Вода диэлектрик: Как добиться того, чтобы вода перестала проводить электричество?

Вода и электрический ток – ООО «УК Энерготехсервис»

С электрическим током приходится сталкиваться повсеместно. С другой стороны, человек на 70-80% состоит из воды, постоянно ее пьет, моется, купается, использует ее для производства, уборки. Таким образом, важно знать, как вода и электричество взаимодействуют между собой.

Почему вода проводит электричество

В жидких веществах причиной появления электричества являются ионы. Когда они начинают под действием электрического поля упорядоченно двигаться, возникает ток. Абсолютно чистая вода – это нейтральная молекула, диэлектрик, и ток она не проводит.

Иногда, очень редко, молекулы воды тоже распадаются на ионы, поэтому проводимость нельзя считать равной абсолютному нулю. Но она настолько мала при нормальных условиях, что ею пренебрегают.

Если добавить в воду соль какого-либо металла, то образуются ионы и жидкость станет проводником. Чем больше солей растворится, тем большей проводимостью станет обладать вода.

Происходит это потому, что молекула воды полярная. Она притягивается к молекуле соли и разрывает ее на части. Так образуются ионы.

Поскольку в природе и в водопроводной трубе вода всегда с примесями, то электричество она проводит.



Поверхность нашего тела тоже всегда влажная и немного соленая. Следовательно, тело тоже проводит электричество. Еще лучше, чем кожа, проводит электричество кровь, желудочный сок, мышцы, моча. По этой причине человек очень подвержен влиянию электричества и должен осторожно с ним обращаться.

Примеси, влияющие на проводимость

Не только соль влияет на проводимость. Это может быть щелочь или кислота, надо лишь, чтобы они вступили в химическую реакцию с водой и образовали ионы.

Обратите внимание! Процесс распада на ионы в растворах воды называется электролитической диссоциацией.

Наиболее сильно на проводимость влияют все-таки соли, некоторые кислоты (серная, соляная) и некоторые щелочи (каустическая сода, калиевый щелок).

Проводимость зависит не только от концентрации соли, но и от ее вида. Чем тяжелее ионы, тем они менее подвижны. И чем больше их заряд, тем больше сила тока.

Измеряя проводимость воды, можно определить степень ее загрязнения примесями. Измерения следует проводить при определенной температуре, так как она тоже влияет на электричество.

Есть простой эксперимент, показывающий, как вода проводит электричество при добавлении в нее солей. Суть его заключается в следующем:

• необходимо собрать цепь, внутри которой будет находиться лампочка и два оголенных контакта;
• контакты опускают в стакан с очищенной водой, замыкая тем самым цепь;
• постепенно добавляя в воду соль, следят, как лампочка начинает светиться все ярче и ярче.

В целях безопасности эксперимент надо проводить в резиновых перчатках. Источником тока может быть аккумулятор на 12 вольт. К нему подсоединяется соответствующая лампа. Размешивать соль следует деревянной палочкой.

Проводимость льда

Замерзшая вода, то есть лед, по своей проводимости схожа с деревом или текстолитом. Хорошим изолятором лед нельзя назвать, у него тоже есть ионная проводимость. Особое значение имеет, из какой воды он получился. Если из очищенной, то ток не потечет, если из обычной или соленой – изоляционные свойства низкие.

Дистиллированная вода

Если воду очистить от всех примесей, то она перестанет пропускать ток. Такая вода называется дистиллированной. Ее получают в процессе перегонки в аппаратах, называемых дистилляторами, методом обратного осмоса и некоторыми другими способами. Многие пытливые умы интересует, проводит ли ток беспримесная дистиллированная вода?

Обратите внимание! Электрическая проводимость дистиллированной воды крайне мала. В ней растворены преимущественно газы. Можно считать, что ток она не проводит.

Из-за присутствия углекислого газа такая жидкость имеет слабую кислотность, но это на электропроводность не влияет.

Чтобы избавиться от углекислого газа, дистиллированную воду кипятят 30 минут, затем герметично закрывают.

Итак, отвечая на вопрос, какая вода не может проводить электрический ток, следует отвечать – дистиллированная, высокоочищенная.

Защита от удара током

Современные электрические приборы делают так, чтобы они были максимально безопасными для человека. Провода и все части прибора помещают в электроизолирующую оболочку. Но все же в некоторых случаях электричество может нанести вред.

Если изоляция повредилась и происходит пробой тока на корпус прибора, то можно получить серьезный удар. Такие удары приводят к травмам, а порой и к смерти. Иногда травма наступает не от самого тока, а от его последствий.

Человека отдергивает, отбрасывает назад, и он ударяется головой или другой частью тела о твердый предмет.

Вот почему важно приобретать только качественную бытовую технику и устанавливать УЗО (устройство защитного отключения) в доме. Никогда нельзя хвататься голыми руками за провода, не будучи на 100% уверенным, что они обесточены. Осторожно следует обращаться с конденсаторами, и перед использованием даже вполне знакомого электроприбора желательно прочитать инструкцию.

Оценка статьи:

Загрузка…

Электрический ток в жидкости и фотоэффект • Библиотека

Самое интересное, привлекательное и полезное в фотоэффекте — это возможность получения электродвижущей силы, т. е. работы по перемещению электрических зарядов, которую совершают силы неэлектрического происхождения.

Действительно, при взаимодействии света с веществом происходит перераспределение электронов по энергетическим уровням. Если энергия кванта превышает ширину запрещенной зоны, электрон переходит из валентной зоны в зону проводимости.

В результате электрод, потерявший электрон, приобретает положительный заряд, что, собственно говоря, и является причиной возникновения электрического тока в цепи.

Однако не все так просто. Обычные материалы — металлы и диэлектрики — обладают достаточно большой шириной запрещенной зоны, что, по существу, оказывается препятствием для получения дешевого и экологически чистого источника энергии.

Поэтому должны приветствоваться любые попытки создать материал, характеризующийся максимальным отношением силы фототока к величине светового потока, падающего на поверхность рабочего вещества. К примеру, замечательные результаты дает монокристалл германия, но созданная таким образом солнечная батарея оказывается экономически невыгодной.

И это не единственное препятствие на пути энергетического прогресса. Недолговечность — вот что может испортить и действительно портит безоблачную жизнь потребителям безоблачной энергии.

Вместе с тем, решение этой фотоэлектрической проблемы, похоже, лежит на поверхности. Так получилось, что открытый при помощи жидкости фотоэффект теперь в большей степени связывает свою судьбу с полупроводниками.

Правда и то, что контакт полупроводника или металла с жидкостью (электролитом) позволил узнать о природе взаимодействия оптического излучения с веществом чрезвычайно много, а вот возможность использования контакта обычного металла с обычной жидкостью в практических целях осталась нетронутой.

Поэтому попытаемся внести свой вклад в изучение этого замечательного явления, тем более что такое сравнительно несложное исследование возможно в обычной учебной лаборатории.

Лампа, алюминиевая банка и пара приборов

Почти все, что нужно для изготовления экспериментальной установки, представлено на рисунке 1. Исследуемая жидкость находится в цилиндрической кювете, боковая поверхность которой (К) диаметром 75 мм и высотой 45 мм изготовлена из алюминия. Это — один электрод фотоэлектрического прибора.

Из того же материала изготовлен второй цилиндрический электрод (

к) диаметром 10 мм и высотой 45 мм. Раз изучается влияние света от лампы (Л) на жидкость, то необходимо избежать попадания света на поверхность металлических электродов.

Для этого служат два экрана (Э) и (э), изготовленные из светонепроницаемого пластика. Высоты экранов одинаковы и составляют 40 мм, внутренний диаметр большого экрана 40 мм, внешний диаметр малого экрана 20 мм.

Выбор алюминия в качестве электродов обусловлен тем, что толщина переходного слоя «алюминий — вода» обладает чрезвычайно большой электрической емкостью, и есть надежда, что процесс экспозиции удастся растянуть во времени.

В качестве рабочей жидкости, как предполагается, играющей самое активное участие в формировании фотоэлектрического эффекта, лучше всего использовать дистиллированную воду. Почему? Воды в природе очень много — это раз. Есть надежда избежать помех, обусловленных химическими процессами, — это два.

Между источником света (Л) и кюветой с исследуемой жидкостью находится поглотитель (П) — чтобы избавиться от нагрева жидкости лампой. Источником света может быть практически любая энергосберегающая лампа, например лампа Е27-9W/C:4000 К.

Выбор поглотителя достаточно очевиден — это слой воды высотой полтора сантиметра, налитой в тонкостенную кювету. Есть надежда, что инфракрасное излучение от лампы таким поглотителем будет подавлено полностью.

В перспективе поглотитель можно заменить светофильтром, если потребуются спектрометрические измерения.

На входе установлено фотосопротивление (ФС), позволяющее однозначно судить об освещенности поверхности исследуемой жидкости. Нужны еще два прибора. Один из них измеряет падение напряжения на сопротивлении нагрузки (R = 15 кОм), а второй измеряет сопротивление фоторезистора.

Пока только опыт (наблюдение)

Заправив кювету дистиллированной водой и подключив милливольтметр, начинаешь подозревать, что направление тока на рисунке 1 указано неверно. И так, и не так. На самом деле даже дистиллированная вода, сколь бы чистой она ни была, все равно химически взаимодействует с металлом. Именно это и имеет место сразу после того, как вы залили воду в кювету.

Включив источник света, обнаруживаешь достаточно странное обстоятельство: ток в цепи не только изменяется по величине, но и меняет направление (рис. 2). После выключения лампы ток медленно, очень медленно, возвращается в «отрицательную» область, но свое значение не восстанавливает.

Придется подождать десяток часов, прежде чем можно будет снова начать измерения.

Эксперимент первый. Выбор поглотителя

Через сутки после загрузки воды в кювету темновой ток (ток в цепи при отключенном источнике света) становится практически постоянным. Почему это происходит, пока неясно.

Сколь бы маломощна ни была лампа, играющая роль источника света, но нагрев жидкости в кювете все-таки возможен. А значит, нужен термометр, позволяющий контролировать и этот процесс. Конструкция кюветы позволяет установить небольшой градусник, а лучше термопару, без особых проблем.

К фототоку можно относиться двояким образом. Прежде всего, это процесс изменения тока в цепи, обусловленный оптическим облучением. Количественная характеристика этого процесса может тоже именоваться фототоком: можно договориться, что это ток в цепи в определенный момент времени минус ток в цепи в момент включения источника света.

Первое измерение проводим без поглотителя; в рабочем журнале набор чисел отмечаем перечеркнутой букой П. В глаза бросаются две особенности: возрастание тока в цепи начинается почти сразу же после включения источника света и прекращается сразу же после выключения лампы (рис. 3).

При этом, что важно, температура жидкости еще сравнительно долго продолжает расти (рис. 4). Появляется убежденность, что такое изменение фототока невозможно объяснить ни нагревом жидкости, ни влиянием света на протекание химических реакций.

То и другое в подавляющем большинстве случаев — сравнительно медленные процессы.

Дальше начинается самое интересное и не противоречащее ни здравому смыслу, ни известным и устоявшимся представлениям.

Использование в качестве поглотителя стеклотекстолита толщиной 2 мм с нанесенным сверху слоем меди толщиной 0,1 мм (П = Cu+) подавляет эффект лишь наполовину (см. рис. 3).

Гораздо сильнее действует гофрированный картон толщиной 3 мм с наклеенной сверху алюминиевой пленкой толщиной 0,05 мм (П = Al+). В этом нет ничего странного: медь обладает большой теплоемкостью, а картон — низкой теплопроводностью.

При первом поглотителе максимальное изменение температуры составило 1,5°C, а при втором — около 0,5°C. Следует обратить внимание на еще одно важное обстоятельство: в начале экспозиции фототок растет, а температура жидкости если и увеличивается, то несущественно. Следствие может отставать от причины, но не наоборот.

Конечно же, все три зависимости соответствуют одному и тому же положению лампы. При отсутствии поглотителя средняя освещенность поверхности жидкости составила 15000 лк (напомним, что в люксах измеряется освещенность в Международной системе единиц — СИ).

Итак, первый эксперимент, заключающийся в ежеминутных измерениях падения напряжения и температуры в течение нескольких часов, подтвердил предположение о том, что электрический ток в жидкости, по крайней мере частично, имеет фотоэлектрическую природу.

Эксперимент второй. Фототок и освещенность

Следующий шаг — проверка линейности «люкс-амперной» характеристики. Имеется в виду пропорциональность освещенности и максимального значения фототока, а помешать такой линейности в принципе может только тепловой нагрев жидкости.

Существует прекрасный способ избавиться от инфракрасного излучения — использовать воду в качестве поглотителя. Оказывается, достаточен слой воды в несколько сантиметров, чтобы заглушить это излучение полностью.

Результаты измерений, аналогичных предыдущим, показали, что при использовании водного поглотителя (П = Н2О) фототок ведет себя совершенно по-другому (рис. 5). Самое основное: после выключения источника света сила фототока начинает резко уменьшаться.

Вот оно, с одной стороны, обоснование фотоэлектрической природы тока в цепи, а с другой — подтверждение влияния инфракрасного излучения на электрические процессы в жидкости.

Теперь есть все, чтобы построить зависимость фототока от освещенности (рис. 6). Однако трех значений, приведенных на предыдущем рисунке, недостаточно. Значит, придется провести дополнительные измерения.

Но и этого мало — каждое измерение придется повторить неоднократно, иначе есть опасность за результат выдать банальный промах.

И тем не менее, у нас нет оснований сомневаться в линейности зависимости фототока от освещенности.

Всякое исследование должно заканчиваться выводом. В нашем случае можно высказать гипотезу, пусть даже и требующую проверки. А она такова: не исключено, что освещенность воды, даже очень слабая, является причиной темнового тока. По крайней мере, ощутимый вклад в электродвижущую силу световая экспозиция воды вносить безусловно должна.

Вода не проводит электричество

Всем известно, что вода и электричество — весьма опасное сочетание. Однако сама по себе вода ток не проводит. Тогда почему вода считается хорошим проводником?

Чтобы в этом разобраться, нужно представить атом, который состоит из протонов, нейтронов и электронов. Соотношение нейтронов и электронов определяют заряд атома.

Если число протонов больше, чем электронов, заряд положительный, если наоборот — отрицательный. Поскольку атомы стремятся к нейтральному заряду, они отдают или забирают электроны.

При переходе электрона от отрицательно заряженного атома к атому с положительным зарядом образуется электрический ток.

Так как молекулы воды не имеют заряда, то и электричество они не проводят. Поэтому дистиллированная вода считается диэлектриком, то есть ток она не проводит. Однако такая вода встречается нечасто.

Вся вода, которая течёт из-под крана, содержится в реках, озёрах и морях, — это минеральный раствор той или иной концентрации.

В ней содержатся как положительно (кальций, магний, натрий, железо), так и отрицательно (хлор, сульфат, карбонат) заряженные частицы, поэтому такая вода хорошо проводит ток, и тем лучше, чем больше концентрация минеральных солей.

10 тайн мира, которые наука, наконец, раскрыла

«Движущиеся камни», странные ноги жирафов, поющие песчаные дюны и другие потрясающие загадки природы, которые нам удалось разгадать за последние несколько лет. 1.

Секрет «движущихся камней» в Долине Смерти С 1940-го года до недавнего времени Рейстрек-Плайя, высохшее озеро с ровным дном, находящееся в Долине Смерти в Калифорнии, было местом, где наблюдался феномен «движущихся камней».

Над этой тайной ломало голову множество людей. Годами или даже десятилетиями, некая сила, казалось, двигала… Читать далее…

Атом, люстр, нуктемерон, и ещё семь единиц времени, о которых вы не слышали

Когда люди говорят, что им «довольно момента», они наверняка не догадываются, что обещают освободиться ровно через 90 секунд.

