Почему диэлектрик плохо проводит электрический ток

Вода и электрический ток

Чтобы вещество смогло проводить электрический ток, в нем должны присутствовать заряженные частицы, способные свободно перемещаться через весь его объем под действием приложенного электрического поля. В металлических проводниках, например, такими заряженными частицами выступают свободные электроны, а в электролитах — положительно и отрицательно заряженные ионы.

Диэлектрики вовсе не проводят постоянный электрический ток, поскольку заряженные частицы в их структуре хотя и есть, однако они связаны друг с другом, и не могут свободно перемещаться, образуя ток.

Но переменный ток пропускают даже диэлектрики, это называется током смещения, например конденсатор в цепи переменного тока на определенной частоте будет проводить ток так, словно является проводником.

Обычная неочищенная вода

Что касается обычной воды (речной, водопроводной, особенно — морской и т. д.), то в ней всегда присутствуют растворенные минеральные вещества, которые под действием приложенного электрического поля распадаются на ионы, способные двигаться как в электролите.

По этой причине обычная неочищенная вода проводит ток, ведя себя подобно слабому электролиту. Если через такую воду попытаться пропустить ток, то в течение небольшого времени он будет через нее идти, хотя и слабо.

Теоретически идеально чистая вода

Теоретически, если воду полностью очистить от примесей, то есть удалить из ее объема абсолютно все вещества, включая соли, газы, остатки кислот, то она станет диэлектриком, и будет вести себя как изолятор.

В ней не будет ионов, способных двигаться под действием электрического поля и образовывать ток, а сами молекулы воды — электрически нейтральны. Такую воду можно было бы использовать, например, в качестве диэлектрика между пластинами конденсатора.

Реальная дистиллированная вода

Но в реальности даже дистиллированная вода (вода, очищенная путем испарения с последующей конденсацией пара) не бывает абсолютно чистой.

Есть российский ГОСТ 6709-72, определяющий массовую концентрацию остатка примесей в такой дистиллированной воде — не более 5 мг на литр, и минимальное удельное сопротивление не менее 2 кОм*м.

То есть куб дистиллированной воды со стороной длиной в 1 метр, с приложенными к нему по краям электродами, будет иметь сопротивление минимум 2 кОм. А если представить разлитую по полу дистиллированную воду, скажем, в объеме одного стакана (200 мл), то ее сопротивление в лучшем случае окажется 200 кОм. Можно сказать, что это практически — диэлектрик.

Нет смысла пытаться использовать такую воду как проводник постоянного тока. С этой точки зрения дистиллированная вода не проводит электрический ток. Ее обычно используют для коррекции плотности электролитов.

Почему стоит опасаться контакта любой воды с электричеством

Однако люди не зря боятся контакта любой воды с электричеством, особенно — с переменным напряжением из розетки. Даже сетевое напряжение с провода, упавшего в лужу воды, на которую может случайно наступить человек, способно вызвать миллиамперный переменный ток, которого будет достаточно для причинения организму вреда.

Человеческое тело и фаза из розетки, соединенные через лужу разлитой воды, образуют цепь с реактивными элементами, и если человек в такой ситуации случайно коснется заземленного предмета, то его ударит током. Вот почему необходимо избегать контакта электричества с водой. Как вы понимаете, с дистиллированной водой риск причинения вреда меньше, но он все равно остается. Поэтому лучше избегать попадания любой воды на электрические приборы.

. Почему дистиллированная вода – . диэлектрик?

Дистиллированная вода, как известно, плохо проводит электрический ток, по сути – является изолятором. Чтобы проводить ток в жидкой среде нужны носители этого тока: положительные и отрицательные ионы. В водяных растворах – это ионы солей и примесей, поэтому растворы хорошо проводят электрический ток, а чистая дистиллированная вода, или бидистиллят или вода высокой чистоты (ВВЧ) – нет, не проводит ток.

Для того, чтобы не проводить ток вода должна быть нейтральной, то есть иметь взаимно компенсированные заряды отдельных ее частей и – в целом. Поскольку известно, что молекулы воды полярны, то их полярные заряды тоже должны быть компенсированы. И, наконец, структурные образования жидкой воды должны иметь какой-нибудь один заряд (плюс или минус), а не два одновременно: тогда, вследствие отсутствия одного из полярных носителей тока, его и не будет (это если вода не совсем нейтральна).

