ما هي الخصائص العازلة للمواد العازلة؟

ما هي الخصائص العازلة للمواد العازلة؟

تعريف العازل

يُعرف العازل بأنه مادة لا توصل الكهرباء ولكن يمكنها تخزين الطاقة الكهربائية، مما يعزز وظائف الأجهزة مثل المكثفات.

جهد الانهيار

تحتوي المادة العازلة على بعض الإلكترونات في الظروف التشغيلية العادية. عندما يزيد القوة الكهربائية عن قيمة معينة، يؤدي ذلك إلى انهيار. أي أن خصائص العزل تتأثر وتتحول أخيرًا إلى موصل. ويسمى قوة المجال الكهربائي عند وقت الانهيار بجهد الانهيار أو قوة العازل. يمكن التعبير عنه بأقل ضغط كهربائي يؤدي إلى انهيار المادة تحت بعض الظروف.

يمكن تقليله بواسطة التقادم والحرارة المرتفعة والرطوبة. يتم تقديمه كالتالي:

قوة العازل أو جهد الانهيار

V → جهد الانهيار.

t → سمك المادة العازلة.

السماحية النسبية

يُطلق عليها أيضًا السعة الاستيعابية النوعية أو الثابت العازل. هذا يوفر لنا معلومات حول سعة المكثف عند استخدام العازل. يتم تمثيلها بـ εr. ترتبط سعة المكثف بالفصل بين الصفائح أو يمكننا القول سمك العوازل، والمقطع العرضي للصفائح وخصائص المادة العازلة المستخدمة. تفضل المواد العازلة ذات الثابت العازل العالي للمكثفات.

السماحية النسبية أو الثابت العازل = 

يمكننا رؤية أنه إذا استبدلنا الهواء بأي وسط عازل آخر، فسيتحسن السعة (المكثف). يتم تقديم الثابت العازل وقوة العازل لبعض المواد العازلة أدناه.

عامل التبديد، زاوية الخسارة ومعامل القوة

عندما يتم تزويد مادة عازلة بتيار متردد، لا يحدث استهلاك للطاقة. يتم تحقيق ذلك بشكل مثالي فقط بواسطة الفراغ والغازات النقية. هنا، يمكننا رؤية أن تيار الشحن سيسبق الجهد المطبق بـ 90 درجة كما هو موضح في الشكل 2A. وهذا يعني أنه لا يوجد فقدان للطاقة في العوازل. ولكن في معظم الحالات، هناك فقدان للطاقة في العوازل عند تطبيق التيار المتردد. يُعرف هذا الفقد باسم فقد العازل. في العوازل العملية، لن يسبق التيار المتسرب الجهد المطبق بـ 90 درجة (الشكل 2B). الزاوية التي يشكلها التيار المتسرب هي زاوية الطور (φ). ستكون دائمًا أقل من 90. سنحصل أيضًا على زاوية الخسارة (δ) من هذا كـ 90- φ.

يتم عرض الدائرة المكافئة أدناه مع ترتيب المقاومة والسعة بالتوازي.

من هذا، سنحصل على فقد الطاقة العازلة كـ

X → التفاعل السعوي (1/2πfC)

cosφ → sinδ

في معظم الحالات، تكون δ صغيرة. لذا يمكننا اعتبار sinδ = tanδ.

لذا، يُعرف tanδ بمعامل القوة للعوازل.

فهم خصائص المواد العازلة أمر حاسم لتصميم وتصنيع وتشغيل وإعادة تدوير هذه العوازل، مع إجراء التقييمات عادةً من خلال الحسابات والقياسات.