Ведь в Средние века термин «момент» определял промежуток времени продолжительностью в 1/40 часа или, как тогда было принято говорить, 1/10 пункта, составлявшего 15 минут. Иными словами, он насчитывал 90 секунд.

С годами момент утратил свое первоначальное значение, но до сих пор используется в обиходе для обозначения неопределенного, но очень краткого интервала. Так почему же… Читать далее…

Согласно новой теории, параллельные вселенные могут существовать в действительности

Представьте себе мир, где динозавры не вымерли, Германия победила во Второй мировой войне, а вы родились в совсем другой стране.

Согласно теории американских и австралийских исследователей, такие миры действительно могут существовать в параллельных вселенных, постоянно друг с другом взаимодействующих.

Да, это звучит как научная фантастика, но новая теория может объяснить некоторые противоречия в квантовой механике, над которыми веками бьются учёные. Учёные из Университета Гриффита и Калифорнийского университета считают, что соседние миры не развиваются… Читать далее…

10 попыток объяснить существование жизни без дарвиновской Теории эволюции

После кругосветного путешествия Чарльз Дарвин окончательно уверовал в то, что в природе преобладает система, которую он назвал «естественный отбор», и которая, в свою очередь, вызывает процесс эволюции.

Проще говоря, организмы, которые живут достаточно долго для того, чтобы воспроизвести потомство, передают ему свою генетическую память. Если же организм по тем или иным причинам погиб, не оставив потомства, его характеристики не появятся в генофонде.

Со временем наращивание характеристик может привести к возникновению совершенно новых… Читать далее…

Проводит ли вода электрический ток

Удачник Высший разум (139609) 9 лет назад Некоторые как сговорились. Кого спрашивали про ДИСТИЛИРОВАННУЮ воду? Вопрос об обычной воде. taukamille самый адекватный из всех. Итак, по порядку. 1) Дистилированная вода — действительно диэлектрик, но она в природе встречается только в лабораториях.

2) Обычная вода — наоборот, великолепный проводник. Поэтому в правилах поведения во время грозы написано: — не купаться — держаться подальше от любых водоемов, даже от луж. 3) Также в правилах пользования электроприборами написано: — не включать электроприборы большого сопростивления в ванной. Максимум — электробритву или фен.

— лампа в ванной должна стоять внутри герметичного колпака. И еще добавлю. Известный поэт и певец, бард Александр Галич погиб в США в 1977 году в ванне. Он налил ванну, но когда лег в нее, вода остыла. И тогда он включил кипятильник и сунул его в ванну, а сам не вылез. Ток пошел в воду, и он умер мгновенно.

Хотя некоторые считают, что его таким нестандартным образом убили сотрудники КГБ. Но сами КГБ-шники этого не признают.

Елизавета Кириллова Просветленный (40564) 9 лет назад

да

Егор Ваганов Профи (719) 9 лет назад

Да.

[Все будет Coca-Cola] Мастер (1203) 9 лет назад

да конечно

123 Гуру (3170) 9 лет назад

Да, это знают даже 6ти летние дети…

Anastasia Мастер (1763) 9 лет назад

конечно проводит

Елена Владимировна Мыслитель (8591) 9 лет назад

А как же!)))

Из твоего кошмарного сна Просветленный (32750) 9 лет назад

Удельная электропроводность дистиллированной воды, как правило, менее 5 мкСм/см. При необходимости использования более чистой воды используют деионизированную воду. Удельная электропроводность деионизованной воды может быть менее 0,05 мкСм/см. т. е 1000000/0,05 Ом. 20 МОм

Сёма Рубероид Мудрец (13831) 9 лет назад

плохо быть деревянным

David Ученик (181) 9 лет назад

Еще бы

Azi Yeszhanov Ученик (149) 9 лет назад

Еще как проводит!!!

Виктор Симаев Гуру (2784) 9 лет назад

вода проводит ток только тогда, когда в ней растворены какие либо соли, а чистая вода очень плохо.. . +5 Алексею Поспелову и «из твоего кошмарного сна»

Kartman Мыслитель (8736) 9 лет назад Нет, дистиллированная вода ток не проводит. Проводником в простой воде являются соли. Ну вообще есть в физике понятие удельной электропроводности. Так что при определенном напряжении и дистиллированная будет проводить, но это уже не в домашних условиях и на очень малом расстоянии м/у электродами.

Сколько же неучей у нас в стране. даже страшно))

Александр Клементьев Мудрец (11182) 9 лет назад

Диэлектриком является дистилированная вода, не имеющая примесей, служащих носителями заряда. Но обычная вода, водопроводная, речная или еще какая-то имеет множество различных примесей, поэтому ток проводит.

Иначе почему для сырых помещений более строгие требования к устройству электроустановок и технике безопасности при работе с ними? Еще пример: на линиях электропередач короткие замыкания учащаются при дождях и летом под утро, во время росы.

Дистиллированная вода проводит ток или нет?

Чистая дистиллированная вода — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Чистая дистиллированная вода

Cтраница 1

Чистая дистиллированная вода в отсутствие воздуха не растворяет свинец, поскольку положительный потенциал этого металла лишь немного больше, чем у водорода. Обычная питьевая вода, содержащая бикарбонаты кальция и магния, а также сульфат, образует на поверхности металла тонкий и твердый слой карбоната и сульфата свинца ( П), препятствующий растворению.  

Чистая дистиллированная вода в небольшой степени проводит электрический ток.  

Чистая дистиллированная вода — практически диэлектрик. Это можно показать с помощью следующего опыта: если последовательно с лампой накаливания соединить ванну с дистиллированной водой, в которую опущены металлические пластины, и включить лампу и ванну в сеть, то лампа не горит. Оказывается, раствор сахара в воде тоже не проводит тока. Если же с помощью пипетки ввести в ванну с водой несколько капель кислоты, то лампа ярко загорается. Значит, раствор кислоты в воде — хороший проводник тока.  

Химически чистая дистиллированная вода обладает ничтожно малой проводимостью. Это легко проверить на опыте, составив электрическую цепь из источника тока, амперметра и электродов, погруженных в стеклянный сосуд с дистиллированной водой. При этом в цепи не протекает электрический ток.  

Чистую дистиллированную воду получить можно перегонкой, но и она в зависимости от перегонного куба может содержать следы некоторых элементов.  

Чистую дистиллированную воду получить можно путем перегонки, но и она в зависимости от перегонного куба может содержать следы некоторых элементов.  

Самая чистая дистиллированная вода содержит в 1 мл 20 000 — 30 000 частичек пыли.  

В литре чистой дистиллированной воды при 22 содержится 1 — Ю 7 г Н — ионов и 1 — 10 — 7 ОН-ионов.  

Подвергать электролизу чистую дистиллированную воду нецелесообразно.  

О получении оптически чистой дистиллированной воды см. S yy rny К.  

При добавлении к чистой дистиллированной воде Щелочи в ней появятся в некотором количестве ионы ОН, что приведет к подщелачиванию воды.  

Делаем вывод, что чистая дистиллированная вода, органические растворители ( спирт и ацетон), а также растворы солей в органических растворителях электрический ток не проводят.  

Дистилляционный аппарат служит для получения чистой дистиллированной воды путем ее перегонки. Прибор собирается на шлифах.  

Подкисление станет заметнее, если в чистую дистиллированную воду внести немного более крепкой, чем угольная, кислоты, например соляной. Угольная кислота распадается на ионы только частично, а соляная полностью; поэтому если даже внести в воду равное количество этих кислот ( скажем, по 1 мг.  

Страницы:      1    2    3    4

проводимость дистиллированной, водопроводной жидкости и льда

С электрическим током приходится сталкиваться повсеместно. С другой стороны, человек на 70-80% состоит из воды, постоянно ее пьет, моется, купается, использует ее для производства, уборки. Таким образом, важно знать, как вода и электричество взаимодействуют между собой.

В жидких веществах причиной появления электричества являются ионы. Когда они начинают под действием электрического поля упорядоченно двигаться, возникает ток. Абсолютно чистая вода – это нейтральная молекула, диэлектрик, и ток она не проводит.

Иногда, очень редко, молекулы воды тоже распадаются на ионы, поэтому проводимость нельзя считать равной абсолютному нулю. Но она настолько мала при нормальных условиях, что ею пренебрегают.

Если добавить в воду соль какого-либо металла, то образуются ионы и жидкость станет проводником. Чем больше солей растворится, тем большей проводимостью станет обладать вода.

Происходит это потому, что молекула воды полярная. Она притягивается к молекуле соли и разрывает ее на части. Так образуются ионы.

Поскольку в природе и в водопроводной трубе вода всегда с примесями, то электричество она проводит.

Поверхность нашего тела тоже всегда влажная и немного соленая. Следовательно, тело тоже проводит электричество. Еще лучше, чем кожа, проводит электричество кровь, желудочный сок, мышцы, моча. По этой причине человек очень подвержен влиянию электричества и должен осторожно с ним обращаться.

Не только соль влияет на проводимость. Это может быть щелочь или кислота, надо лишь, чтобы они вступили в химическую реакцию с водой и образовали ионы.

Обратите внимание! Процесс распада на ионы в растворах воды называется электролитической диссоциацией.

Наиболее сильно на проводимость влияют все-таки соли, некоторые кислоты (серная, соляная) и некоторые щелочи (каустическая сода, калиевый щелок).

Проводимость зависит не только от концентрации соли, но и от ее вида. Чем тяжелее ионы, тем они менее подвижны. И чем больше их заряд, тем больше сила тока.

Измеряя проводимость воды, можно определить степень ее загрязнения примесями. Измерения следует проводить при определенной температуре, так как она тоже влияет на электричество.

Есть простой эксперимент, показывающий, как вода проводит электричество при добавлении в нее солей. Суть его заключается в следующем:

• необходимо собрать цепь, внутри которой будет находиться лампочка и два оголенных контакта;
• контакты опускают в стакан с очищенной водой, замыкая тем самым цепь;
• постепенно добавляя в воду соль, следят, как лампочка начинает светиться все ярче и ярче.

В целях безопасности эксперимент надо проводить в резиновых перчатках. Источником тока может быть аккумулятор на 12 вольт. К нему подсоединяется соответствующая лампа. Размешивать соль следует деревянной палочкой.

Замерзшая вода, то есть лед, по своей проводимости схожа с деревом или текстолитом. Хорошим изолятором лед нельзя назвать, у него тоже есть ионная проводимость. Особое значение имеет, из какой воды он получился. Если из очищенной, то ток не потечет, если из обычной или соленой – изоляционные свойства низкие.

Если воду очистить от всех примесей, то она перестанет пропускать ток. Такая вода называется дистиллированной. Ее получают в процессе перегонки в аппаратах, называемых дистилляторами, методом обратного осмоса и некоторыми другими способами. Многие пытливые умы интересует, проводит ли ток беспримесная дистиллированная вода?

Обратите внимание! Электрическая проводимость дистиллированной воды крайне мала. В ней растворены преимущественно газы. Можно считать, что ток она не проводит.

Из-за присутствия углекислого газа такая жидкость имеет слабую кислотность, но это на электропроводность не влияет. Чтобы избавиться от углекислого газа, дистиллированную воду кипятят 30 минут, затем герметично закрывают.

Итак, отвечая на вопрос, какая вода не может проводить электрический ток, следует отвечать – дистиллированная, высокоочищенная.

Современные электрические приборы делают так, чтобы они были максимально безопасными для человека. Провода и все части прибора помещают в электроизолирующую оболочку. Но все же в некоторых случаях электричество может нанести вред. Если изоляция повредилась и происходит пробой тока на корпус прибора, то можно получить серьезный удар. Такие удары приводят к травмам, а порой и к смерти. Иногда травма наступает не от самого тока, а от его последствий. Человека отдергивает, отбрасывает назад, и он ударяется головой или другой частью тела о твердый предмет.

Вот почему важно приобретать только качественную бытовую технику и устанавливать УЗО (устройство защитного отключения) в доме. Никогда нельзя хвататься голыми руками за провода, не будучи на 100% уверенным, что они обесточены. Осторожно следует обращаться с конденсаторами, и перед использованием даже вполне знакомого электроприбора желательно прочитать инструкцию.

Действительно ли вода проводит электричество? — Интересные факты

Здравый смысл подсказывает нам, что не стоит работать с оголенными электрическими проводами или даже включать вилку в розетку, стоя босиком в луже воды или даже просто с мокрыми руками. Поэтому большинство из нас считает, что вода хорошо проводит электричество. И правда, если мы стоим в ней, держа в руках провод под напряжением или неисправный электроприбор, вода повысит проводимость вашего тела и замкнет электрическую цепь, из-за чего ток протечет через вас. Это может привести к смертельным поражениям или хотя бы просто электрическому шоку.

Но на самом деле чистая дистиллированная вода вообще не проводит электричество. Ведь в ней нет ничего, что могло бы переносить заряд. Но, поскольку она является отличным растворителем, в ней всегда имеется некоторая концентрация заряженных частиц, где бы в природе она ни находилась.

Водопроводная вода всегда содержит в себе достаточно примесей, включая минералы и хлор, что позволяет ей проводить электричество достаточно сильно. Еще более опасной воду делает то, что она способна заполнять все открытые промежутки между вашим телом и любыми наэлектризованными проводами или предметами. Цепь замкнется даже при небольшом количестве водопроводной воды на вашем теле.

Кроме того, соль от пота также растворится в воде, увеличив ее проводимость. Примеси, которые могут проводить электричество, называются электролитами. Они включают в себя кислоты, соли и другие вещества. Электролиты подразделяются на слабые и сильные по степени своей относительной проводимости.

Батареи транспортных средств содержат в каждой ячейке электролитический раствор серной кислоты (h4SO4) и воду, что облегчает проводимость. Более новые батареи содержат гидроксид калия (KOH) или другого щелочного металла.

Электролиты способствуют перемещению ионов от катода к аноду при зарядке батареи и от анода к катоду при разрядке или включении электрической цепи. Растворяясь в воде, они распадаются на ионы – свободные движущиеся заряженные частицы, которые из-за своей подвижности внутри растворов могут переносить электрический ток в воде.

Все это можно подтвердить простым экспериментом. Вам понадобится электрическая цепь с батареей и лампочкой, которые соединены проводами. Разомкните ее и положите концы проводов контура в стакан чистой дистиллированной воды. Вы заметите, что лампочка не загорится. Теперь медленно начните растворять в воде обычную поваренную соль. Лампочка начнет светиться, и по мере растворения соли она будет становиться все ярче и ярче. Ведь поваренная соль, по-научному называемая хлористый натрий (NaCl), растворяясь, распадается на положительный ион натрия (Na) и отрицательный ион хлора (Cl). Тем самым она образует электролит, способный «переносить» электроны в воде и, соответственно, проводить ток.

Если же мы повторим эксперимент с водопроводной водой, лампочка загорится прежде, чем мы добавим соль. Это произойдет из-за электролитических примесей, которые всегда присутствуют в водопроводной воде или воде из любых природных источников.

Проводит ли ток дистиллированная вода?

нет, в ней нет примесей) если, конечно, она действительно дистиллированная

Ищё как проводит!!!

Это просто очищенная вода, а вода проводник.

Проводит но очень слабо

нет сама вода некогда ток не проводит просто не в дистилированной воде растворено много солей которые ток и проводят в дистилированной воде солей и примисей нет поэтому и проводить ток нечему школа 5 класс если не раньше

Полностью очищенная вода — хороший диэлектрик, совершенно не проводит ток. Ее называют деионизованная вода, получают специальным методом. А дистиллят может быть легко загрязнен проводящими примесями.