Из простого уравнения химической реакции образования воды 2Н2 + О2 = 2Н2О следует, что в левой части располагаем двумя электронами связи в каждой молекуле водорода и одним электроном связи в молекуле кислорода – всего пятью электронами 2 х 2е + 1е = 5е. Поскольку каждая из совокупности молекула воды должна быть одинаковой, то на одну молекулу воды должно приходиться два целых электрона связи кислорода с водородом, а поскольку молекул (в реакции) – две, то они ассимилируют четыре электрона, а пятый располагаемый по реакции электрон становится электроном связи полученных двух молекул воды. Тогда цепочка молекул воды выстраивается в следующем виде:

и т. д.

Всего монокристалл воды содержит 3761 молекулу Н2О. Итак, в жидкой воде все молекулы Н2О – одинаковы, каждая имеет по два электрона связи водорода с кислородом, и каждая предыдущая соединена с последующей в монокристалле одним электроном связи самих молекул воды. В принципе можно считать, что молекул воды Н2О с двумя и тремя электронами – поровну, но в таком рассуждении суть все же теряется, так как молекулы должны быть одинаковы и соединены между собой электронами связи.

Проверим баланс электрических зарядов цепочки молекул воды. Не повторяя расчетов, данных в книге /6/, запишем результат: каждая молекула воды с двумя электронами связи имеет избыточный заряд . В то же время электрон связи двух соседних молекул имеет заряд . В цепочке монокристалла воды на один электрон связи молекул воды приходится по половине заряда соединяемых им двух молекул, так как остальные половинки зарядов этих молекул отданы другим электронам связи (справа и слева от рассматриваемых двух молекул воды). Как видно, получается почти баланс зарядов , что составляет от заряда одной молекулы воды.

Как видно, жидкая дистиллированная вода является почти нейтральной и имеет слабый положительный избыточный электрический заряд, составляющий всего 0, 025% от заряда молекулы воды: этого достаточно, чтобы вода была диэлектриком и плохо проводила электрический ток.

Какие вещества проводят электрический ток?

Из школьного курса физики известно, что электрический ток представляет собой упорядоченное движение заряженных частиц. При этом должно соблюдаться как минимум два условия — это наличие свободных носителей заряда и присутствие электрического поля. Рассмотрим более подробно какие вещества проводят электрический ток, и какие условия для этого должны быть созданы.

Общим для всех вариантов будет обязательное наличие поля, только в этом случае возможно создание силы, которая будет приложена к заряду для его перемещения от одного электрода к другому.

Способность различных веществ проводить электрический ток

Если не принимать во внимание физическое состояние, то все материалы можно условно разделить на три группы по степени проводимости электричества:

• проводники;
• полупроводники;
• диэлектрики.

Рассмотрим каждый случай более подробно.

Проводники

К этой группе можно отнести вещества, которые проводят электрический ток великолепно. Это – металлы, электролиты и ионизированные газы.

Металлы как проводники электрического тока

Первая подгруппа веществ имеет кристаллическую решетку и отличается большим наличием свободных электронов, которые и являются носителями заряда при создании соответствующих условий, в частности электрического поля. Их расплавы проводят электрический ток не хуже, чем в твердой фазе. Не стоит забывать, что металлы могут быть и в жидком состоянии, примером чего является ртуть. Но наибольшее распространение, в качестве проводников, получили твердые фазы этих веществ. При взаимодействии с кислородом металл образуют оксиды, которые проводят электрический ток только при определенных условиях и по своей сути являются полупроводниками. Речь о них пойдет ниже. Из металлов отличной электропроводностью обладают медь, алюминий, железо, серебро и др.

Жидкие проводники электрического тока

Под жидкими проводниками понимают кислоты, растворы, электролиты, которые проводят электрический ток. Носителем заряда в данных случаях являются ионы. Необходимо отметить, распространенное убеждение что вода является проводником, в корне неверно. Когда Н₂О находиться в чистом состоянии, свободные ионы в ней отсутствуют. Если при помещении в воду электродов наблюдается протекание электрического тока, то это говорит только о том, что в данном случае мы имеем дело с раствором какого-либо вещества.

Полупроводники

Это особая группа веществ, которая проводит электрический ток при создании определенных условий. В кристаллической решетке полупроводников наблюдается крайне ограниченное наличие свободных носителей зарядов. Но при создании соответствующих условий, например, при воздействии света, понижении или повышении температуры, или каких-либо специфических факторов количество освобожденных носителей возрастает.

