Vrije en gebonden elektrische ladingen, geleiding en verplaatsingsstromen

De deeltjes waaruit elke stof bestaat elektrische ladingen… Het elektron heeft een negatieve lading e = 0,16 * 10-18 k, en het proton heeft dezelfde positieve lading. De totale lading van een atoom, molecuul of lichaam bestaande uit vele moleculen kan positief, negatief of gelijk aan nul zijn, afhankelijk van de verhouding tussen de totale positieve en negatieve lading van hun samenstellende elementaire deeltjes.

Afhankelijk van het vermogen om in een elektrisch veld te bewegen, kunnen ladingen in twee grote groepen worden verdeeld. De ladingen van de eerste groep worden gekenmerkt door de mogelijkheid van onbeperkte beweging in een elektrisch veld en daarom worden ze genoemd gratis toeslagen… De tweede groep ladingen heeft deze mogelijkheid niet, hun beweging wordt beperkt door de structuur van een atoom, molecuul, kristal of door de heterogeniteit van de structuur van de materie. Deze kosten worden genoemd gebonden.

De scheiding van vrije en gebonden ladingen hangt niet altijd alleen af ​​van de fysieke aard van de beschouwde deeltjes.Ladingen die vrij zijn in een homogeen medium kunnen worden verbonden bij de vorming van samenstellingen die uit verschillende materialen bestaan.

Vrije elektronen en ionen van de stof bewegen zich onder invloed van een elektrisch veld van de ene elektrode naar de andere en vormen zich geleidingsstroom.

Verbonden elektrische ladingen onder invloed van een elektrisch veld hebben het vermogen om zich alleen binnen bepaalde, vaak zeer beperkte grenzen te mengen. Dit bewegingsproces, de zgn polarisatie, wordt gekenmerkt door een polarisatievector en hangt in wezen af ​​van de fysieke verbindingen tussen de ladingen. Bij polarisatie worden ladingen verplaatst onder invloed van een elektrisch veld en verschijnen afbuiging stroom.

Het diëlektricum bevat een gelijk aantal positieve en negatieve onderling verbonden ladingen, en het effect van een extern elektrisch veld beïnvloedt de onderlinge verplaatsing van de centra van positieve en negatieve ladingen, en bij het verschijnen van elektrische momenten van paren tegengestelde ladingen - dipoolmomenten. In een uniform veld is de polarisatievector de gemiddelde waarde van het totale dipoolmoment per volume-eenheid. De polarisatie van het diëlektricum hangt af van de sterkte van het elektrische veld.

Materialen waarin alleen geleidingsstromen van belang zijn en verplaatsingsstromen kunnen worden verwaarloosd, worden genoemd chauffeurs… Materialen waarin geleidingsstromen verwaarloosbaar zijn en kunnen worden verwaarloosd, worden genoemd isolatoren… Materialen waarin polarisatie van groot belang is, worden diëlektrica genoemd (zie — Metalen en diëlektrica - wat is het verschil?). Die materialen waarin het nodig is om zowel geleidingsstromen als verplaatsingsstromen in aanmerking te nemen, worden geclassificeerd als halfgeleiders.

Het fenomeen van polarisatie van diëlektrica en het verschijnen van een biasstroom in de industrie wordt gebruikt voor hoogfrequente verwarming van diëlektrica (bijvoorbeeld drogen van hout, karton, verwarming in de voedingsindustrie) en halfgeleiders.

Het te verwarmen materiaal wordt tussen de platen van de condensator geplaatst waarop een hoogfrequente spanning wordt aangelegd. Geleidings- en verplaatsingsstromen die optreden in een materiaal dat in een hoogfrequent elektrisch veld is geplaatst, zorgen ervoor dat er warmte wordt gegenereerd in het materiaal en dat het wordt verwarmd. Dit type verwarming wordt genoemd diëlektrische verwarming.

Het proces van het drogen van natte materialen, d.w.z. verwijdering van vocht uit hen kan optreden als gevolg van twee verschijnselen: directe verdamping van vocht in het materiaal en het vrijkomen ervan in de vorm van damp, en de beweging van vocht in de vloeibare fase van de interne gebieden naar het oppervlak. De aanwezigheid van een elektrisch veld in het materiaal heeft een aanzienlijke invloed op de verdamping en beweging van vocht, waardoor het droogproces aanzienlijk kan worden verbeterd.