А опытным путём не попробовать?? ? Я, канеш, не призываю провода с 220V пихать в воду, можно взять пару батареек и светодиод.. . Вспомните Пушного с его рубрикой «ЭКСПЕРИМЕНТЫ»—и вперёд…)) ) Развлечётесь и подвигаетесь, вместо того, чтобы сиднем сидеть у компа.. . Удачи! =))

Дистилированная вода ток ПРОВОДИТ! В любой жидкости ток проводится не электронами, а ионами. В любой воде, дистилированной или нет, ионы всегда имеются. Часть молекул воды распадается на ионы Н+ и ОН-, вот они и отвечают за проводимость тока. Наличие примесей сопровождается увеличением количества ионов в воде и улучшению проводимости. Когда мы удаляем из воды все примеси, проводимость воды падает из-за уменьшения количества ионов, но падает не до нуля, потому что собственные ионы Н+ и ОН- в ней остаются. И если в дистилированную воду под напряжением сунуть руку, электрический удар будет обеспечен. Сделайте поиск в сети на тему «электрическая проводимость дистилированной воды» и убедитесь сами, что она нулю не равна. А если нулю не равна, то проводить ток может. Однажды я смотрел по немецкому телевидению передачу на эту тему что-то из серии «разрушители мифов» или как-то похоже. Ведущий задал вопрос участникам: «Проводит ли дистилированная вода электрический ток? » Мнения разделились, никто точно сказать не мог. И тогда прямо в студии проделали эксперимент. Взяли три одинаковых куба с простой водой, дистилированной водой и растительным маслом и стали в каждый куб опускать работающие телевизоры. В первых двух кубах с простой водой и дистилированной телевизоры перегорели сразу, как только немного погрузились в воду. И лишь в третьем кубе с маслом телевизор работал без проблем. А если телевизор в дистилированной воде перегорел, это означает, что вода ток проводит. Конечно, скептик может заявить, что во втором кубе тоже была обычная вода, а не дистилированная. Но я не думаю, что руководство телепрограммы опустилось до такого мелкого жульничества.

даааааааааааааа!!!!

Всё очень просто. Сначала задайтесь величиной понятия «электропроводная». В смысле: с КАКОЙ проводимостью Вы считаете среду НЕэлектропроводной? Дело в том, что во-первых, сами молекулы воды, хоть и слабо, диссоциируют сами в себе, а во-вторых — отсутствие солей при очистке дистилляцией тоже понятие условное. Кстати, как раз измеренная электропроводность считается показателем качества дистилляции. Дистиллированной считается вода с проводимостью менее 5 мкСм/см (для сравнения: водопроводная вода может иметь проводимость от 50 до 1500 мкСм/см в зависимости от минерализации) . При деионизации (удалении или «связывании» диссоциированных молекул) проводимость дистиллированной воды может составлять менее 0,1 мкСм/см. ЭТО для Вас конкретно — электропроводная или нет?

Почему вода проводит электрический ток

На протяжении двух веков ученые строят гипотезы, почему вода является проводником электричества. Если рассмотреть некую идеальную воду, состоящую исключительно из молекул Н20, то напрашивается вывод, что вода – диэлектрик.

В реальности любая вода (водопроводная, озерная, речная, родниковая) содержит различные примеси в большей или меньшей степени. Примеси, по большей части, являются солями. Молекула воды устроена как магнит, на языке физики – диполь. Диполи воды «разбирают» молекулы солей на ионы.Ион – это атом, у которого есть либо лишние, либо недостающие электроны. Но любой атом стремится стать нейтральным. Для этого ему необходимо отдать лишние электроны или получить недостающие. Поэтому заряженные частицы начинают двигаться в электромагнитном поле: положительные ионы к катоду, отрицательные к аноду. А ток, как мы помним из школьного курса физики, это движение заряженных частиц. Чем выше концентрация соли, тем лучше проводимость тока.

Когда электричество «течет» через воду, атомы кислорода почти неподвижны. Их поведение хорошо иллюстрирует опыт с «колыбелью Ньютона». В этом эксперименте используются одинаковые шары, подвешенные в один ряд. Если одним из шаров ударить по всей цепочке – двигаться будут только крайние, остальные сохранят неподвижность.

На молекулярном уровне этот процесс описал еще в 19 веке немецкий химик Гротгус. Он предположил, что молекулы воды передают протоны по цепочке, мгновенно формируя и разрывая новые ковалентные связи. На сегодняшний день его теория подтверждена в Йельском университете.

Но самое поразительное, что дистиллят воды тоже проводит электричество, в ничтожной степени, но проводит. Молекулы воды обладают нейтральным зарядом. Однако небольшое количество молекул всегда диссоциируют на ионы водорода и гидроксильную группу, а значит, даже дистиллированная вода проводник электричества, так как в ней есть заряженные частицы. Хотя с практической точки зрения электропроводность дистиллированной воды настолько мала, что принято считать ее диэлектриком.

Ответы@Mail.Ru: Правда, что дистиллированная вода

Да сама вода дист. не проводит ток, проводят ток соли, которые присутствуют в обык. воде, попробуй посолить воду и сунь откр. кипятильник! Будет к. з.

больше того- есть способ проверки чистоты дистиллята по отсутствию токопроводности

Сама вода ток не проводит, его проводят частицы в ней содержащиеся. Поэтому если таковых в воде нет, то и ток проводить она не будет

Правда . Опусти в банку с водой два лезвия под напряжением — она не закипит, пока не бросишь щепотку соли или сахара .

Дистиллированная вода, как известно, плохо проводит электрический ток, по сути – является изолятором. Чтобы проводить ток в жидкой среде нужны носители этого тока: положительные и отрицательные ионы. В водяных растворах – это ионы солей и примесей, поэтому растворы хорошо проводят электрический ток, а чистая дистиллированная вода, или бидистиллят или вода высокой чистоты (ВВЧ) – нет, не проводит ток. Для того, чтобы не проводить ток вода должна быть нейтральной, то есть иметь взаимно компенсированные заряды отдельных ее частей и – в целом. Поскольку известно, что молекулы воды полярны, то их полярные заряды тоже должны быть компенсированы. И, наконец, структурные образования жидкой воды должны иметь какой-нибудь один заряд (плюс или минус) , а не два одновременно: тогда, вследствие отсутствия одного из полярных носителей тока, его и не будет (это если вода не совсем нейтральна) . Из простого уравнения химической реакции образования воды 2Н2 + О2 = 2Н2О следует, что в левой части располагаем двумя электронами связи в каждой молекуле водорода и одним электроном связи в молекуле кислорода – всего пятью электронами 2 х 2е + 1е = 5е. Поскольку каждая из совокупности молекула воды должна быть одинаковой, то на одну молекулу воды должно приходиться два целых электрона связи кислорода с водородом, а поскольку молекул (в реакции) – две, то они ассимилируют четыре электрона, а пятый располагаемый по реакции электрон становится электроном связи полученных двух молекул воды. Тогда цепочка молекул воды выстраивается в следующем виде: eH->O<-eH e eH->O<-eH e eH->O<-eH e и т. д. Всего монокристалл воды содержит 3761 молекулу Н2О. Итак, в жидкой воде все молекулы Н2О – одинаковы, каждая имеет по два электрона связи водорода с кислородом, и каждая предыдущая соединена с последующей в монокристалле одним электроном связи самих молекул воды. В принципе можно считать, что молекул воды Н2О с двумя и тремя электронами – поровну, но в таком рассуждении суть все же теряется, так как молекулы должны быть одинаковы и соединены между собой электронами связи. Проверим баланс электрических зарядов цепочки молекул воды. Не повторяя расчетов, данных в книге /6/, запишем результат: каждая молекула воды с двумя электронами связи имеет избыточный заряд q2=164×10 в-21 степени Кл . В то же время электрон связи двух соседних молекул имеет заряд qe=160×10 в-21 степени Кл . В цепочке монокристалла воды на один электрон связи молекул воды приходится по половине заряда соединяемых им двух молекул, так как остальные половинки зарядов этих молекул отданы другим электронам связи (справа и слева от рассматриваемых двух молекул воды) . Как видно, получается почти баланс зарядов q2-qe=4×10 в -21 степени, что составляет 1/41% от заряда одной молекулы воды. Как видно, жидкая дистиллированная вода является почти нейтральной и имеет слабый положительный избыточный электрический заряд, составляющий всего 0, 025% от заряда молекулы воды: этого достаточно, чтобы вода была диэлектриком и плохо проводила электрический ток.

Вода – диэлектрик, причём ярко выраженный (диэлектрическая проницаемость &#949; = 81) <a rel=»nofollow» href=»http://window. edu.ru/window_catalog/pdf2txt?p_id=11958&p_page=11″ target=»_blank»>http://window.edu.ru/window_catalog/pdf2txt?p_id=11958&p_page=11</a> Только качество дистилляции воды может быть разным.

Всем известно, что вода хорошо проводит электрический ток. По этой причине, например, нельзя купаться в грозу, нельзя мокрыми руками работать с электроприборами и так далее. Но проводит ли вода ток на самом деле?

На самом деле ток проводит не вода, т.е. не молекулы воды, а различные примеси, содержащиеся в ней, в частности ионы различных минеральных солей. Вода отличный растворитель, поэтому в природе в воде всегда растворено много различных примесей, которые приводят к тому, что вода в натуральном своем состоянии на Земле всегда проводит ток.

Но современные технологии, при необходимости, позволяют полностью очистить воду от всех примесей, оставив в ней только молекулы самой воды. Вода, очищенная от примесей, называется дистиллированной. Так вот дистиллированная вода электрический ток почти не проводит, а вместо этого является хорошим диэлектриком. Дистиллированная вода имеет широкое применение в технике, медицине и промышленности и вырабатывается в больших количествах. Её даже можно купить в автомагазинах и аптеках.

Однако не стоит слишком сильно полагаться на то, что вода очищена и поэтому не должна проводить ток. Дело в том, что дистиллированная вода требует особого обращения, иначе она очень быстро снова растворит в себе множество примесей и снова станет проводником. Так в быту Вам не удастся слишком долго сохранять воду настолько чистой, чтобы она не проводила ток.

Всё это означает, что меры безопасности при работе с электрическими приборами и устройствами по-прежнему нельзя нарушать. Помните, что та вода, которую Вы можете встретить в обычной жизни, всегда обладает примесями и потому является хорошим проводником электрического тока.

Проводник (электричество)

У этого термина существуют и другие значения, см. Проводник. Электрический провод с проводником из меди

Проводни́к — вещество, среда, материал, хорошо проводящие электрический ток.

В проводнике имеется большое число свободных носителей заряда, то есть заряженных частиц, которые могут свободно перемещаться внутри объёма проводника и под действием приложенного к проводнику электрического напряжения создают ток проводимости. Благодаря большому числу свободных носителей заряда и их высокой подвижности значение удельной электропроводности проводников велико.

С точки зрения электродинамики проводник — среда с большим на рассматриваемой частоте значением тангенса угла диэлектрических потерь (tgδ >> 1), в такой среде сила тока проводимости много больше силы тока смещения. При этом под идеальным проводником (сверхпроводником) понимают среду с бесконечно большим значением tgδ, прочие проводники называют реальными или проводниками с потерями.

Проводниками называют также части электрических цепей — соединительные провода, металлические шины и др.

Среди наиболее распространённых твёрдых проводников известны металлы, полуметаллы, углерод (в виде угля и графита). Пример проводящих жидкостей при нормальных условиях — ртуть, электролиты, при высоких температурах — расплавы металлов. Пример проводящих газов — ионизированный газ (плазма). Некоторые вещества, при нормальных условиях являющиеся изоляторами, при внешних воздействиях могут переходить в проводящее состояние, а именно проводимость полупроводников может сильно варьироваться при изменении температуры, освещённости, легировании и т. п.

Микроскопическое описание проводников связано с электронной теорией металлов. Наиболее простая модель описания проводимости известна с начала прошлого века и была развита Друде.

Проводники, в которых преобладает электронная проводимость, обусловленная движением электронов, относят к проводникам первого рода. К проводникам второго рода относят проводники с ионной проводимостью (электролиты).

Классификация материалов по отношению к способности проводить электрический ток

При появлении в нашей жизни электричества, мало кто знал о его свойствах и параметрах, и в качестве проводников использовали различные материалы, было заметно, что при одной и той же величине напряжения источника тока на потребителе было разное значение напряжения. Было понятно, что на это влияет вид материала применяемого в качестве проводника. Когда ученные занялись вопросом по изучению этой проблемы они пришли к выводу, что в материале носителями заряда являются электроны. И способность проводить электрический ток обосабливается наличием свободных электронов в материале. Было выяснено, что у некоторых материалов этих электронов большое количество, а у других их вообще нет. Таким образом существуют материалы, которые хорошо проводят электрический ток, а некоторые не обладают такой способностью.
Исходя из всего выше сказанного, все материалы поделились на три группы:

• проводники;
• полупроводники;
• диэлектрики;

Каждая из групп нашла широкое применение в электротехнике.

Проводники

Проводниками являются материалы, которые хорошо проводят электрический ток, их применяют для изготовления проводов, кабельной продукции, контактных групп, обмоток, шин, токопроводящих жил и дорожек. Подавляющее большинство электрических устройств и аппаратов выполнена на основе проводниковых материалов. Мало того, скажу, что вся электроэнергетика не могла б существовать не будь этих веществ. В группу проводников входят все металлы, некоторые жидкости и газы.

Так же стоит упомянуть, что среди проводников есть супер проводники, сопротивление которых практически равно нулю, такие материалы очень редки и дороги. И проводники с высоким сопротивлением — вольфрам, молибден, нихром и т.д. Такие материалы используют для изготовления резисторов, нагревательных элементов и спиралей осветительных ламп.

Но львиная доля в электротехнической сфере принадлежит рядовым проводникам: медь, серебро, алюминий, сталь, различные сплавы этих металлов. Эти материалы нашли самое широкое и огромное применение в электротехнике, особенно это касается меди и алюминия, так как они сравнительно дешевы, и их применение в качестве проводников электрического тока наиболее целесообразно. Даже медь ограничена в своем использовании, её применяют в качестве обмоточных проводов, многожильных кабелях, и более ответственных устройствах, еще реже встречаются медные шинопроводы. А вот алюминий считается королем среди проводников электрического тока, пускай он обладает более высоким удельным сопротивлением чем медь, но это компенсируется его весьма низкой стоимостью и устойчивостью к коррозии. Он широко применяется в электроснабжении, в кабельной продукции, в воздушных линиях, шинопроводах, обычных проводах и т.д.

Полупроводники

Полупроводники, что-то среднее между проводниками и полупроводниками. Главной их особенностью является их зависимость проводить электрический ток от внешних условий. Ключевым условием является, наличие различных примесей в материале, которые как раз-таки обеспечивают возможность проводить электрический ток. Так же при определенной компоновку двух полупроводниковых материалов. На основе этих материалов на данный момент, произведено множество полупроводниковых устройств: диоды, светодиоды, транзисторы, семисторы, тиристоры, стабисторы, различные микросхемы. Существует целая наука, посвященная полупроводникам и устройствам на их основе: электронная техника. Все компьютеры, мобильные устройства. Да что там говорить, практически вся наша техника содержит в себе полупроводниковые элементы.

К полупроводниковым материалам относят: кремний, германий, графит, графен, индий и т.д.