Вещества, которые проводят электрический ток и относятся к группе полупроводников обладают одной особенностью – под воздействием внешних факторов связанные электроны покидают свое место, и образуют т.н. «дырку». Она имеет положительный заряд. При создании электрического поля электроны и «дырки» двигаются навстречу друг другу, образуя электрический ток. Такая особенность называется электронно-дырочной проводимостью. Наиболее распространенными полупроводниками считаются кремний, германий, селен, галлий, теллур и т.д.

Диэлектрики

В диэлектриках свободные носители заряда отсутствуют. Протекание электрического тока в таких веществах невозможно при стандартных внешних условиях. Наиболее популярными материалами, которые не проводят электрический ток является слюда, керамика, резина и каучуки.

Также к ним можно отнести воздух и определенные виды газов, но для них, определяющим будет являться степень загрязнения. При наличии достаточного количества свободных ионов, диэлектрические свойства они утрачивают. Таким образом нельзя слепо полагаться что какое-либо вещество является абсолютным диэлектриком и не проводит электричество. При определенных обстоятельства большая часть веществ, заведомо считающихся диэлектриками могут приобретать свойства полупроводников.

Так, например, оксид железа, который в обычных условиях препятствует протеканию электрического тока, при повышении давления и температуры переходит в состояние проводимости, при этом внутренняя его структура не нарушается.

Подводя итоги, отметим что качественное различие веществ, пропускающих или препятствующих протеканию электрического тока является их проводящее состояние. Для металлов оно является постоянным, а для диэлектриков и полупроводников возбужденной фазой. Количественное определение проводимости выражается через удельное электрическое сопротивление.

Синонимы к словосочетанию «проводить электрический ток»

Связанные слова и выражения

• проводить электрический ток, электрическая проводимость, электрический потенциал, электрическое сопротивление, электрическое поле
• проводить электрический ток, прохождение тока
• диэлектрическая проницаемость
• щелочной металл
• твёрдое вещество

• в зону дуги
• ионная связь
• переходить в тепло
• дисперсионная среда
• органические растворители
• ионы водорода
• поддерживать горение
• раствор кислоты
• степени окисления
• температура плавления
• показатель преломления
• дисперсная фаза
• вращение плоскости поляризации
• окись алюминия
• экзотермическая реакция
• коррозионная стойкость
• коэффициент линейного расширения
• диоксид кремния
• искровой разряд
• оксид железа
• ионообменные смолы
• двойное лучепреломление

Делаем Карту слов лучше вместе

Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!

Спасибо! Я стал чуточку лучше понимать мир эмоций.

Вопрос: дискета — это что-то нейтральное, положительное или отрицательное?

Связанные слова (по тематикам)

• Люди: электротехник, электрик, радиотехник, радиолюбитель, монтажник
• Места: электросеть, подстанция, электростанция, ветряк, переходник
• Предметы: трансформатор, выпрямитель, электромагнит, конденсатор, генератор
• Действия: вольт, замыкание, накаливание, заземление, подзарядка
• Абстрактные понятия: ток, электричество, ватт, электропитание, электроснабжение

Ассоциации к словосочетанию «электрический ток&raquo

Ассоциации к слову «провести&raquo

Ассоциации к слову «электрический&raquo

Ассоциации к слову «ток&raquo

Предложения со словосочетанием «проводить электрический ток&raquo

• Если мы, допустим, убеждены, что все металлы проводят электрический ток, мы должны признать также, что вещества, не проводящие ток, не относятся к металлам.

Сочетаемость слова «провести&raquo

• проводить кого-либо взглядом
  провести время
  провести ночь
• (полная таблица сочетаемости)

Сочетаемость слова «электрический&raquo

• электрический ток
  электрический разряд
  электрический свет
• электрическая активность мозга
  по передаче электрической энергии
  под действием электрического поля
• иметь электрический заряд
  проводить электрический ток
  несут электрический заряд
• (полная таблица сочетаемости)

Сочетаемость слова «ток&raquo

• электрический ток
  переменный ток
  постоянный ток
• ток крови
  ток высокого напряжения
  ток воздуха
• разряд тока
  удар тока
  сила тока
• ток пробежал
  ток прекратился
  ток идёт
• ударить током
  бить током
  получить удар током
• (полная таблица сочетаемости)

Значение словосочетания «электрический ток&raquo

Электри́ческий ток — направленное (упорядоченное) движение частиц или квазичастиц — носителей электрического заряда. (Википедия)

