الشحنات الكهربائية وتيارات التوصيل والإزاحة الحرة والمقيدة

الجسيمات التي تتكون منها أي مادة لها الشحنات الكهربائية… للإلكترون شحنة سالبة e = 0.16 * 10-18 k ، والبروتون له نفس الشحنة الموجبة. يمكن أن تكون الشحنة الكلية للذرة أو الجزيء أو الجسم المكون من العديد من الجزيئات موجبة أو سالبة أو مساوية للصفر ، اعتمادًا على النسبة بين إجمالي الشحنة الموجبة والسالبة للجسيمات الأولية المكونة لها.

اعتمادًا على القدرة على التحرك في مجال كهربائي ، يمكن تقسيم الشحنات إلى مجموعتين كبيرتين. تتميز شحنات المجموعة الأولى بإمكانية حركة غير محدودة في مجال كهربائي ، وبالتالي يطلق عليها رسوم مجانية... لا تملك المجموعة الثانية من الشحنات هذا الاحتمال ، فحركتها محدودة ببنية ذرة أو جزيء أو بلورة أو بعدم تجانس بنية المادة. تسمى هذه الرسوم مرتبط ب.

لا يعتمد فصل الشحنات الحرة والمقيدة دائمًا فقط على الطبيعة الفيزيائية للجسيمات قيد الدراسة.يمكن ربط الشحنات المجانية في وسط متجانس في تكوين تراكيب تتكون من مواد مختلفة.

تنتقل الإلكترونات والأيونات الحرة للمادة تحت تأثير مجال كهربائي من قطب كهربائي إلى آخر ، وتتشكل تيار التوصيل.

تتمتع الشحنات الكهربائية المتصلة تحت تأثير مجال كهربائي بالقدرة على الاختلاط فقط ضمن حدود معينة ، وغالبًا ما تكون محدودة للغاية. هذه العملية من الحركة ، ما يسمى ب الاستقطاب، يتميز بمتجه الاستقطاب ويعتمد بشكل أساسي على الروابط المادية بين الشحنات. في الاستقطاب ، يتم إزاحة الشحنات تحت تأثير مجال كهربائي وتظهر تيار انحراف.

يحتوي العازل الكهربائي على عدد متساوٍ من الشحنات المترابطة الموجبة والسالبة ، ويؤثر تأثير المجال الكهربائي الخارجي على الإزاحة المتبادلة لمراكز الشحنات الموجبة والسالبة ، وفي ظهور لحظات كهربائية لأزواج من الشحنات المعاكسة - لحظات ثنائية القطب. في مجال موحد ، متجه الاستقطاب هو متوسط ​​قيمة العزم ثنائي القطب الكلي لكل وحدة حجم. يعتمد استقطاب العازل الكهربائي على قوة المجال الكهربائي.

يتم استدعاء المواد التي يمكن إهمال التيارات الناقلة فيها فقط والتيارات الإزاحة السائقين… يتم استدعاء المواد التي تكون تيارات التوصيل فيها ضئيلة ويمكن إهمالها عوازل... المواد التي يكون فيها الاستقطاب ذو أهمية كبيرة تسمى المواد العازلة (انظر - المعادن والعوازل - ما هو الفرق؟). يتم تصنيف تلك المواد التي يكون من الضروري فيها النظر في كل من تيارات التوصيل وتيارات الإزاحة على أنها أشباه الموصلات.

تُستخدم ظاهرة استقطاب العوازل وظهور تيار متحيز في الصناعة للتدفئة عالية التردد للعوازل الكهربائية (على سبيل المثال ، تجفيف الخشب والكرتون والتدفئة في صناعة الأغذية) وأشباه الموصلات.

يتم وضع المادة المراد تسخينها بين ألواح المكثف الذي يتم تطبيق جهد عالي التردد عليه. تتسبب تيارات التوصيل والإزاحة التي تحدث في مادة موضوعة في مجال كهربائي عالي التردد في توليد الحرارة في المادة وتسخينها. هذا النوع من التدفئة يسمى تدفئة عازلة.

عملية تجفيف المواد المبللة ، أي إزالة الرطوبة منها ، يمكن أن تحدث بسبب ظاهرتين: التبخر المباشر للرطوبة داخل المادة وإطلاقها في شكل بخار ، وحركة الرطوبة في المرحلة السائلة من المناطق الداخلية إلى السطح. يؤثر وجود مجال كهربائي في المادة بشكل كبير على تبخر وحركة الرطوبة ، مما يجعل من الممكن تحسين عملية التجفيف بشكل كبير.