Диэлектрики

Ну и последняя группа материалов, это диэлектрики, вещества не способные проводить электрический ток. К таким материалам относят: дерево, бумага, воздух, масло, керамика, стекло, пластмассы, полиэтилен, поливинилхлорид, резина и т.д. Диэлектрики получили широкое применение благодаря своим качествам. Их применяют в качестве изолирующего материала. Они предохраняют соприкосновение двух токоведущих частей, не допускают прямого прикосновения человека с этими частями. Роль диэлектриком в электротехнике не менее важна чем роль проводников, так как обеспечивают стабильную, безопасную работу всех электротехнических и электронных устройств. У всех диэлектриков существует предел, до которого они не способны проводить электрический ток, его называют пробивным напряжением. Это такой показатель, при котором диэлектрик начинает пропускать электрический ток, при этом происходит выделение тепла и разрушение самого диэлектрика. Это значение пробивного напряжения для каждого диэлектрического материала разное и приведено в справочных материалах. Чем он выше, тем лучше, надежней считается диэлектрик.

Параметром, характеризующим способность проводить электрический ток является удельное сопротивление R, единица измерения и проводимость, величина обратная сопротивлению. Чем выше этот параметр, тем хуже материал проводит электрический ток. У проводников он равен от нескольких десятых, до сотен Ом. У диэлектриков сопротивление достигает десятков миллионов ом.

Все три вида материалов нашли широкое применение в электроэнергетике и электротехнике. А так же тесно взаимосвязаны друг с другом.

Почему вода проводит электричество

В жидких веществах причиной появления электричества являются ионы. Когда они начинают под действием электрического поля упорядоченно двигаться, возникает ток. Абсолютно чистая вода – это нейтральная молекула, диэлектрик, и ток она не проводит.

Иногда, очень редко, молекулы воды тоже распадаются на ионы, поэтому проводимость нельзя считать равной абсолютному нулю. Но она настолько мала при нормальных условиях, что ею пренебрегают.

Если добавить в воду соль какого-либо металла, то образуются ионы и жидкость станет проводником. Чем больше солей растворится, тем большей проводимостью станет обладать вода.

Происходит это потому, что молекула воды полярная. Она притягивается к молекуле соли и разрывает ее на части. Так образуются ионы.

Поскольку в природе и в водопроводной трубе вода всегда с примесями, то электричество она проводит.

Поверхность нашего тела тоже всегда влажная и немного соленая. Следовательно, тело тоже проводит электричество. Еще лучше, чем кожа, проводит электричество кровь, желудочный сок, мышцы, моча. По этой причине человек очень подвержен влиянию электричества и должен осторожно с ним обращаться.

Примеси, влияющие на проводимость

Не только соль влияет на проводимость. Это может быть щелочь или кислота, надо лишь, чтобы они вступили в химическую реакцию с водой и образовали ионы.

Обратите внимание! Процесс распада на ионы в растворах воды называется электролитической диссоциацией.

Наиболее сильно на проводимость влияют все-таки соли, некоторые кислоты (серная, соляная) и некоторые щелочи (каустическая сода, калиевый щелок).

Проводимость зависит не только от концентрации соли, но и от ее вида. Чем тяжелее ионы, тем они менее подвижны. И чем больше их заряд, тем больше сила тока.

Измеряя проводимость воды, можно определить степень ее загрязнения примесями. Измерения следует проводить при определенной температуре, так как она тоже влияет на электричество.

Есть простой эксперимент, показывающий, как вода проводит электричество при добавлении в нее солей. Суть его заключается в следующем:

• необходимо собрать цепь, внутри которой будет находиться лампочка и два оголенных контакта;
• контакты опускают в стакан с очищенной водой, замыкая тем самым цепь;
• постепенно добавляя в воду соль, следят, как лампочка начинает светиться все ярче и ярче.

В целях безопасности эксперимент надо проводить в резиновых перчатках. Источником тока может быть аккумулятор на 12 вольт. К нему подсоединяется соответствующая лампа. Размешивать соль следует деревянной палочкой.

Какая вода не проводит электричество и почему

 Мы привыкли считать, что вода прекрасно проводит электрический ток. Но это не совсем верное утверждение. Что в нем не так, и есть ли такая вода, что является диэлектриком? Будем разбираться!

Вода — проводник…

Вода часто задает загадки исследователям, это одна из самых таинственных жидкостей на планете. Даже, казалось бы, простой вопрос о ее проводимости оказывается совсем неоднозначным.

Вода прекрасно проводит электричество. Это аксиома, об этом знают многие. Нас часто предупреждают, что плавать в открытых водоемах в грозу нельзя, что не стоит трогать включенные бытовые приборы влажными руками.

… и диэлектрик

Но оказалось, что проводником является вовсе не вода сама по себе, а те примеси, что в ней практически всегда присутствуют. Что абсолютно точно: вода является универсальным растворителем, поэтому в ней всегда есть какие-то взвеси или хорошо растворенные примеси. В том числе, ионы минеральных солей, которые как раз и проводят ток.  

Очистить живительную жидкость, сделать ее дистиллированной можно, такие способы существуют. И тогда она становится диэлектриком, то есть, практически не пропускает через себя ток.

Чистота — понятие временное

Дистиллированную воду мы можем увидеть и приобрести в некоторых торговых точках и в аптечных заведениях. Ее применяют при выработке некоторых видов продукции, она нужна в медицине, например, для разведения порошковых лекарств, применяемых для инъекций; и в других отраслях человеческой деятельности.

Вот только, если мы приобрели какой-то объем такой очищенной воды, она не будет долго оставаться стерильной. Соответственно, и диэлектриком она не будет всегда. Снова вступят в права ее свойства растворимости, она впитает в себя газы из воздуха, частички веществ со стенок сосудов и пр.

---

Проводники и диэлектрики

Все материалы, существующие в природе, различаются своими электрическими свойствами. Таким образом, из всего многообразия физических веществ в отдельные группы выделяются диэлектрические материалы и проводники электрического тока. 

Что представляют собой проводники?

Проводник – это такой материал, особенностью которого является наличие в составе свободно передвигающихся заряженных частиц, которые распространены по всему веществу. 

Проводящими электрический ток веществами являются расплавы металлов и сами металлы, недистиллированная вода, раствор солей, влажный грунт, человеческое тело.

Металл – это самый лучший проводник электрического тока. Также и среди неметаллов есть хорошие проводники, например, углерод. 

Все, существующие в природе проводники электрического тока, характеризуются двумя свойствами:

• показатель сопротивления;
• показатель электропроводности.

Сопротивление возникает из-за того, что электроны при движении испытывают столкновение с атомами и ионами, которые являются своеобразным препятствием. Именно поэтому проводникам присвоена характеристика электрического сопротивления. Обратной сопротивлению величиной является электропроводность. 

Электропроводность – это характеристика (способность) физического вещества проводить ток. Поэтому свойствами надежного проводника являются низкое сопротивление потоку движущихся электронов и, следовательно, высокая электропроводность. То есть, лучший проводник характеризуется большим показателем проводимости.  

Например кабельная продукция: медный кабель обладает большей электропроводностью по сравнению с алюминиевым.

Что представляют собой диэлектрики?

Диэлектрики – это такие физические вещества, в которых при заниженных температурах отсутствуют электрические заряды. В состав таких веществ входят лишь атомы нейтрального заряда и молекулы. Заряды нейтрального атома имеют тесную связь друг с другом, поэтому лишены возможности свободного перемещения по всему веществу. 

Самым лучшим диэлектриком является газ. Другие непроводящие электрический ток материалы – это стеклянные, фарфоровые, керамические изделия, а также резина, картон, сухое дерево, смолы и пластмассы. 

Диэлектрические предметы – это изоляторы, свойства которых главным образом зависимы от состояния окружающей атмосферы. Например, при высокой влажности некоторые диэлектрические материалы частично лишаются своих свойств. 

Проводники и диэлектрики широко используются в сфере электротехники для решения различных задач. 

Например, вся кабельно-проводниковая продукция изготавливается из металлов, как правило, из меди или алюминия. Оболочка проводов и кабелей полимерная, также, как и вилках всех электрических приборов. Полимеры – отличные диэлектрики, которые не допускают пропуска заряженных частиц. 

Серебряные, золотые и платиновые изделия – очень хорошие проводники. Но их отрицательная характеристика, которая ограничивает использование, состоит в очень высокой стоимости.

Поэтому применяются такие вещества в сферах, где качество гораздо важнее цены, которая за него уплачивается (оборонная промышленность и космос). 

Медные и алюминиевые изделия также являются хорошими проводниками, при этом имеют не столь высокую стоимость. Следовательно, использование медных и алюминиевых проводов распространено повсеместно. 

Вольфрамовые и молибденовые проводники имеют менее хорошие свойства, поэтому используются в основном в лампочках накаливания и нагревательных элементах высокой температуры. Плохая электропроводность может существенно нарушить работу электросхемы. 

Диэлектрики также различаются между собой своими характеристиками и свойствами. Например, в некоторых диэлектрических материалах также присутствуют свободные электрически заряды, пусть и в небольшом количестве. Свободные заряды возникают из-за тепловых колебаний электронов, т.е. повышение температуры все-таки в некоторых случаях провоцирует отрыв электронов от ядра, что понижает изоляционные свойства материала. Некоторые изоляторы отличаются большим числом «оторванных» электронов, что говорит о плохих изоляционных свойствах. 

Самый лучший диэлектрик – полный вакуум, которого очень трудно добиться на планете Земля. 

Полностью очищенная вода также имеет высокие диэлектрические свойства, но таковой даже не существует в реальности. При этом стоит помнить, что присутствие каких-либо примесей в жидкости наделяет ее свойствами проводника. 

Главный критерий качества любого диэлектрического материала – это степень соответствия возложенным на него функциям в конкретной электрической схеме. Например, если свойства диэлектрика таковы, что утечка тока совсем незначительная и не приносит никакого ущерба работе схемы, то диэлектрик является надежным. 

Что такое полупроводник?

Промежуточное место между диэлектриками и проводниками занимают полупроводники. Главное отличие проводников заключается в зависимости степени электропроводности от температуры и количества примесей в составе. При том материалу свойственны характеристики и диэлектрика, и проводника. 

С ростом температуры электропроводность полупроводников растет, а степень сопротивления при этом падает. При понижении температуры сопротивление стремится к бесконечности. То есть, при достижении нулевой температуры полупроводники начинают вести себя как изоляторы. 

Полупроводниками являются кремний и германий.

Статья по теме: Электрический ток и его скорость

Электроника на пальцах / Хабр

Пытался объяснить дочке. Сегодня ехал с работы и придумал, как объяснить доходчиво.

Электрический ток течет по проводам так же, как вода — по трубам. Если в кране воду закрыть, она давит на клапан — в электрическом мире это — «напряжение». В данном случае раковина — это как бы «земля» в электрическом мире. Если же представлять себе двухполярную систему, с минусом и плюсом, то тогда это труба, перекрытая посередине перегородкой, а давление нарастает не только с одной стороны, но и падает с другой. Перегородка в какой-то момент не выдерживает — это электрический «пробой». Источник напряжения — это что-то, создающее давление.

Ток — это в нашей аналогии скорость движения воды в трубе. Чем быстрее движется вода, тем больше ток. Если кран перекрыт — вода не движется, вне зависимости от того, какое «на входе» будет давление (=напряжение). Поэтому птицы свободно сидят на проводах и их не бьет током — току просто некуда уйти. Если открыть клапан — вода вырвется наружу. При этом давление сначала упадет, а потом заново поднимется до нормального уровня. Но резко остановится не сможет и давление немного возрастет, а потом опять упадет — в результате нормализуется. Это переходные процессы. Из-за этого сгорают лампочки, потому что при включении света происходит тоже самое, но с напряжением и током.

Аналогом сопротивления может быть ржавчина внутри трубы. Короче, это что-то такое, что мешает воде нормально перемещаться. Этого может быть очень много и тогда труба превращается в диэлектрик. Диэлектрики бывают разные — какие-то пропускают ток плохо, какие-то очень плохо. Кстати, оффтопик: обычная дистиллированная вода — диэлектрик.

Понять, как проводят ток два параллельно или последовательно соединенных сопротивления можно, представив вот такие засоренные трубы, поставленные параллельно или последовательно. Представим себе одну сильно засоренную трубу и одну пустую. Куда пойдет вода? В основном по пустой. И ток так же. А если их соединить последовательно? вода все равно не сможет пройти с большей скоростью через пустую трубу, так как там дальше мешает засоренная. Мы помним, что ток — это тут скорость воды.

Также можно вспомнить, как устроена лампочка? Это просто очень плохо проводящий тонкий проводник. Фактически, очень тонкая засоренная труба в нашей аналогии. Когда по такому идет очень мощный водный поток, он нагревает трубу. В лампочке нагрев происходит такой, что нить светится. Энергия тока превращается в тепло. Но что происходит с током на «выходе»? В аналогии с водой падает скорость, да, и ток в цепи тоже падает. Здесь появляется понятие мощности. Чем мощнее источник тока (в аналогии с водой накачивающий мотор), тем меньше будет потеря скорости (тока). Вспомним гирлянду — там много-много маленьких лампочек и часто никакого преобразователя тока нет, сразу в розетку суется. Каждую отдельную лампочку просто разорвет от 220 вольт, потому что мощность будет такова, что ток разогреет ее нить в доли секунды до температуры выше температуры плавления. А если их поставить последовательно, тогда «скорость» потока упадет как раз до уровня, достаточного для разогрева до уровня свечения. Тут важно, что либо ток идет через всю цепь, либо не идет вообще. Поэтому нет такого, чтобы первая лампочка, та, что ближе к источнику тока, чувствовала себя как-то иначе, чем последняя.

Что такое диоды? Это клапаны, открывающиеся только в одну сторону. Если вода идет только в одну сторону, то прямо поставленный диод пропускает ток-воду, а обратно — блокирует. Клапан в данном случае китайский выходит — все-таки чуть-чуть пропускает.

Что такое переменный ток? Для постоянного тока «батарея» толкает на плюсе воду, а на минусе всасывает, в итоге ток может идти по цепи в понятном направлении. Переменный ток — это когда плюс и минус меняются местами. В розетке они меняются туда-сюда 50 раз в секунду.

Минус в аналогии в том, что в отличии от воды в трубах, с током нет перемещения вещества. Никакие молекулы там никуда не движутся. Передается информация — заряд. Также этой аналогией непросто объяснить полупроводники и конденсаторы (хотя последние более-менее можно).

Сухая вода. | ЯрСовТех

Сухая вода.

Монооксид дигидрогена. Именно от этого химического элемента возникает короткое замыкание, этот элемент – причина коррозии металла и содержится в кислотных дождях. В общем то – это просто вода. А что такое сухая вода? Сухая вода и обычная вода не смешиваются за счет разных плотностей. Свойства сухой воды сильно отличаются от свойств обычной воды. Молекула обычной воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Если же убрать водород и присоединить несколько атомов углерода и фтора, получится молекула сухой воды. Именно фтор отвечает за все удивительные свойства сухой воды. С обычной водой ее объединяют только внешние признаки. Как и обычна вода, сухая вода – прозрачная жидкость без цвета, вкуса и запаха. Это единственные сходства.

Примечательно, то что сухая вода не такая уж и мокрая. Если опустить листок бумаги в сухую воду, он практически не намокнет. Это происходит, потому что молекулы сухой воды достаточно большие и не могут попасть внутрь бумажных волокон.

При возведении каких либо металлических конструкций или фундаментов на винтовых сваях сухая вода практически не влияет на развитие коррозии. Если бы пошел такой дождь, коррозию можно просто исключить. Более того, сухая вода надежный диэлектрик, потому в ней может работать любой бытовой прибор. Плотность сухой воды в полтора раза больше плотности обычной воды.

Какая же основная роль этой чудо воды? Одно из самых полезных свойств такой воды, что огонь вблизи нее гаснет уже на расстоянии. У сухой воду связи между молекулами слабые, поэтому она превращается в газ в пятьдесят раз быстрее обычной воды. Он быстро поглощает тепло, выделяемое спичкой. То есть вместо того, чтобы тепло передалось следующему участку спички, оно расходуется на нагревание газа. Газ, в свою очередь, отводит тепло и пламя гаснет.