Значение словосочетания «поражение электрическим током&raquo

Поражение электрическим током возникает при соприкосновении с электрической цепью, в которой присутствуют источники напряжения и/или источники тока, способные вызвать протекание тока по попавшей под напряжение части тела. Обычно чувствительным для человека является пропускание тока силой более 1 мА. Кроме того, на установках высокого напряжения возможен удар электрическим током без прикосновения к токоведущим элементам, в результате утечки тока или пробоя воздушного промежутка с образованием электродуги. (Википедия)

Значение слова «провести&raquo

ПРОВЕСТИ́ , —веду́, —ведёшь; прош. провёл, —вела́, —ло́; прич. прош. прове́дший; прич. страд. прош. проведённый, —дён, —дена́, —дено́; сов. (несов. проводить 1 ). 1. перех. Ведя, помочь или заставить пройти. Провести под уздцы лошадь. (Малый академический словарь, МАС)

Значение слова «электрический&raquo

ЭЛЕКТРИ́ЧЕСКИЙ , —ая, —ое. 1. Прил. к электричество (в 1 и 2 знач.). Электрические явления. Электрический ток. (Малый академический словарь, МАС)

Значение слова «ток&raquo

ТОК 1 , -а (-у), м. 1. Течение, перемещение какой-л. жидкости, воздущной струи. Токи питательных веществ в стеблях и листьях. Ток крови.

ТОК 2 , -а, предл. о то́ке, на току́, мн. тока́, м. 1. Действие по знач. глаг. токовать.

ТОК 3 , -а, предл. о то́ке, на току́, мн. тока́ и то́ки, —о́в, м. Расчищенное место или специально оборудованная площадка для молотьбы, очистки и просушки зерна.

ТОК 4 , -а, м. Устар. Высокий, прямой, без полей женский головной убор. (Малый академический словарь, МАС)

Афоризмы русских писателей со словом «провести&raquo

• Немыслимо провести границу там, где кончаются предчувствия и начинается подлинная любовь.

Отправить комментарий

Дополнительно

• Как правильно пишется слово «провести»
• Как правильно пишется слово «электрический»
• Как правильно пишется слово «ток»
• Разбор по составу слова «провести» (морфемный разбор)
• Разбор по составу слова «электрический» (морфемный разбор)

Значение словосочетания «электрический ток&raquo

Электри́ческий ток — направленное (упорядоченное) движение частиц или квазичастиц — носителей электрического заряда.

Значение словосочетания «поражение электрическим током&raquo

Поражение электрическим током возникает при соприкосновении с электрической цепью, в которой присутствуют источники напряжения и/или источники тока, способные вызвать протекание тока по попавшей под напряжение части тела. Обычно чувствительным для человека является пропускание тока силой более 1 мА. Кроме того, на установках высокого напряжения возможен удар электрическим током без прикосновения к токоведущим элементам, в результате утечки тока или пробоя воздушного промежутка с образованием электродуги.

Значение слова «провести&raquo

ПРОВЕСТИ́ , —веду́, —ведёшь; прош. провёл, —вела́, —ло́; прич. прош. прове́дший; прич. страд. прош. проведённый, —дён, —дена́, —дено́; сов. (несов. проводить 1 ). 1. перех. Ведя, помочь или заставить пройти. Провести под уздцы лошадь.

Значение слова «электрический&raquo

ЭЛЕКТРИ́ЧЕСКИЙ , —ая, —ое. 1. Прил. к электричество (в 1 и 2 знач.). Электрические явления. Электрический ток.

Значение слова «ток&raquo

ТОК 1 , -а (-у), м. 1. Течение, перемещение какой-л. жидкости, воздущной струи. Токи питательных веществ в стеблях и листьях. Ток крови.

ТОК 2 , -а, предл. о то́ке, на току́, мн. тока́, м. 1. Действие по знач. глаг. токовать.

ТОК 3 , -а, предл. о то́ке, на току́, мн. тока́ и то́ки, —о́в, м. Расчищенное место или специально оборудованная площадка для молотьбы, очистки и просушки зерна.

ТОК 4 , -а, м. Устар. Высокий, прямой, без полей женский головной убор.

Предложения со словосочетанием «проводить электрический ток&raquo

Если мы, допустим, убеждены, что все металлы проводят электрический ток, мы должны признать также, что вещества, не проводящие ток, не относятся к металлам.

– Натрий под давлением в 194 гПа становится прозрачным, а также теряет способность проводить электрический ток, становясь диэлектриком.

Она плохо проводит электрический ток, а значит, препятствует созданию хорошего контакта.