Frie og bundne elektriske ladninger, lednings- og forskydningsstrømme

De partikler, der udgør ethvert stof, har elektriske ladninger… Elektronen har en negativ ladning e = 0,16 * 10-18 k, og protonen har den samme positive ladning. Den samlede ladning af et atom, et molekyle eller et legeme, der består af mange molekyler, kan være positiv, negativ eller lig med nul, afhængigt af forholdet mellem den samlede positive og negative ladning af deres indgående elementarpartikler.

Afhængig af evnen til at bevæge sig i et elektrisk felt kan ladninger opdeles i to store grupper. Ladningerne i den første gruppe er karakteriseret ved muligheden for ubegrænset bevægelse i et elektrisk felt, og derfor kaldes de gratis gebyrer… Den anden gruppe ladninger har ikke denne mulighed, deres bevægelse er begrænset af strukturen af ​​et atom, et molekyle, en krystal eller af heterogeniteten af ​​stofstrukturen. Disse afgifter kaldes bundet.

Adskillelsen af ​​frie og bundne ladninger afhænger ikke altid kun af den fysiske natur af de pågældende partikler.Ladninger, der er frie i et homogent medium, kan forbindes i dannelsen af ​​sammensætninger bestående af forskellige materialer.

Frie elektroner og ioner af stoffet under påvirkning af et elektrisk felt bevæger sig fra en elektrode til en anden og danner ledningsstrøm.

Forbundne elektriske ladninger under påvirkning af et elektrisk felt har evnen til kun at blande sig inden for visse, ofte meget begrænsede grænser. Denne bevægelsesproces, den såkaldte polarisering, er karakteriseret ved en polarisationsvektor og afhænger i det væsentlige af de fysiske forbindelser mellem ladningerne. Ved polarisering forskydes ladninger under påvirkning af et elektrisk felt og fremkommer afbøjningsstrøm.

Dielektrikumet indeholder et lige antal positive og negative indbyrdes forbundne ladninger, og effekten af ​​et eksternt elektrisk felt påvirker den gensidige forskydning af centrene for positive og negative ladninger, og i udseendet af elektriske momenter af par af modsatte ladninger - dipolmomenter. I et ensartet felt er polarisationsvektoren gennemsnitsværdien af ​​det totale dipolmoment pr. volumenenhed. Polariseringen af ​​dielektrikumet afhænger af styrken af ​​det elektriske felt.

Materialer, hvor kun ledningsstrømme betyder noget, og forskydningsstrømme kan negligeres, kaldes chauffører… Materialer, hvor ledningsstrømme er ubetydelige og kan negligeres, kaldes isolatorer… Materialer, hvor polarisering er af stor betydning, kaldes dielektriske stoffer (se — Metaller og dielektriske stoffer - hvad er forskellen?). De materialer, hvori det er nødvendigt at overveje både ledningsstrømme og forskydningsstrømme, er klassificeret som halvledere.

Fænomenet polarisering af dielektrika og udseendet af en forspændingsstrøm i industrien bruges til højfrekvent opvarmning af dielektrika (for eksempel tørring af træ, pap, opvarmning i fødevareindustrien) og halvledere.

Materialet, der skal opvarmes, placeres mellem kondensatorens plader, hvortil der påføres en højfrekvent spænding. Lednings- og forskydningsstrømme, der forekommer i et materiale placeret i et højfrekvent elektrisk felt, forårsager, at der genereres varme i materialet og dets opvarmning. Denne type opvarmning kaldes dielektrisk opvarmning.

Processen med tørring af våde materialer, dvs. fjernelse af fugt fra dem, kan forekomme på grund af to fænomener: direkte fordampning af fugt inde i materialet og dets frigivelse i form af damp og bevægelse af fugt i væskefasen fra de indre områder til overfladen. Tilstedeværelsen af ​​et elektrisk felt i materialet påvirker væsentligt fordampningen og bevægelsen af ​​fugt, hvilket gør det muligt at forbedre tørringsprocessen betydeligt.