Итак, сухая вода – отличный спаситель при возгорании.

Компания «Ярсовтех» более десяти лет находится на строительном рынке. Кроме выпуска винтовых свай, мы занимается строительством фундаментов на винтовых сваях, строительством частных сооружений и отделкой «под ключ». Все частные дома, офисы, технологические сооружения и здания большого скопления людей должны быть оборудованы системой пожаротушения на основе сухой воды. За короткое время подобная система может справиться практически с любым возгоранием, не нанеся вред оборудованию и окружающим людям.

Материал подготовлен специалистами ООО «Ярсовтех».

Исследование влияния солнечного затмения на электрическую проводимость дистиллированной воды

Группой исследователей было принято решение о проведении детального изучения ранее «неопровержимого» факта: верно ли, что дистиллированная вода в очень широком диапазоне частот переменного тока ведёт себя как диэлектрик.

Во время солнечного затмения 20 марта 2015 года было проведено измерение электрической проводимости дистиллированной воды в определённом диапазоне частот переменного тока.

• Цель исследования: выяснить, существует ли факт влияния солнечного затмения на электрическую проводимость дистиллированной воды.
• Объект исследования: электрическая проводимость дистиллированной воды.
• Дата эксперимента: 20 марта 2015 года.
• Время эксперимента: в момент максимального неполного солнечного затмения для данного региона.
• Температура в помещении: 18,9°С.
• Солесодержание дистиллированной воды: менее 1 ppm.
• Прибор: AvtoLab Electrochemical Instruments Eco Chemie, производитель Нидерланды. Электрохимическая ячейка для измерения проводимости была герметичной, изготовлена из пластмассы с не смачиваемой поверхностью, электроды – платиновые.
• Диапазон частот переменного тока: от 1 Гц до 100 кГц.

Произведёенные во время неполного солнечного затмения 20 марта 2015 года эксперименты позволяют утверждать, что дистиллированная вода проявляет свойства проводника второго рода, т.е. электролита (абсолютно поляризуемый электрод)! Применяемый прибор позволяет производить широкий спектр измерений различных величин электрохимических процессов с высокой точностью.

Было произведено три серии экспериментов по измерению электрической проводимости дистиллированной воды:

1. Первая серия экспериментов (рис 1) проводилась непосредственно во время неполного солнечного затмения.
2. Вторая, серия экспериментов, параллельная (рис 2), проводилась также во время неполного солнечного затмения.
3. Третья, серия экспериментов, контрольная (рис 3), проводилась через 3 часа после неполного солнечного затмения.

Полученные опытные данные третьей группы экспериментов – стандартные, они полностью совпадают с современными теориями (дистиллированная вода в широком диапазоне частот переменного тока ведет себя как диэлектрик).

Рисунок 1 – Первая серия экспериментов электрической проводимости дистиллированной воды от частоты переменного тока во время неполного солнечного затмения 20 марта 2015 года

Рисунок 2 – Вторая серия экспериментов электрической проводимости дистиллированной воды от частоты переменного тока во время неполного солнечного затмения 20 марта 2015 года

Рисунок 3 – Третья серия экспериментов электрической проводимости дистиллированной воды от частоты переменного тока во время неполного солнечного затмения 20 марта 2015 года

Экспериментальные данные обрабатывались программой Z-View2. Однако, из базы данных программы не удалось подобрать адекватную математическую модель для обработки данной системы, хотя дистиллированная вода является стандартным растворителем при электрохимических исследованиях.

Наиболее точная математическая модель для первого эксперимента (рис 1) показала абсолютную ошибку величины проводимости в 2,52·105 Ом (относительная ошибка измеряемой величины составила 34,24%) – Рис.4. Это связано с отсутствием адекватной математической модели в базе данных программы.

Рисунок 4 – Выбор адекватной математической модели в программе Z-View2 для обработки опытных данных первого эксперимента.

Рисунок 5 – Обработка экспериментальных данных первого эксперимента по выбранной математической модели, зеленая линия.

Наиболее подходящая математическая модель для второго эксперимента (рис 2) показала абсолютную ошибку величины проводимости в 3,37·105 Ом (относительная ошибка измеряемой величины составила 37,75%) – Рис.6.

Рисунок 6 – Выбор адекватной математической модели в программе Z-View2 для обработки опытных данных второго эксперимента.

Рисунок 7 – Обработка экспериментальных данных второго эксперимента по выбранной математической модели, зеленая линия.

Наиболее подходящая модель для третьего, контрольного, эксперимента (рис 3) показала абсолютную ошибку величины проводимости в 668 Ом (относительная ошибка измеряемой величины составила 1,79%) – Рис.8. Зеленую линию, отображающую математическую модель, применяемую при обработке экспериментальных данных на Рис. 8 практически не видно из-за высокой точности обработки данных – она практически сливается с красной линией исходных данных эксперимента.

Рисунок 8 – Выбор адекватной математической модели в программе Z-View2 для обработки опытных данных третьего (контрольного) эксперимента.

Рисунок 9 – Обработка экспериментальных данных третьего, контрольного эксперимента по выбранной математической модели, зеленая линия (практически сливается с красной линией исходных данных эксперимента).

Данный эксперимент является одним из доказательств научных знаний о септонных полях, впервые представленных в докладах интренациональной группы учёных ALLATRA SCIENCE Международного общественного движения «АЛЛАТРА»:

http://allatra-science.org/publication/climate

http://allatra-science.org/publication/iskonnaja-fizika-allatra

По всей видимости во время солнечного затмения происходит возмущение септонного поля Земли. Это обусловлено прохождением Луны между Солнцем и Землёй на короткий промежуток времени. В момент солнечного затмения Луна сильно искажает поток солнечного ветра (или, точнее, септонного потока от Солнца), способствуя образованию септонных возмущений в околоземном пространстве. Элементарные частицы любого вещества состоят из септонов, а септоны ориентируются определённым образом в пространстве, придавая тем самым данному веществу те или иные физико-химические свойства. Изменение ориентации септонов во время солнечного затмения, предположительно приводит к изменению электронной структуры воды, а следовательно и к изменению физико-химических свойств.

Частное проявление вышеупомянутого механизма процесса частичной переориентации септонов в воде и наблюдалось в ходе эксперимента. Таким образом, в момент неполного солнечного затмения структура и свойства воды на планете Земля кардинальным образом изменились.

ВЫВОДЫ: получены экспериментальные доказательства существенного влияния ранее неизвестного науке фактора на свойства и, очевидно, структуру, дистиллированной воды. Можно утверждать, что данный фактор связан с затмением Солнца и/или другими подобными по масштабу и значимости событиями и подлежит более детальному теоретическому и практическому изучению.

Группа независимых исследователей

Источник: https://allatra-science.org/publication/chemistry-provodimost

Dielectrics – The Physics Hypertextbook

Обсуждение

основная идея

Диэлектрики – изоляторы простые и простые. Эти два слова относятся к одному и тому же классу материалов, но имеют разное происхождение и используются преимущественно в разных контекстах.

• Поскольку в неметаллических твердых телах заряды не могут легко перемещаться, в стекле, керамике и пластике могут быть «островки» заряда. Латинское слово «остров» – insula , что является источником слова insulator .Напротив, заряды в металлических твердых телах имеют тенденцию легко перемещаться – как будто кто-то или что-то их ведет. Латинский префикс con или com означает «с». Человек, с которым у вас есть хлеб, – ваш товарищ. (На латыни хлеб – panis ). Взять что-то с собой в дорогу – значит передать это. (Латинское слово обозначает дорогу с по ). Человек, с которым вы путешествуете и который указывает путь или обеспечивает безопасный переход, является кондуктором. (Латинское слово для обозначения лидера – ductor .) Материал, обеспечивающий безопасное прохождение электрических зарядов, – это проводник .
• Вставка слоя неметаллического твердого вещества между пластинами конденсатора увеличивает его емкость. Греческая приставка di или dia означает «поперек». Линия, пересекающая углы прямоугольника, – это диагональ. (Греческое слово, обозначающее угол – gonia – γωνία.) Измерение поперек круга – это диаметр. (Греческое слово для обозначения меры – метрон – μέτρον.) Материал, помещенный на пластины конденсатора, как небольшой непроводящий мостик, – это диэлектрик .

Пластиковое покрытие электрического шнура является изолятором. Стеклянные или керамические пластины, используемые для поддержки линий электропередач и предотвращения их замыкания на землю, являются изоляторами. Практически всегда, когда неметаллическое твердое тело используется в электрическом устройстве, оно называется изолятором. Возможно, единственный раз, когда слово диэлектрик используется в отношении непроводящего слоя конденсатора.

Диэлектрики в конденсаторах служат трем целям:

1. , чтобы предотвратить соприкосновение проводящих пластин, что позволяет уменьшить расстояние между пластинами и, следовательно, увеличить емкость;
2. для увеличения эффективной емкости за счет уменьшения напряженности электрического поля, что означает, что вы получаете тот же заряд при более низком напряжении; и
3. для уменьшения возможности короткого замыкания из-за искрения (более формально известного как пробой диэлектрика) во время работы при высоком напряжении.

что здесь происходит

Когда металл помещают в электрическое поле, свободные электроны текут против поля, пока не выйдут из проводящего материала. В кратчайшие сроки у нас будет избыток электронов с одной стороны и дефицит с другой. Одна сторона проводника заряжена отрицательно, а другая – положительно. Освободите поле, и электроны на отрицательно заряженной стороне окажутся слишком близко для комфорта. Подобные заряды отталкиваются, и электроны убегают друг от друга так быстро, как только могут, пока не распределятся равномерно по всему телу; в среднем один электрон на каждый протон в пространстве, окружающем каждый атом.Проводящий электрон в металле похож на гоночную собаку, загнанную на пастбище. Они могут свободно перемещаться сколько угодно и могут перемещаться по всей длине, ширине и глубине металла по своей прихоти.

Жизнь электрона в изоляторе гораздо более ограничена. По определению, заряды в изоляторе не могут свободно перемещаться . Это не то же самое, что сказать, что не может двигаться . Электрон в изоляторе похож на сторожевую собаку, привязанную к дереву: он может двигаться свободно, но в определенных пределах.Размещение электронов изолятора в присутствии электрического поля похоже на размещение привязанной собаки в присутствии почтальона. Электроны будут напрягаться против поля, насколько это возможно, почти так же, как наша гипотетическая собака будет напрягаться против своего поводка, насколько это возможно. Однако электроны в атомном масштабе больше похожи на облака, чем на собак. Электрон эффективно распространяется по всему объему атома и не концентрируется в каком-либо одном месте. Полагаю, хорошую атомную собаку нельзя было бы назвать Спотом.

Когда атомы или молекулы диэлектрика помещаются во внешнее электрическое поле, ядра толкаются полем, что приводит к увеличению положительного заряда с одной стороны, в то время как электронные облака притягиваются к нему, что приводит к увеличению отрицательного заряда с другой. сторона. Этот процесс известен как поляризация , а диэлектрический материал в таком состоянии называется поляризованным . Существует два основных метода поляризации диэлектрика: растяжение и вращение.

Растяжение атома или молекулы приводит к индуцированному дипольному моменту , добавленному к каждому атому или молекуле.

Вращение происходит только в полярных молекулах – с постоянным дипольным моментом , как у молекулы воды, показанной на диаграмме ниже.

Полярные молекулы обычно поляризуются сильнее, чем неполярные. Вода (полярная молекула) имеет диэлектрическую прочность в 80 раз больше, чем у азота (неполярная молекула, которая является основным компонентом воздуха).Это происходит по двум причинам, одна из которых обычно тривиальна. Во-первых, все молекулы растягиваются в электрическом поле независимо от того, вращаются они или нет. Неполярные молекулы и атомы растягиваются, в то время как полярные молекулы растягиваются на и градусов. Однако эта комбинация действий лишь незначительно влияет на общую степень поляризации вещества. Что еще более важно, полярные молекулы уже сильно растянуты – естественно. То, как атомы водорода сидят на рукавах электронных облаков атома кислорода, искажает молекулу в диполь.Все это происходит в межатомном или молекулярном масштабе. На таких крошечных расстояниях напряженность электрического поля относительно велика для того, что в противном случае было бы ничем не примечательным напряжением (например, 13,6 В для электрона в атоме водорода).

Когда дело доходит до поляризации, растяжение и вращение – не конец истории. Это просто методы, которые проще всего описать случайному наблюдателю. В общем, поляризация диэлектрического материала представляет собой микроскопическую электростатическую деформацию в ответ на макроскопическое электростатическое напряжение.Внешнее поле, приложенное к диэлектрику, не может заставить заряды двигаться макроскопически, но оно может растягивать и искажать их микроскопически. Он может толкнуть их в неудобное положение, а при отпускании позволить им вернуться в расслабленное состояние. То, что отличает поляризацию в изоляторе от растяжения упругого тела, такого как пружина, заключается в том, что устранение напряжения не обязательно снимает напряжение. Некоторые изоляторы будут оставаться в поляризованном состоянии в течение часов, дней, лет или даже столетий.Наиболее длинные характерные времена должны быть экстраполированы из неполных наблюдений на более разумную продолжительность. Никто не собирается сидеть сложа руки и ждать две тысячи лет, чтобы увидеть, как поляризация куска пластика уменьшится до нуля. Ждать не стоит.

Наконец, важно иметь в виду, что заряды, «хранящиеся» в диэлектрическом слое, не доступны в виде пула свободных зарядов. Для их извлечения еще понадобятся металлические пластины. Важно помнить, что единственная причина, по которой кто-то, кажется, заботится об этом явлении, заключается в том, что он помогает нам создавать лучшие конденсаторы.Я думаю, что на этом обсуждение должно быть завершено.

конденсаторы с диэлектриком

Поместите диэлектрический слой между двумя параллельно заряженными металлическими пластинами, направив электрическое поле справа налево. (Почему не слева направо? Ну, я читаю справа налево, поэтому мне легче «читать» диаграммы.) Положительные ядра диэлектрика будут перемещаться на с полем вправо, а отрицательные электроны переместит против на поле слева.Силовые линии начинаются с положительных зарядов и заканчиваются отрицательными зарядами, поэтому электрическое поле внутри каждого напряженного атома или молекулы диэлектрика указывает на нашей диаграмме слева направо – напротив внешнего поля двух металлических пластин. Электрическое поле – это векторная величина, и когда два вектора указывают в противоположных направлениях, вы вычитаете их величины, чтобы получить результат. Два поля не компенсируются в диэлектрике, как в металле, поэтому общий результат – более слабое электрическое поле между двумя пластинами.

Увеличить

Позвольте мне повторить это – общий результат – более слабое электрическое поле между двумя пластинами. Давайте подумаем.

Электрическое поле – это градиент электрического потенциала (более известного как напряжение).

.

E x = –	∆ В
	∆ x
E y = –	∆ В	⇒	E = – ∇ V
	∆ y
E z = –	∆ В
	∆ z

Емкость – это отношение заряда к напряжению.

Введение диэлектрика в конденсатор уменьшает электрическое поле, что снижает напряжение, что увеличивает емкость.

.

C ∝	1	( Q постоянная)	⇒	С ∝		( d , Q постоянная)
	В				1
В ∝ E ( d постоянная)					E

Конденсатор с диэлектриком сохраняет тот же заряд, что и конденсатор без диэлектрика, но при более низком напряжении.Поэтому конденсатор с диэлектриком более эффективен.

ЭТА МАЛЕНЬКАЯ ЧАСТЬ НУЖДАЕТСЯ В Доработке.

