¿Por qué los dieléctricos no conducen la corriente?

Para responder a la pregunta «¿por qué un dieléctrico no conduce la electricidad?» sobre la aparición y existencia de la corriente eléctrica… Y luego comparemos cómo se comportan los conductores y los dieléctricos en relación con encontrar una respuesta a esta pregunta.

Actual

La corriente eléctrica se denomina movimiento ordenado, es decir, dirigido, de partículas cargadas. campo eléctrico… Así, en primer lugar, la existencia de una corriente eléctrica requiere la presencia de partículas cargadas libres capaces de moverse de manera dirigida. En segundo lugar, se necesita un campo eléctrico para impulsar estas cargas. Y, por supuesto, debe haber un cierto espacio en el que tenga lugar este movimiento de partículas cargadas, llamado corriente eléctrica.

Las partículas con carga libre abundan en los conductores: en los metales, en los electrolitos, en el plasma. En un conductor de cobre, por ejemplo, estos son electrones libres, en un electrolito - iones, por ejemplo, iones de ácido sulfúrico (hidrógeno y óxido de azufre) en una batería de plomo-ácido, en plasma - iones y electrones, son los que moverse durante una descarga eléctrica en un gas ionizado.

Metal

Por ejemplo, tomemos dos pedazos de alambre de cobre y usémoslos para conectar una pequeña bombilla a una batería. ¿Lo que sucederá? La luz comenzará a brillar, lo que significa que un corriente electrica directa… Entre los extremos de los cables ahora hay una diferencia de potencial creada por la batería, lo que significa que un campo eléctrico ha comenzado a actuar dentro del cable.

El campo eléctrico obliga a los electrones de las capas externas de los átomos de cobre a moverse en la dirección del campo: de átomo a átomo, de átomo al siguiente átomo, y así sucesivamente a lo largo de la cadena, porque los electrones de las capas externas de metal los átomos están mucho menos unidos a los núcleos que los electrones más cerca de los núcleos de las órbitas electrónicas. De donde quedó el electrón, sale otro electrón del terminal negativo de la batería, es decir, los electrones se mueven libremente a lo largo de la cadena metálica, cambiando fácilmente su pertenencia a átomos.

Parecen formarse a lo largo de la red cristalina del metal en la dirección en que son empujados, tratando de acelerar el campo eléctrico (desde el menos al más de la fuente EMF constante), mientras que los electrones se adhieren a los átomos de la red cristalina. a lo largo de su camino.

Algunos electrones en el curso de su movimiento se rompen en átomos (debido al hecho de que el movimiento térmico hace vibrar toda la estructura de los átomos junto con los electrones), como resultado de lo cual el conductor se calienta; así es como se manifiesta resistencia electrica de los cables.

electrones libres en un metal

El estudio de los metales mediante rayos X, así como otros métodos, ha demostrado que los metales tienen una estructura cristalina.Esto significa que consisten en átomos o moléculas dispuestas de cierta manera en el espacio (en orden, iones) que crean la alternancia correcta en las tres dimensiones.

En estas condiciones, los átomos de los elementos están ubicados tan cerca uno del otro que sus electrones externos pertenecen a este átomo en el mismo grado que a los vecinos, como resultado de lo cual el grado de enlace del electrón a cada átomo individual está prácticamente ausente.

Dependiendo del tipo de metal, al menos uno de los electrones de cada átomo, a veces dos electrones y, en algunos casos, incluso tres electrones están libres en términos de sus movimientos en el metal, bajo la influencia de fuerzas impuestas desde el exterior.

Dieléctrico

¿Qué hay en un dieléctrico? ¿Si en lugar de cables de cobre tomas plástico, papel o algo similar? No habrá electricidad, no se encenderá ninguna luz. ¿Por qué? La estructura del dieléctrico es tal que consta de moléculas neutras que, incluso bajo la acción de un campo eléctrico, no liberan sus electrones en un movimiento ordenado, simplemente no pueden hacerlo. No hay electrones de conducción libres en un dieléctrico, como en un metal.

Los electrones externos en el átomo de cualquier molécula dieléctrica están estrechamente empaquetados, además, participan en los enlaces internos de la molécula, mientras que las moléculas de dicha sustancia suelen ser eléctricamente neutras. Todo lo que pueden hacer las moléculas dieléctricas es polarizarse.

Bajo la acción de un campo eléctrico que se les aplica, las cargas eléctricas asociadas de cada molécula simplemente se desplazarán ligeramente de la posición de equilibrio, mientras que cada partícula cargada permanecerá en su propio átomo. Este fenómeno se llama desplazamiento de carga. polarización dieléctrica.

Como resultado de la polarización, aparecen cargas en la superficie de un dieléctrico así polarizadas por un campo eléctrico que se le aplica, que tienden a reducir con su campo eléctrico el campo eléctrico externo que provocó la polarización. La capacidad de un dieléctrico para debilitar un campo eléctrico externo de esta manera se denomina constante dieléctrica.