Điện tích tự do và ràng buộc, dòng điện dẫn và dịch chuyển

Các hạt tạo thành bất kỳ chất nào có sạc điện… Electron có điện tích âm e = 0,16 * 10-18 k và proton có cùng điện tích dương. Tổng điện tích của một nguyên tử, phân tử hoặc cơ thể bao gồm nhiều phân tử có thể dương, âm hoặc bằng 0, tùy thuộc vào tỷ lệ giữa tổng điện tích dương và âm của các hạt cơ bản cấu thành chúng.

Tùy thuộc vào khả năng di chuyển trong điện trường, điện tích có thể được chia thành hai nhóm lớn. Các điện tích của nhóm đầu tiên được đặc trưng bởi khả năng chuyển động không giới hạn trong điện trường, và do đó chúng được gọi là lệ phí miễn phí… Nhóm điện tích thứ hai không có khả năng này, chuyển động của chúng bị giới hạn bởi cấu trúc nguyên tử, phân tử, tinh thể hoặc bởi tính không đồng nhất trong cấu trúc của vật chất. Những khoản phí này được gọi là ràng buộc.

Sự tách biệt của các điện tích tự do và liên kết không phải lúc nào cũng chỉ phụ thuộc vào bản chất vật lý của các hạt đang được xem xét.Các điện tích tự do trong một môi trường đồng nhất có thể liên kết với nhau để hình thành các hợp chất bao gồm các vật liệu khác nhau.

Các êlectron tự do và các ion của chất dưới tác dụng của điện trường di chuyển từ điện cực này sang điện cực khác, tạo thành dòng điện dẫn.

Các điện tích liên kết dưới tác dụng của điện trường chỉ có khả năng trộn lẫn trong một số giới hạn nhất định, thường rất hạn chế. Quá trình chuyển động này, được gọi là sự phân cực, được đặc trưng bởi một vectơ phân cực và về cơ bản phụ thuộc vào các kết nối vật lý giữa các điện tích. Trong phân cực, các điện tích bị dịch chuyển dưới tác dụng của điện trường và xuất hiện dòng điện lệch.

Chất điện môi chứa một số lượng bằng nhau các điện tích dương và âm liên kết với nhau, tác dụng của điện trường ngoài ảnh hưởng đến sự dịch chuyển lẫn nhau của tâm các điện tích dương và âm, đồng thời xuất hiện các mômen điện của các cặp điện tích trái dấu - mômen lưỡng cực. Trong một trường đồng nhất, vectơ phân cực là giá trị trung bình của tổng mômen lưỡng cực trên một đơn vị thể tích. Sự phân cực của chất điện môi phụ thuộc vào cường độ điện trường.

Vật liệu trong đó chỉ có thể bỏ qua dòng dẫn và dòng dịch chuyển được gọi là trình điều khiển… Vật liệu trong đó dòng điện dẫn không đáng kể và có thể bỏ qua được gọi là chất cách điện… Vật liệu trong đó sự phân cực có tầm quan trọng lớn được gọi là chất điện môi (xem — Kim loại và Điện môi - Sự khác biệt là gì?). Những vật liệu trong đó cần phải xem xét cả dòng dẫn và dòng dịch chuyển được phân loại là chất bán dẫn.

Hiện tượng phân cực của chất điện môi và sự xuất hiện của dòng điện phân cực trong công nghiệp được sử dụng để đốt nóng chất điện môi ở tần số cao (ví dụ: làm khô gỗ, bìa cứng, gia nhiệt trong công nghiệp thực phẩm) và chất bán dẫn.

Vật liệu được làm nóng được đặt giữa các bản của tụ điện có đặt điện áp tần số cao. Dòng dẫn và dòng dịch chuyển xảy ra trong một vật liệu được đặt trong điện trường tần số cao gây ra nhiệt được tạo ra trong vật liệu và sự nóng lên của nó. Loại sưởi ấm này được gọi là sưởi ấm điện môi.

Quá trình làm khô vật liệu ướt, tức là loại bỏ độ ẩm khỏi chúng, có thể xảy ra do hai hiện tượng: sự bay hơi trực tiếp của hơi ẩm bên trong vật liệu và giải phóng nó ở dạng hơi, và sự di chuyển của hơi ẩm trong pha lỏng từ các khu vực bên trong lên bề mặt. Sự hiện diện của điện trường trong vật liệu ảnh hưởng đáng kể đến sự bay hơi và chuyển động của hơi ẩm, giúp tăng cường đáng kể quá trình sấy khô.