О первых открытиях лейденской банки. Удаление стержня снижает емкость. (Воздух имеет более низкую диэлектрическую проницаемость, чем вода.) Напряжение и емкость обратно пропорциональны, когда заряд постоянен. Уменьшение емкости увеличивает напряжение.

восприимчивость, диэлектрическая проницаемость, диэлектрическая проницаемость

Электрический дипольный момент чего-либо – будь то атом, растянутый во внешнем электрическом поле, полярная молекула или две противоположно заряженные металлические сферы – определяется как продукт заряда и разделения.

p = q r

с единицей СИ кулонметров , не имеющей специального названия.

[см = см]

Поляризация области определяется как дипольный момент на единицу объема

с единицей СИ кулонов на квадратный метр .

⎡ ⎢ ⎣	см	=	С	⎤ ⎥ ⎦
	м 3		м 2

Расчет поляризации из первых принципов – сложная процедура, которую лучше доверить специалистам.Не беспокойтесь о деталях того, почему поляризация имеет то значение, которое она имеет, просто примите то, что она существует и является функцией некоторых переменных. И что это за переменные? Конечно, зачем они нужны, и почему они такие материалы и напряженность поля. Различные материалы поляризованы в разной степени – мы будем использовать греческую букву χ _e [chi sub e], чтобы обозначить эту величину, известную как электрическая восприимчивость, – но для большинства материалов поле сильнее ( E ) , тем больше поляризация ( P ).Добавьте коэффициент пропорциональности ε ₀ , и все готово.

P = ε ₀ χ _e E

Электрическая восприимчивость – это безразмерный параметр, который зависит от материала. Его значение варьируется от 0 для пустого места до любого другого. Бьюсь об заклад, есть даже некоторые причудливые материалы, для которых этот коэффициент отрицательный (хотя я не знаю наверняка). Константа пропорциональности ε ₀ [эпсилон ноль] известна как диэлектрическая проницаемость свободного пространства и будет рассмотрена немного позже.На данный момент это просто приспособление для тренировки единиц.

⎡ ⎢ ⎣	С	=	С 2		N	⎤ ⎥ ⎦
	м 2		Н · м 2		С

НАПИШИТЕ ОТДЫХ.

Величина κ [каппа] безразмерна.

Диэлектрическая проницаемость для выбранных материалов (~ 300 K, если не указано иное)

материал	κ		материал	κ
воздух	1.005364		кварц кристаллический (∥)	4,60
уксусная кислота	6,2		кварц кристаллический (⊥)	4,51
спирт этиловый (зерновой)	24,55		кварц плавленый	3,8
спирт метиловый (древесный)	32,70		каучук, бутил	2.4
янтарь	2,8		каучук, неопрен	6,6
асбест	4,0		резина, силикон	3,2
асфальт	2,6		каучук вулканизированный	2,9
бакелит	4,8		соль	5.9
кальцит	8,0		селен	6,0
карбонат кальция	8,7		кремний	11,8
целлюлоза	3,7–7,5		карбид кремния (αSiC)	10,2
цемент	~ 2		кремния диоксид	4.5
кокаин	3,1		силиконовое масло	2,7–2,8
хлопок	1,3		почва	10–20
алмаз, тип I	5,87		титанат стронция, +25 ° C	332
алмаз типа IIa	5,66		титанат стронция, −195 ° C	2080
эбонит	2.7		сера	3,7
эпоксидная	3,6		Пятиокись тантала	27
мука	3-5		тефлон	2,1
фреон 12, -150 ° C (жидкость)	3,5		антимонид олова	147
фреон 12, +20 ° C (пар)	2.4		теллурид олова	1770
германий	16		диоксид титана (рутил)	114
стекло	4–7		табак	1,6–1,7
стекло, пирекс 7740	5,0		диоксид урана	24
гуттаперча	2.6		вакуум	1 (точно)
Реактивное топливо (жиклер А)	1,7		вода, лед, −30 ° C	99
оксид свинца	25,9		вода, жидкость, 0 ° C	87,9
свинец ниобат магния	10 000		вода, жидкость, 20 ° C	80.2
сульфид свинца (галенит)	200		вода, жидкость, 40 ° C	73,2
титанат свинца	200		вода, жидкость, 60 ° C	66,7
дейтерид лития	14,0		вода, жидкость, 80 ° C	60,9
люцит	2.8		вода, жидкость, 100 ° C	55,5
слюда, мусковит	5,4		воск, воск пчелиный	2,7–3,0
слюда канадская	6,9		воск, карнуба	2,9
нейлон	3,5		воск, парафин	2.1–2.5
масло льняное	3,4		вощеная бумага	3,7
масло минеральное	2,1
масло оливковое	3,1		тканей человека	κ
масло нефтяное	2,0–2,2		кость губчатая	26
масло силиконовое	2.5		кость кортикальная	14,5
масло, сперма	3,2		мозг, серое вещество	56
масло трансформаторное	2,2		мозг, белое вещество	43
бумага	3,3, 3,5		мозг, мозговые оболочки	58
оргстекло	3.1		Хрящ общий	22
полиэстер	3,2–4,3		хрящ, ухо	47
полиэтилен	2,26		Глаз, водянистая влага	67
полипропилен	2,2–2,3		глаз, роговица	61
полистирол	2.55		глаз, склера	67
поливинилхлорид (пвх)	4,5		жир	16
фарфор	6–8		мышца гладкая	56
ниобат калия	700		мышца поперечнополосатая	58
танталат ниобат калия, 0 ° C	34 000		скин	33–44
танталат ниобат калия, 20 ° C	6 000		язычок	38

пробой диэлектрика

Любой изолятор можно заставить проводить электричество.Это явление известно как пробой диэлектрика .

Пробой диэлектрика в отдельных материалах

материал	поле (МВ / м)		материал	поле (МВ / м)
воздух	3		бумага	14, 16
янтарь	90		полиэтилен	50, 500–700, 18
бакелит	12, 24		полистирол	24, 25, 400–600
алмаз типа IIa	10		поливинилхлорид (ПВХ)	40
стекло, пирекс 7740	13, 14		фарфор	4, 12
слюда, мусковит	160		кварц плавленый	8
нейлон	14		каучук, неопрен	12, 12
масло силиконовое	15		титанат стронция	8
масло трансформаторное	12, 27		тефлон	60
			диоксид титана (рутил)	6

пьезоэффект

Произнесите все гласные.Пьезоэлектричество – это эффект преобразования энергии между механической и электрической формами.

• Пьезо – греческое слово, обозначающее давление (πιεζω).
• Обнаружен в 1880-х годах братьями Кюри.
• Недорогие пьезоэлектрические микрофоны. Когда поляризованный кристалл подвергается напряжению, напряжение создает разность потенциалов. Эта разность потенциалов пропорциональна напряжению, которое пропорционально акустическому давлению.
• Обратный пьезоэлектрический микрофон – это пьезоэлектрический динамик: зуммер будильника, звонок наручных часов, всевозможные электронные гудки.Когда к поляризованному кристаллу прикладывается электрический потенциал, кристалл подвергается механической деформации, которая, в свою очередь, может создавать акустическое давление.
• Коллаген пьезоэлектрический. «Когда к [костному] коллагену прикладывается сила, создается небольшой электрический потенциал постоянного тока. Коллаген проводит ток в основном за счет отрицательных зарядов. Минеральные кристаллы кости (апатита), расположенные рядом с коллагеном, проводят ток с помощью положительных зарядов. из этих двух типов полупроводников ток легко течет в одном направлении, но не в другом….Считается, что силы, действующие на кости, создают потенциалы за счет пьезоэлектрического эффекта и что соединения коллаген-апатит создают токи, которые вызывают и контролируют рост костей. Токи пропорциональны напряжению (сила на единицу площади), поэтому повышенное механическое напряжение костей приводит к усиленному росту “. Physics of the Body (255).

Микрофоны и принцип их работы

тип	звуков производят изменений в…	, что вызывает изменений в…	, в результате чего изменений…
углерод	Плотность гранул	сопротивление	напряжение
конденсатор	разделительная пластина	емкость	напряжение
динамический	Расположение катушки	флюс	напряжение
пьезоэлектрический	компрессия	поляризация	напряжение

Диэлектрическая проницаемость жидкостей

Диэлектрическая проницаемость или диэлектрическая проницаемость – ε – это безразмерная постоянная, которая показывает, насколько легко материал можно поляризовать путем наложения электрического поля на изолирующий материал.Константа – это

• отношение между фактической способностью материала проводить переменный ток к способности вакуума переносить ток

Диэлектрическая постоянная может быть выражена как

ε = ε _s / ε ₀ (1)

где

ε = диэлектрическая проницаемость

ε _с = статическая диэлектрическая проницаемость материала

ε ₀ = диэлектрическая проницаемость вакуума

Диэлектрическая проницаемость обычных жидкостей указана в таблице ниже.На диэлектрическую проницаемость обычно влияет

• температура
• уровень влажности
• электрическая частота
• толщина детали

9010

Ацетофенон 9011 тетрил

Бутан

-Бутанол 9010 9010 9010 9010 9010 9010 9010 9010 хладагент 9010

9010 Циклогептен 901 901 901

дизельное топливо 2,17 9010 9010 9010 909 909 9010 9 9010 9010 9010 909 909 909 Этилен 9010 9011 9010 9010 9010 9010 9010 9010 9010 9010 9010 9011 Фурфуриловый спирт 20110.5 9010

22 901 901

1 901 9010 901 9 CHOH)8

жидкость	температура ( o C)	диэлектрическая постоянная – ε –
Ацеталь	25	3,8
Ацетальдегид	18	21.8
Ацетамид	91	67,6
Уксусная кислота	20	6,2
Ацетон	25
	18
Ацетилбромид		16,2
Ацетилхлорид	22	15.8
Ацетилацетон		23
Ацетилен	-78	2,48
Ацетилен дибромид		,2		7,2		7,2	33
Сложный эфир аконитовой кислоты		6,3
Адипиновая кислота		1.8
Aerosile		1,0
Эфир		4,0
Air (при STP, для 0,9 МГц)		1.0001010986 ± 0,001 20	19,7
Спирт бензил	30	11,9
Спирт цетиловый	60	3,6
Спирт диацетон	9 18109 92
Спирт этиловый (этанол)	20	25,3
Спирт метил (метанол)	20	33,0
Спирт пропил	2011 Аллен	-4	2,03
Аллилбензол	20	2,63
Аллилхлорид		8,2
6109.1
Изоцианат аллилла	15	15,2
Бромид алюминия	100	3,38
Раствор аммиака	% 20
Амиламин		4,5
Анилин	20	7,06
Анизол	21	4.3
Гидрид сурьмы		1,8
Антрацен	229	2,65
Аргон	-133	1,32	2,3
Азоксибензол	36	5,2
Бензальдегид	20	17,9
Бензол	20	2.28
Benzil	95	13.04
Бензонитрил	20	25.9
Бензил ацетат	30	Бениламин	20	5,18
Бифенил	75	2,35
Бром	25	3.15
Трифторид брома	25	107
Бромэтан	25	9,01
Бутан	22
22	20	17,8
Бутилацетат	20	5,07
Бутилакрилат	28	5.25
Бутиламин	20	4,71
Бутилбензол	20	2,36
Бутилнитрат	20	Каприловая кислота		2,5
Двуокись углерода	22	1,45
Дисульфид углерода	20	2.63
Тетрахлорметан	20	2,23
Касторовое масло	15	4,7
Хлор, хлорная жидкость	-65 03
4,28
Трифторид хлора	20	4,39
Хлорбензол		5,7
Хлоруксусная кислота	65 12.4
Хлорциклогексан	30	7.95
Хлорэтан	20	9.45
Хлороформ
Кокосовое масло рафинированное		2,9
Хлопковое масло		3,1
Крезол	17	10.6
Кумол	20	2,4
Цианоуксусная кислота	4	33,4
Цианоацетилен	19	22	2,27
Циклогексан	20	2,02
Циклогексен	20	2.22
Декан	20	2,0
Диацетоновый спирт	25	18,2
Дихлордифторметановый хладагент R-12
Диэтиловый эфир	20	4,27
Диэтилсульфид	25	5,7
Дифторметан	-121	-121
Диметиловый эфир	-15	6,18
Докозан	20	2,08
Додекан	20
Эфир	20	4,3
Этиламин	21	6,3
Этиленгликоль	20	37.0
Этоксибензол	20	4,22
Этиламин	0	8,7
Этилакрилат
-3	1,48
Этилизоцианат	20	19,7
Этилактат	30	15.4
Этилсалицилат	35	8,48
Этилсиликат	20	2,5
Эвкалиптол	25	25	4,5 Фторбензол	20	6,4
Фтор	-220	1,49
Фторметан	-142	51.0
Формамид	20	111
Муравьиная кислота	25	51,1
Фуран	25	2,9410
25	16,9
Бензин, газ	21	2,0
Глицерин		47-68
Глицериновая вода		37
Гликоль		37
Гелий	-271	1,056	9,07
Гептан	20	1,92
Гептановая кислота	15	3.04
1-гептанол	20	11,75
Гептилацетат	20	4,2
Гептиламин	бен10 20	Бен10 20
Гексадекан	20	2,05
Гексан	20	1,89
Гексановая кислота	25	2.6
1-гексанол	20	13,03
1-гексен	21	2,1
Гексилацетат	20
9010 9010 901
Гексилбензол	20	2,3
Гидразин	25	51,7
Водород	-260	1.279
Бромистый водород	-86	8,23
Хлороводород	-114	14,3
Цианистый водород	20 901 9010 9010 9010 901 9010 83,6
Перекись водорода	17	74,6
Сероводород	10	5,93
Йод	118	11.08
Гептафторид йода	25	1,75
Изобутан	22	1,75
Изобутилацетат		9011		Изопентан	20	1,85
Изопентилацетат	20	4,72
Изопентиллактат	0	11.2
Изопентилсалицилат	20	7,26
Изопропанол (2-пропанол, изопропиловый спирт, пропан-2-ол, (CH 3 ) 2	Изопропиламин	20	5,6
Изопропилбензол	20	2,38
Топливо для реактивных двигателей	21	1,7
Криптон	-153	1,66
Хлорид свинца	20	2,78
Линолевая кислота	0

