Dielektiklər : Mahiyyəti, Növləri, Xüsusiyyətləri

Dielektriklər müasir fizikanın, elektrotexnika və materialşünaslığın fundamental anlayışlarından biridir. Onların mahiyyəti və praktik əhəmiyyəti elektrik cərəyanlarının idarə olunmasından tutmuş, kompüter texnologiyası, rabitə sistemləri, enerji ötürülməsi və gündəlik məişət texnikasına qədər demək olar ki, həyatımızın bütün sahələrində öz əksini tapır. Dielektriklərin öyrənilməsi yalnız akademik və nəzəri cəhətdən deyil, həm də texniki təhlükəsizlik, səmərəlilik, enerji qənaəti və müasir texnologiyaların inkişafı üçün həyati əhəmiyyət daşıyır. Bu materiallar insanın təbiəti başa düşməsi, yeni texnologiyalar yaratması və yüksək effektiv sistemlər qurması üçün əsas elmi və praktik bazadır.

Azərbaycan cəmiyyətində də elektrik enerjisinin, elektronikanın və müasir avadanlıqların gündəlik həyatdakı rolu durmadan artır. Buna görə də dielektriklərin mahiyyətini, xüsusiyyətlərini, növlərini, tətbiq sahələrini və təhlükəsizlik aspektlərini bilmək hər bir müasir insan üçün faydalıdır. Dielektrik materialların təkamülü və onların yeni funksional xüsusiyyətlərinin kəşfi bəşəriyyətin texnoloji inkişafına və yeni imkanlara yol açır.

Dielektriklərin elmi mahiyyəti və təməl xüsusiyyətləri

Dielektriklər elektrik cərəyanını praktik olaraq keçirməyən və elektrik sahəsində xüsusi davranış sərgiləyən maddələrdir. Elmi baxımdan, dielektrik maddə dedikdə, azad yüklü hissəcikləri və ya sərbəst elektronları olmayan, yalnız bağlanmış elektronların hərəkəti ilə xarakterizə olunan, elektrik keçiriciliyi çox zəif olan materiallar başa düşülür.

Atom və molekullarında sərbəst elektronlar olmadığından, bu materiallar xarici elektrik sahəsinə məruz qaldıqda daxili yük paylanmasında yalnız kiçik dəyişiklik baş verir. Bu prosesə polarizasiya deyilir. Yəni dielektriklərin əsas xüsusiyyəti onların elektrik sahəsini zəiflətməsi, yəni elektrik sahəsində dipol momentlərinin yaranması və sahənin bir hissəsini udmasıdır.

Dielektriklərin başlıca xüsusiyyətləri:

• Elektrik keçiriciliyinin çox aşağı olması;
• Xarici elektrik sahəsinin təsirinə qarşı yüksək müqavimət göstərməsi;
• Elektrik sahəsində polarizasiya qabiliyyətinin olması;
• Yüksək izolyasiya sabiti (dielektrik sabiti).

Dielektriklərin növləri və sinfi

Dielektrik materialların təsnifatı onların kimyəvi quruluşu, fiziki xüsusiyyətləri və istifadə sahələrinə görə müxtəlif istiqamətlərdə aparılır. Ən əsas təsnifat aşağıdakı kimidir:

• Təbii dielektriklər: Təbiətdə sərbəst şəkildə rast gəlinən materiallar. Məsələn, kvars, şüşə, keramika, mika, bəzi minerallar, distillə edilmiş su.
• Süni dielektriklər: İnsanın xüsusi texnoloji proseslərlə yaratdığı materiallardır. Bunlara polimerlər (plastiklər), polietilen, polivinilxlorid, epoksi qatranları, bəzi sintetik keramika və kompozit materiallar daxildir.
• Qatı dielektriklər: Şüşə, kvars, keramika, bəzi plastik növlər, daş, bərk polimerlər.
• Maye dielektriklər: İzolyasiya yağı, silikon mayeləri, bəzi sintetik mayelər və distillə olunmuş su. Əsasən transformatorda və yüksək gərginlikli avadanlıqlarda istifadə edilir.
• Qaz dielektriklər: Hava, azot, freon, helium və s. Qaz dielektriklər əsasən yüksək gərginlikli elektrik cihazlarında və vakuum sistemlərində tətbiq edilir.

Cədvəldə əsas dielektrik növləri və tətbiq sahələri:

Dielektriklərin elektrik sahəsində davranışı

Dielektriklər elektrik sahəsinə düşdükdə atom və ya molekullarında müsbət və mənfi yüklər arasında kiçik nisbi yerdəyişmə baş verir, nəticədə elektrik dipol momenti yaranır. Bu prosesin nəticəsi kimi, dielektrik materialın daxilində xarici sahə zəifləyir. Dielektriklərin əsas funksional əhəmiyyəti elektrik sahəsinin ötürülməsini və yüklərin izolyasiyasını təmin etməkdir.

Polarizasiya dielektriklərin əsas fiziki xüsusiyyətidir. Polarizasiya növləri:

• Elektron polarizasiyası: Atom daxilində elektron buludunun nüvəyə nisbətən yerdəyişməsi.
• İon polarizasiyası: İon kristallarında müsbət və mənfi ionların ayrı-ayrı istiqamətə hərəkət etməsi.
• Dipol polarizasiyası: Molekullarında əvvəlcədən dipol momenti olan maddələrdə baş verir.
• Məcburi polarizasiya: Xarici təsirlə induksiya olunan dipol momenti.

Bu fərqlər dielektriklərin müxtəlif tətbiq sahələrində fərqli davranış və xüsusiyyətlər göstərməsinə səbəb olur.

