اتجاه؟
• هل المادة نقية وموزعة بالتساوي؟
• هل هناك حدود أو تشققات داخل المادة يجب مراعاتها؟
• هي خصائص نظام العازل خطية أو هل لها خصائص غير خطية ، والتي يجب أيضًا أخذها في الاعتبار.

مكثف كهربائي[عدل]

تُصنع المكثفات الكهربائية باستخدام مادة عازلة كهربائياً ذات نفاذية عالية للمجال الكهربائي كوسيط عازل بين لوحين من المكثف ، على إحداهما شحنات سالبة (إلكترونات) وشحنات موجبة (أيونات) على الأخرى. هناك العديد من المواد التي يمكن استخدامها لهذا الغرض ولها خصائص العزل الكهربائي كالزيوت أو الهواء.^[1]

الغرض الأكثر أهمية من وضع العزل الكهربائي بين لوحتين للمكثف هو منع توصيل الشحنات بينهما ومنعهم من اللمس. من أهم الخصائص المختارة للمادة العازلة هي نفاذيةها ، والتي تسمح بتكوين شحنات عالية على لوحين من المكثف. يتضح هذا عند النظر في مادة عازلة لها نفاذية ε وسماكة d بين الصفيحتين ولها شحنة σ_ه .

$\ displaystyle \ sigma _ \ epsilon = \ epsilon \ frac V d$

لذا فإن معدل التكثيف لكل وحدة مساحة هو:

$\ displaystyle c = \ frac \ sigma _ \ epsilon V = \ frac \ epsilon d$

كمعادلة نستنتج ذلك في أي وقت

ε تزداد الشحنة على الصفيحتين ويحصل المكثف على سعة أكبر.

وبالطبع ، يتم اختيار المواد العازلة المستخدمة على أساس مقاومتها الكبيرة ضد التأين ، لأن التأين يقوم بتوصيل التيار الكهربائي. يتيح ذلك استخدام المكثف بجهد أعلى قبل أن يبدأ العازل في التأين ويسبب تيارًا غير مرغوب فيه في المكثف.

اقرأ أيضا[عدل]

• جهد الانهيار
• ضجة كهربائية
• المكثف
• الحساسية الكهربائية
• الكهربائية الضغطية
• طور قضبان التوصيل المعزولة
• قاطع دارة مؤرض للوعاء
• سلك مغناطيسي
• القاطع
• عازل
• مرحبا مفتاح عازل كهربائي

• بوابة كهرومغناطيسية
• بوابة الفيزياء
• بوابة الإلكترونيات
• بوابة كهربائية

مرجع[عدل]

كومنز لديه صور وملفات لـ: عازل كهربائي

تم الاسترجاع من «https://en.wikipedia.org/w/index.php؟title=Dielectric_Insulator&oldid=60023220»