9010

-3,5 901 901 901 901

901

08 9011 9011 9011 9011 Масло101 20 4,79

9010

9010 9010

Толуол 9_{109 9011 9011 9011 9011}

Ментол	36	3,9
Ртуть (пар)	148	1.00074
Метан	-182 1	.68
Метилацетат	15	7,07
Метилакрилат	30	7,03
Метиламин	-58 30108	-58 Метиламин	-58 Метиламин
Метилциклогексан	20	2,02
Метилнитрат	20	23,9
Метилнитрит	27	27.8
Нафталин	20	2,5
Неон	-247	1,19
Неопентан	23
Оксид азота	-149	2,0
Нитробензол	20	35,6
Нитроэтан	15	29.1
Азот	-210	1,47
Тетроксид азота	20	2,44
Нитрометан	20
Нонановая кислота	22	2,48
1-нонанол	20	8,83
Нонилацетат	20	3.87
Октан	20	1,95
Октановая кислота	15	2,85
Октилацетат	15	4,18	20	3,1
Кислород	-219	1,57
Озон	-183	4,75
901 901 Кислота	3
Пальмовое масло		1,8
Парафин		1,6
Пентаборан	25	21,1
10
Пентан	20	1,84
Пентановая кислота	21	2.66
Пентаметилбензол	61	2,36
1-пентанол	25	15,3
Пентилацетат
Пентилнитрит	25	7,21
Пентилсалицилат	28	6,25
Фенол	30	12.4
Фенилацетат	25	5,40
Фенилацетилен	25	2,98
Фосген	0	25	2,15
Пинен	20	2,7
Пропан	20	1.67
Пропаннитрил	20	29,7
Пропанол (пропанол, 1-пропанол, н-пропанол или пропан-1-ол, CH 3 CH 2 CH ) 2		20,1
Пропен	-53	2,14
Пропилацетат	20	5,62
Пропиламин10		.37
Пропилен		11,9
Пропиленовый эфир		3,3
Пиразин	50	2,80	3,2
Стеариновая кислота	71	2,3
Стирол	20	2.47
Сера	134	3,5
Диоксид серы	20	14,3
Терпинен	17	2,7	17	2,7	23	2,38
Трансформаторное масло		2,1
Трихлорфторметановый хладагент R-11	20	2.0
Скипидар (древесный), уайт-спирит	20	2,2
Вакуум (по определению)		1
Уксус	20	80,1
Вода	360	10
Деминерализованная вода		29,3
Вода тяжелая		78.3
Водно-масляная эмульсия		24
Вино		25
Ксенон	-112	1,88
м-ксилол	20	2,36
п-ксилол	20	2,27
ксилит : 2,9 – 8,3 9011 Полиэстер, TP 173 0 В % PDF-1.4 % 113 0 объект > эндобдж 108 0 объект > поток application / pdf Журнал исследований Национального бюро стандартов – это издание U.С. Правительство. Документы находятся в общественном достоянии и не защищены авторским правом в США. Тем не менее, обратите особое внимание на отдельные работы, чтобы убедиться, что не указаны ограничения авторского права. Для отдельных работ может потребоваться получение других разрешений от первоначального правообладателя. Диэлектрическая проницаемость воды от 0 ° до 100 ° C Malmberg, C.G .; Мариотт, А.А. Подключаемый модуль Adobe Acrobat 9.13 Paper Capture 2011-01-11T09: 12: 10-05: 00 Adobe Acrobat 9.02012-02-06T11: 16: 30-05: 002012-02-06T11: 16: 30-05: 00uuid: 13ff2af8-4b05-4c9b-ab81-d75a384bcf65uuid: d6862d0d-d29e-4939-a8ec-93cd4e5273f3uuid: 13ff5af2af 4c9b-ab81-d75a384bcf65default1 convertuuid: 9609f8d7-6554-4cbf-9de9-7c7e16d60767 преобразовано в PDF / A-1bpdfaPilot2012-02-06T11: 16: 27-05: 00 False1B http://ns.adobe.com/pdf/1.3/pdfAdobe PDF Schema internal Объект имени, указывающий, был ли документ изменен для включения информации о треппинге TrappedText http: // ns.adobe.com/xap/1.0/mm/xmpMMXMP Media Management внутренний идентификатор на основе UUID для конкретного воплощения документа InstanceIDURI внутренний – Общий идентификатор для всех версий и представлений документа. http://www.aiim.org/pdfa/ns/id/pdfaidPDF/A ID Schema internalPart of PDF / A standardpartInteger внутренняя Поправка к стандарту PDF / A amdText внутренний Уровень соответствия стандарту PDF / A Текст конечный поток эндобдж 87 0 объект > эндобдж 109 0 объект [>] эндобдж 107 0 объект > эндобдж 104 0 объект > эндобдж 105 0 объект > эндобдж 106 0 объект > эндобдж 114 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Rotate 0 / Type / Page >> эндобдж 1 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Rotate 0 / Type / Page >> эндобдж 7 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Rotate 0 / Type / Page >> эндобдж 14 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Rotate 0 / Type / Page >> эндобдж 21 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Rotate 0 / Type / Page >> эндобдж 28 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Rotate 0 / Type / Page >> эндобдж 35 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Rotate 0 / Type / Page >> эндобдж 42 0 объект > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageB] / XObject >>> / Rotate 0 / Type / Page >> эндобдж 43 0 объект [44 0 R 45 0 R 46 0 R] эндобдж 47 0 объект > поток Вопрос: Является ли вода диэлектриком? Чистая вода – неполярный диэлектрик. Но они не находятся в состоянии покоя и не могут индуцировать заряды для создания электрического поля, как твердый диэлектрик. Движение молекул воды постоянно меняет емкость емкости. Следовательно, воду нельзя использовать в качестве диэлектрика в конденсаторе. Вода – хороший диэлектрический материал? Чистая вода является очень эффективным диэлектриком на высоких частотах, хотя для поддержания ее чистоты обычно требуется накачать ее вокруг ионообменной смолы, чтобы удалить растворенные в ней ионы из корпуса.Он также имеет очень высокое напряжение пробоя по сравнению с воздухом (50 миллионов вольт на метр и более). Какова диэлектрическая прочность воды? Вода (чистая вода, поэтому она не является проводником) имеет диэлектрическую проницаемость 80: вы можете хранить в 80 раз больше заряда при том же напряжении. Это также означает, что заряженные частицы испытывают 1/80 силы друг от друга, если они находятся в воде, а не в вакууме. Является ли воздух диэлектриком? Диэлектрический материал – это вещество, которое плохо проводит электричество, но эффективно поддерживает электростатическое поле.Некоторые жидкости и газы могут служить хорошими диэлектрическими материалами. Сухой воздух является отличным диэлектриком и используется в конденсаторах переменной емкости и некоторых типах линий передачи. Что подразумевается под диэлектрическим материалом? физика. Диэлектрик, изоляционный материал или очень плохой проводник электрического тока. Когда диэлектрики помещены в электрическое поле, в них практически не протекает ток, потому что, в отличие от металлов, они не имеют слабосвязанных или свободных электронов, которые могут дрейфовать через материал.Вместо этого возникает электрическая поляризация. Является ли бумага диэлектриком? Электроизоляционная бумага – это бумага, которая используется в качестве электроизоляции во многих областях, так как чистая целлюлоза имеет выдающиеся электрические свойства. Целлюлоза является хорошим изолятором, а также полярна, поскольку ее диэлектрическая проницаемость значительно больше единицы. Является ли древесина диэлектрическим материалом? Дерево также может использоваться в качестве диэлектрического материала для электроизоляции или для высокочастотной сушки. Является ли масло диэлектриком? Диэлектрические жидкости используются в качестве электрических изоляторов в высоковольтных устройствах, например трансформаторы, конденсаторы, высоковольтные кабели и распределительные устройства (а именно распределительные устройства высокого напряжения). Некоторыми примерами диэлектрических жидкостей являются трансформаторное масло, перфторалканы и очищенная вода. Что такое единица диэлектрической прочности? шт. В системе СИ единицей измерения электрической прочности является вольт на метр (В / м). Также часто встречаются связанные единицы, такие как вольт на сантиметр (В / см), мегавольты на метр (МВ / м) и т. Д. Почему вода является диэлектриком? Вода оказывается диэлектриком из-за связанной с ней диэлектрической поляризации (это электрический диполь, высокополярная молекула и даже вращается, выравниваясь в направлении поля). Электрическое поле, индуцированное поляризацией, преодолевает эффект, вызванный приложенным электрическим полем. Что происходит при зарядке при вставке диэлектрика? Добавление диэлектрика позволяет конденсатору сохранять больше заряда для данной разности потенциалов.Когда диэлектрик вставлен в заряженный конденсатор, диэлектрик поляризуется полем. Электрическое поле диэлектрика частично нейтрализует электрическое поле заряда на пластинах конденсатора. Какой материал имеет самую высокую диэлектрическую прочность? Идеальный вакуум имеет наивысшую диэлектрическую прочность, равную 1 × 10base12MV / m. Идеальный вакуум не содержит материала, который может разрушиться, и поэтому является идеальным электрическим изолятором. На самом деле идеального вакуума достичь практически невозможно, но высокий вакуум также является отличным изолятором, рассчитанным на 30 МВ / м. Какова диэлектрическая проницаемость воздуха? Значение диэлектрической проницаемости при комнатной температуре (25 ° C или 77 ° F) составляет 1.00059 для воздуха, 2.25 для парафина, 78.2 для воды и около 2000 для титаната бария (BaTiO3), когда электрическое поле приложено перпендикулярно. к главной оси кристалла. Где используется диэлектрик? 1. Конденсаторы с вакуумом, воздухом или другими газами в качестве диэлектрика используются в радиочастотных и низкочастотных измерительных цепях.2. Конденсаторы с минеральным маслом в качестве диэлектрика используются в высоковольтных устройствах, где требуется большая емкость. 3 ноя 2016 Почему его называют диэлектрическим? Уэуэлл придумал слово «диэлектрик», объединив греческие «диа = сквозной» и «электрический». Это слово было сокращено до «диэлектрика», чтобы его было легче произносить. В отличие от электрического проводника, который исключает электрическое поле, диэлектрический материал позволяет электрическому полю проходить через него.28 августа 2017 г. Является ли бумага диэлектрическим материалом? Диэлектрическая прочность бумаги.Типлер, Пол и Моска, Джин. Диэлектрик – это вещество, в котором электрическое поле может поддерживаться с нулевым или близким к нулю рассеиванием мощности. Диэлектрический материал – это электрический изолятор. Почему ее называют рыбьей бумагой? Старый электрик сказал мне, что эта бумага называется рыбной бумагой, потому что изначально она была изготовлена ​​для упаковки сырой рыбы, и впоследствии было обнаружено, что она обладает отличной электроизоляцией (по крайней мере, при низких температурах), поскольку она непроницаема почти для всего. Что такое диэлектрическая поляризация? Диэлектрическая поляризация – это термин, используемый для описания поведения материала при приложении к нему внешнего электрического поля. Простую картину можно сделать на примере конденсатора. На рисунке ниже показан пример диэлектрического материала между двумя проводящими параллельными пластинами.5 июн 2019 Что такое диэлектрический эффект? Термин диэлектрический эффект относится к взаимодействию вещества с E-составляющей электромагнитного поля.Аномальные светлые и темные области из-за неоднородности поля B1 часто отмечаются при очень сильных полях (3T и выше). Отрицательная диэлектрическая проницаемость воды, заключенной в нанолисты 1. Беген, Ф. и Фрецковяк, Э. Суперконденсаторы (Wiley-VCH, Weinheim, 2013). 2. Саймон П., Гогоци Ю. и Данн Б. Где кончаются батареи и начинаются суперконденсаторы. Наука 343 , 1210–1211 (2014). ADS CAS Статья Google Scholar 3. Чмиола, Дж., Ларгот, К., Таберна, П. Л., Саймон, П. и Гогоци, Ю. Монолитные углеродные пленки на основе карбида для микроконденсаторов. Наука 328 , 480–483 (2010). ADS CAS Статья Google Scholar 4. Merlet, C. et al. Сильно ограниченные ионы более эффективно накапливают заряд в суперконденсаторах. Nat. Commun. 4 , 2701 (2013). CAS Статья Google Scholar 5. Гидиу М., Лукацкая М. Р., Чжао М. К., Гогоци Ю. и Барсум М. В. Проводящий двумерный карбид титана «глина» с высокой объемной емкостью. Природа 516 , 78–81 (2014). ADS CAS PubMed Google Scholar 6. Lin, T. et al. Легированный азотом мезопористый углерод необычайной емкости для электрохимического накопления энергии. Наука 350 , 1508–1513 (2015). ADS CAS Статья Google Scholar 7. Sheberla, D. et al. Проводящие электроды MOF для стабильных суперконденсаторов с высокой площадной емкостью. Nat. Матер. 16 , 220–224 (2017). ADS CAS Статья Google Scholar 8. Chmiola, J. et al. Аномальное увеличение емкости углерода при размере пор менее 1 нанометра. Наука 313 , 1760–1763 (2006). ADS CAS Статья Google Scholar 9. Хуанг Дж., Самптер Б. Г. и Менье В. Теоретическая модель нанопористых углеродных суперконденсаторов. Angew. Chem. Int. Эд. 47 , 520–524 (2008). CAS Статья Google Scholar 10. Luo, Z. X. et al. Дегидратация ионов в потенциалозависимых углеродных нанопорах, наблюдаемая методом ЯМР in situ. J. Phys. Chem. Lett. 6 , 5022–5026 (2015). CAS Статья Google Scholar 11. Янг, Х., Ченг, Ч., Ван, Й., Цю, Л. и Ли, Д. Плотная интеграция графеновых материалов, опосредованная жидкостью, для компактного емкостного накопления энергии. Наука 341 , 534–537 (2013). ADS CAS Статья Google Scholar 12. Acerce, M., Voiry, D. & Chhowalla, M. Металлические 1T фазы MoS 2 нанолистов в качестве электродных материалов суперконденсаторов. Nat. Нанотех. 10 , 313–318 (2015). ADS CAS Статья Google Scholar 13. Фэн Г., Цяо Р., Хуанг Дж., Самптер Б. Г. и Мюнлер В. Распределение ионов в наэлектризованных микропорах и его роль в аномальном увеличении емкости. ACS Nano 4 , 2382–2390 (2010). CAS Статья Google Scholar 14. Naguib, M. et al. Двумерные нанокристаллы, полученные расслоением Ti 3 AlC 2 . Adv. Матер. 23 , 4248–4253 (2011). CAS Статья Google Scholar 15. Лукацкая М.Р. и др. Интеркаляция катионов и высокая объемная емкость двумерного карбида титана. Наука 341 , 1502–1505 (2013). ADS CAS Статья Google Scholar 16. Mashtalir, O. et al. Интеркаляция и расслоение слоистых карбидов и карбонитридов. Nat. Commun. 4 , 1716 (2013). Артикул Google Scholar 17. Kajiyama, S. et al. Повышенная доступность литий-ионных аккумуляторов в карбиде титана MXene благодаря стерическому хлоридному окончанию. Adv. Энергетический материал . 7 , 1601873 (2017). 18. Levi, M. D. et al. Решение емкостного парадокса 2D MXene с помощью электрохимического измерения адмиттанса кристалла кварца и измерения электронной проводимости in situ. Adv. Энергетический материал . 5 , 1400815 (2014). 19. Лукацкая М. Р., Данн Б. и Гогоци Ю. Многомерные материалы и архитектура устройств для будущего гибридного накопителя энергии. Nat. Commun. 7 , 12647 (2016). ADS Статья Google Scholar 20. Шеннон Р. Д. Пересмотренные эффективные ионные радиусы и систематические исследования межатомных расстояний в галогенидах и халькогенидах. Acta Cryst. A32 , 751–767 (1976). CAS Статья Google Scholar 21. Робинсон Р. А. и Стокс Р. Х. Растворы электролитов (Баттерворт, Лондон, 1959). 22. Коваленко А. и Хирата Ф. Трехмерные профили плотности воды в контакте с растворенным веществом произвольной формы: подход RISM. Chem. Phys. Lett. 290 , 237–244 (1998). ADS CAS Статья Google Scholar 23. Сато, Х., Коваленко, А. и Хирата, Ф. Исследование самосогласованного поля, молекулярной орбитали с воспламенением и трехмерной эталонной модели сайта взаимодействия для влияния сольватации на монооксид углерода в водном растворе. J. Chem. Phys. 112 , 9463–9468 (2000). ADS CAS Статья Google Scholar 24. Giannozzi, P. S. et al. QUANTUM ESPRESSO: модульный программный проект с открытым исходным кодом для квантового моделирования материалов. J. Phys. Конденс. Дело 21 , 395502 (2009). Артикул Google Scholar 25. Perdew, J.П., Берк, К. и Эрнцерхоф, М. Обобщенное приближение градиента стало проще. Phys. Rev. Lett. 77 , 3865–3868 (1996). ADS CAS Статья Google Scholar 26. Osti, N.C. et al. Влияние интеркаляции ионов металлов на колебательную динамику воды, заключенной между слоями MXene. Phys. Rev. Mater. 