Dielektrik sabiti və elektrik izolyasiya xüsusiyyətləri

Hər bir dielektrik material üçün xarakterik əsas göstərici dielektrik sabiti və ya nisbi dielektrik keçiriciliyidir (ε). Bu, materialın vakuumla müqayisədə elektrik sahəsini nə dərəcədə zəiflədə biləcəyini göstərir.

Əsas əhəmiyyətli parametrlər:

• Dielektrik sabiti: Neçə dəfə elektrik sahəsini zəiflədir (məsələn, suyun dielektrik sabiti 80, şüşə 5-10, hava təxminən 1).
• Elektrik möhkəmliyi: Materialın hansı gərginlikdə deşəcəyini göstərir.
• İzolyasiya müqaviməti: Elektrik cərəyanına qarşı müqavimət.

Yüksək dielektrik sabitinə malik materiallar kondensatorlarda, izolyatorlarda, yüksək gərginlikli kabellərdə və elektronik sxemlərin qurulmasında istifadə olunur.

Dielektriklərin tətbiq sahələri və real həyatda rolu

Dielektriklərsiz müasir texnologiyanı təsəvvür etmək mümkün deyil. Əsas tətbiq sahələri:

• Elektrik və elektronika: Kabel və naqillərdə izolyasiya, transformatorda yağ və bərk izolyatorlar, kondensatorlar, mikrosxemlərdə qoruyucu qat.
• Rabitə sistemləri: Dalğaqurğular, anten izolyatorları, mikrodalğa cihazları.
• Enerji sistemləri: Transformatorlar, elektrik şəbəkələrinin yüksək gərginlikli hissələri, izolyasiya boruları və fitinqlər.
• Məişət texnikası: Soyuducu, paltaryuyan, televizor, mobil telefon və məişət avadanlıqlarında qoruyucu izolyasiya qatları.
• Sənaye və nəqliyyat: Sənaye avadanlıqlarının izolyasiyası, avtomobil elektronikası, lokomotiv və təyyarə sistemləri.

Dielektriklərin təhlükəsizliyi və keyfiyyətinə təsir edən amillər

Hər bir dielektrik materialın keyfiyyəti və istifadəyə yararlığı aşağıdakı faktorlardan asılıdır:

• Temperatur: İsti və soyuq şəraitdə materialın sabitliyinə təsir edir.
• Nəmlik və rütubət: Maye və qaz dielektriklərin izolyasiya xüsusiyyətlərini zəiflədir.
• Kimyəvi təsirlər: Turşular, qələvilər və digər aqressiv maddələr materialın strukturunu dəyişə bilər.
• Mexaniki gərginlik: Uzun müddətli yük və vibrasiya çatların və defektlərin yaranmasına səbəb olur.
• Qocalma və deqradasiya: Uzunmüddətli istismar nəticəsində materialın dielektrik sabiti və elektrik möhkəmliyi azalır.

İstehsalçı və istifadəçi üçün keyfiyyətli dielektrik seçmək, onun parametrlərini düzgün yoxlamaq və vaxtaşırı texniki baxış keçirmək vacibdir.

Dielektrik materialların inkişaf tendensiyaları və innovasiyalar

Son illərdə nanomateriallar, polimer kompozitlər və yeni nəsil keramik dielektriklərin hazırlanması sahəsində mühüm elmi və texnoloji nailiyyətlər əldə olunub. Xüsusilə, nanohissəciklərlə zənginləşdirilmiş polimerlər daha yüksək izolyasiya və mexaniki möhkəmlik verir. Yeni materiallar elektronik və enerji sistemlərində etibarlılığı, yüngüllüyü və ekoloji təhlükəsizliyi artırır.

Müasir tədqiqatlar dielektriklərin yalnız elektrik izolyasiyası üçün deyil, həm də elektron optik, piezoelektrik, elektrostatik və enerji yığım sistemlərində aktiv komponent kimi istifadəsinə yönəlib. Bu tendensiya gələcəkdə daha yüksək sürətli, effektiv və təhlükəsiz texnologiyaların inkişafını təmin edəcək.

Dielektriklərin gündəlik həyatda praktik əhəmiyyəti

Ətrafımızdakı bir çox məişət və sənaye obyektləri – elektrik prizlərindən tutmuş, televizor, kompyuter, mobil telefon, lift, avtomobil və təyyarəyə qədər – dielektrik materiallardan istifadə edilmədən təhlükəsiz işləyə bilməz. Onlar qısaqapanmanın, yanğının və təhlükəli gərginliyin qarşısını alır, cihazların və istifadəçilərin qorunmasını təmin edir.

Elektrik enerjisinin məişətdə və sənayedə təhlükəsiz və səmərəli istifadəsi üçün dielektriklər vacibdir. Bu səbəbdən hər bir şəxs dielektriklərin funksiyası və əhəmiyyəti barədə baza biliklərə malik olmalıdır.

Dielektriklərin seçimi və istismarında əsas qaydalar

• İstifadə məqsədinə uyğun dielektrik növü seçmək;
• Yüksək keyfiyyətli və sertifikatlı materiallardan istifadə etmək;
• Temperatur və rütubətə davamlılıq parametrlərini nəzərə almaq;
• Vaxtaşırı texniki baxış və test aparmaq;
• Ətraf mühit və təhlükəsizlik normalarına əməl etmək.

Dielektriklər elektrik, elektronika və müasir texnologiyanın əsas elementidir. Onların elmi və praktik əhəmiyyətini, növlərini və istifadə qaydalarını dərindən anlamaq təhlükəsizlik və texnoloji tərəqqi üçün şərtdir. Yeni materialların inkişafı və tətbiqi gələcəyin daha effektiv və təhlükəsiz texnoloji həllərinə imkan yaradacaq.

Ən Çox Verilən Suallar