1 , 065406 (2017). Артикул Google Scholar 27. Kim, Y. J. et al. Нарушение отрицательной емкости в двухслойной структуре Al 2 O 3 / BaTiO 3 . Sci. Отчет 6 , 19039 (2016). ADS CAS Статья Google Scholar 28. Ando, ​​Y., Gohda, Y. & Tsuneyuki, S. Ab initio молекулярно-динамическое исследование слоя Гельмгольца, образованного на границах раздела твердое тело-жидкость, и его емкости. Chem. Phys. Lett. 556 , 9–12 (2012). ADS Статья Google Scholar 29. Бопп П. А., Корнышев А. А. и Сутманн Г. Зависящая от частоты и волнового вектора диэлектрическая проницаемость воды: коллективные моды и релаксационные спектры. J. Chem. Phys. 109 , 1939–1958 (1998). ADS CAS Статья Google Scholar 30. Bonthuis, D. J., Gekle, S. & Netz, R.R. Диэлектрический профиль межфазной воды и его влияние на емкость двойного слоя. Phys. Rev. Lett. 107 , 166102 (2011). ADS Статья Google Scholar 31. Geng, X. et al. Двумерный водяной металлический MoS 2 с наноканалами для сверхбыстрых суперконденсаторов. Nano Lett. 17 , 1825–1832 (2017). ADS CAS Статья Google Scholar 32. Чжан, К., Лв, В., Тао, Ю. и Ян, К. Х. На пути к превосходным объемным характеристикам: разработка и подготовка новых углеродных материалов для хранения энергии. Energy Environ. Sci. 8 , 1390–1403 (2015). CAS Статья Google Scholar 33. Hu, M. et al. Исследование методом электрохимической рамановской спектроскопии. ACS Nano 10 , 11344–11350 (2016). CAS Статья Google Scholar 34. Далл’Агнезе, Ю., Розье, П., Таберна, П. Л., Гогоци, Ю. и Саймон, П. Емкость двумерного карбида титана (MXene) и композитов MXene / углеродных нанотрубок в органических электролитах. J. Источники энергии 306 , 510–515 (2016). ADS Статья Google Scholar 35. Okubo, M., Sugahara, A., Kajiyama, S. & Yamada, A. MXene в качестве хоста для хранения заряда. В соотв. Chem. Res. 51 , 591–599 (2018). CAS Статья Google Scholar 36. Штерн О. Теория двойного электролитического сдвига. Z. Elektrochem. 30 , 508–516 (1924). CAS Google Scholar 37. Halim, J. et al. Синтез и характеристика двумерного карбида молибдена (MXene). Adv. Funct. Матер. 26 , 3118–3127 (2016). CAS Статья Google Scholar 38. Нишихара, С. и Отани, М. Модели гибридной сольватации для объема, границы раздела и мембраны: методы эталонных сайтов взаимодействия в сочетании с теорией функционала плотности. Phys. Ред. B 96 , 115429 (2017). Аномально низкая диэлектрическая проницаемость ограниченной воды Диэлектрик поверхности воды Теоретические исследования предсказывают, что подавление вращательного движения воды вблизи твердой поверхности приведет к уменьшению ее локальной диэлектрической проницаемости.Fumagalli et al. Компания изготовила тонкие каналы в изолирующем гексагональном нитриде бора поверх проводящих слоев графена (см. Перспективу Калинина). Каналы, высота которых варьировалась от 1 до 300 нанометров, были заполнены водой и закрыты слоем нитрида бора. Моделирование измерений емкости, выполненных с помощью наконечника атомно-силового микроскопа, показало, что диэлектрическая проницаемость поверхностного слоя равна 2, по сравнению с объемным значением 80 для воды. Наука , в этом выпуске стр.1339; также с. 1302 Abstract Было предсказано, что диэлектрическая постоянная ε межфазной воды меньше, чем диэлектрическая проницаемость воды в объеме (ε ≈ 80), поскольку ожидается, что вращательная свобода диполей воды будет уменьшаться вблизи поверхностей, однако экспериментальных доказательств нет. Мы сообщаем об измерениях локальной емкости для воды, заключенной между двумя атомно-плоскими стенками, разделенными разным расстоянием до 1 нанометра. Наши эксперименты выявляют наличие межфазного слоя с исчезающе малой поляризацией, так что его внеплоскостный ε составляет всего ~ 2.Толщина электрически мертвого слоя составляет от двух до трех молекул. Эти результаты обеспечивают столь необходимую обратную связь для теорий, описывающих опосредованные водой взаимодействия с поверхностью и поведение межфазной воды, и показывают способ исследования диэлектрических свойств других жидкостей и твердых тел в экстремальных условиях. Электрическая поляризуемость межфазной воды определяет силу опосредованных водой межмолекулярных сил, которые, в свою очередь, влияют на такие явления, как поверхностная гидратация, ионная сольватация, перенос молекул через нанопоры, химические реакции и сборка макромолекул ( 1 – 3 ) . Диэлектрические свойства межфазной воды вызывали большой интерес в течение многих десятилетий ( 4 – 7 ), но четкого понимания не было достигнуто ( 8 – 11 ). Теоретические ( 12 – 14 ) и экспериментальные исследования ( 15 – 17 ) показали, что вода демонстрирует слоистую структуру вблизи поверхностей, что позволяет предположить, что она может образовывать упорядоченные (ледоподобные) фазы в условиях окружающей среды. Обычно ожидается, что такая упорядоченная вода будет демонстрировать небольшую поляризуемость из-за вызванного поверхностью выравнивания молекулярных диполей воды, которые затем трудно переориентировать с помощью приложения электрического поля ( 7 – 10 ) . Несмотря на эти обширные исследования, диэлектрическая постоянная ε межфазной воды и ее глубина остаются практически неизвестными, поскольку измерения являются сложными. Предыдущие эксперименты по оценке ε межфазной воды в основном основывались на широкополосной диэлектрической спектроскопии, применяемой к крупномасштабным естественным системам, таким как нанопористые кристаллы, цеолитные порошки и дисперсии ( 4 , 5 , 10 , 18 , 19 ). Эти системы допускают наличие достаточного количества межфазной воды для проведения измерений емкости, но сложная геометрия требует регулируемых параметров и обширного моделирования, что приводит к большим и плохо контролируемым экспериментальным неопределенностям.Например, извлеченные значения ε сильно зависели от предположений о толщине межфазного слоя. Учитывая отсутствие прямых датчиков для измерения поляризуемости межфазной воды, большинство доказательств было получено из моделирования молекулярной динамики (МД), которое также включает определенные предположения. Эти исследования обычно предсказывают, что поляризуемость должна быть уменьшена примерно на порядок ( 7 – 9 ), но количественная точность этих прогнозов неясна, потому что тот же подход к моделированию изо всех сил пытается воспроизвести известную ε для объемных водных фаз. ( 20 ). Здесь использовались щелевидные каналы разной высоты х , которые можно было контролируемо заполнять водой. Каналы были объединены в емкостную цепь с исключительно высокой чувствительностью к локальным изменениям диэлектрических свойств, что позволило определить диэлектрическую проницаемость вне плоскости ε ⊥ воды, заключенной внутри. Мы изготовили наши устройства с помощью сборки Ван-дер-Ваальса ( 21 ) из трех атомно-плоских кристаллов графита и гексагонального нитрида бора (hBN), следуя ранее описанному методу ( 22 – 24 ) (рис.S1). Графит использовался в качестве нижнего слоя для сборки, а также в качестве заземляющего электрода при измерениях емкости (рис. 1A). Затем поверх графита был помещен промежуточный слой, кристалл hBN с рисунком в виде параллельных полос. Сборку завершили размещением сверху еще одного кристалла hBN (рис. 1, B и C). Прокладка определяла высоту каналов х , а два других кристалла служили верхней и нижней стенками. Сообщаемые каналы обычно имели ширину ~ 200 нм и длину несколько микрометров.Каждое из наших приборов для данного ч содержало несколько параллельно включенных каналов (рис. 1), что обеспечивало высокую воспроизводимость наших измерений и уменьшало статистические ошибки. При необходимости каналы могут быть заполнены водой через впускное отверстие микрометрового размера, вытравленное в графите сзади ( 22 , 23 ) (рис. 1A). Рис. 1 Экспериментальная установка для диэлектрической визуализации. ( A ) Схематическое изображение. Верхний слой и боковые стенки из hBN показаны голубым цветом; графит, служащий заземляющим электродом, имеет черный цвет.Трехслойная сборка закрывает отверстие в мембране из нитрида кремния (светло-коричневого цвета). Каналы наполняются водой сзади. Наконечник АСМ служил верхним электродом и находился в атмосфере сухого азота. ( B и C ) Схемы поперечного сечения до (B) и после (C) заполнения каналов водой (без соблюдения масштаба). ( D ) Трехмерное изображение топографии одного из наших устройств. ( E – G ) Топография hBN с провисшим верхом с помощью АСМ для устройств с различными значениями h перед заполнением их водой.Масштабные линейки, 500 нм. ( H – J ) Соответствующие профили топографии для верхнего слоя (черный) и части, не покрытой hBN (голубой), как показано линиями с цветовой кодировкой на (D). Красные кривые: то же самое после заполнения водой. Чтобы исследовать ε воды внутри каналов, мы использовали сканирующую диэлектрическую микроскопию, основанную на обнаружении электростатических сил с помощью атомно-силового микроскопа (АСМ), адаптировав подход, описанный в ( 25 ). Вкратце, приложив низкочастотное переменное напряжение между наконечником АСМ и нижним электродом, мы могли обнаружить электростатическую силу между наконечником и подложкой, которая преобразовывалась в первую производную локальной емкости dC / dz в нерабочем состоянии. направление плоскости z .Путем растрового сканирования наконечника было получено изображение dC / dz (или «диэлектрическое»), по которому можно было восстановить локальные диэлектрические свойства ( 24 ). Конструкция устройства позволяла полностью изолировать наконечник АСМ от воды внутри каналов и работать в сухой атмосфере. Обратите внимание, что использование hBN необходимо для этих экспериментов. Во-первых, hBN обладает высокой изолирующей способностью, что позволяет электрическому полю, создаваемому наконечником АСМ, достигать подземных вод без экранирования.Также очень полезно иметь hBN в качестве боковых стенок (прокладок), потому что этот материал обеспечивает прямую ссылку для сравнения между диэлектрическими свойствами hBN (ε ≈ 3,5) ( 26 ) и близлежащей воды того же толщина (рис. 1С). Как показано ниже, последнее расположение дало однозначный диэлектрический контраст, показывая, что ε ограниченной воды сильно изменяется с уменьшением h независимо от моделирования. В отличие от предыдущих отчетов ( 22 , 23 ), мы решили использовать относительно тонкие (от 30 до 80 нм) верхние кристаллы, что позволило нам не только приблизиться к подземным водам, но и гарантировать, что каналы были полностью заполнены во время измерения емкости (см. ниже) (рис.S2) ( 24 ). Когда внутри не было воды, верхний hBN демонстрировал заметное провисание ( 22 ) (рис. 1B). На рис. 1, от E до G, мы показываем топографические изображения АСМ для типичных устройств с h ≈ 10 нм, 3,8 нм и 1,4 нм, соответственно, в сухих условиях. Все устройства демонстрировали некоторое провисание, степень которого зависела от толщины верхнего hBN ( 22 ) (черные кривые на рис. 1, от H до J). Мы использовали области, которые не были покрыты верхним слоем hBN (голубые кривые), чтобы определить высоту каналов h из тех же изображений.Такое первоначальное изображение, а также диэлектрическое изображение после заполнения каналов проводилось при низкой относительной влажности (ниже 3%) и при комнатной температуре. На рис. 2, от A до C показаны топографические изображения АСМ для тех же трех устройств и тех же областей сканирования, что и на рис. 1, от E до G, но после заполнения каналов водой, что было сделано путем экспонирования задней стороны нашего устройства для деионизированной воды ( 22 ) (рис. 1А). После заполнения каналов сцепление между боковой и верхней стенками уменьшилось, а прогиб уменьшился (рис.1С). Верхний слой hBN, покрывающий заполненные водой каналы, стал прямым с небольшим оставшимся топографическим контрастом, независимо от h (красные кривые на рис. 1, H – J). Соответствующие диэлектрические изображения для обсуждаемых устройств после их заполнения показаны на рис. 2, D – F. Они показывают очень сильный контраст, который меняется на противоположный при уменьшении h . Для каналов с длиной волны 10 нм красные области, содержащие подземную воду, показывают, что ε ⊥ больше, чем у hBN, как и ожидалось (рис.2, Г и Ж, красный). Для воды толщиной 3,8 нм диэлектрический контраст исчез (рис. 2, E и G, голубой), тогда как вода толщиной 1,4 нм показывала противоположный, отрицательный контраст (рис. 2, F и G, синий). . На изображениях видно, что поляризуемость ограниченной воды сильно зависит от ее толщины h и достигает значений меньше, чем у hBN с его и без того скромными ε ⊥ ≈ 3.5. Как упоминалось выше, уменьшение ε ⊥ для сильно ограниченной воды обычно ожидается из атомистического моделирования ( 7 – 9 ), но наблюдаемое уменьшение намного сильнее, чем прогнозировалось (ε ⊥ ≈ 10) или обычно предполагается ( 24 ). Рис. 2 Диэлектрическое изображение замкнутой воды. ( A – C ) Топографические изображения трех устройств на рис. 1 после заполнения их водой. Масштабные линейки, 500 нм. ( D – F ) Соответствующие изображения dC / dz , полученные при приложении напряжения на наконечнике 4 В при 1 кГц (другие напряжения и частоты до 300 Гц давали аналогичные изображения). Для увеличения чувствительности изображения использовались коммерческие кантилеверы с радиусом кончика от 100 до 200 нм ( 24 ) . ( G ) Усредненные диэлектрические профили по каналам с (D) по (F). ( H ) Смоделированные кривые dC / dz в зависимости от ε ⊥ для известной геометрии трех исследуемых устройств (показаны пиковые значения в середине каналов). Символы представляют собой измеренные значения dC / dz из (G). Их положение по оси x корректируется в соответствии с расчетными кривыми. Полоски и светлые области обозначают стандартные ошибки, как определено в ( 24 ). Чтобы количественно оценить измеренную локальную емкость и найти ε ⊥ для различной толщины воды, мы использовали трехмерную электростатическую модель, которая учитывает конкретную геометрию измеряемых устройств и выбранных наконечников АСМ ( 24 ) (рис. .S3 и S4). Модель позволяет численно рассчитать dC / dz как функцию от ε ⊥ для диэлектрического материала внутри каналов. На рис. 2Н показаны результирующие кривые для трех исследуемых устройств на рис.2, от A до C. Проецируя измеренные емкостные сигналы (символы на оси y на рис. 2H) на ось x , мы находим ε ⊥ ≈ 15,5, 4,4 и 2,3 для ч ≈ 10 нм, 3,8 нм и 1,4 нм соответственно. Подчеркнем, что ε ⊥ – единственное неизвестное в нашей модели, так как все остальные параметры были определены экспериментально. Кроме того, некоторые устройства демонстрировали небольшие (от 1 до 3 Å) остаточные провисания в заполненном состоянии (см., Например, рис. 2, от A до C). Если не принимать во внимание этот эффект, это может привести к систематическим, хотя и небольшим ошибкам в определении ε ⊥ (за счет эффективного смещения расчетных кривых в направлении y ).Наши расчеты учитывали это остаточное провисание (рис. S5). Мы повторили такие эксперименты и их анализ для более чем 40 устройств с диапазоном h от ∼1 до 300 нм. Результаты суммированы на рис. 3, на котором показаны наблюдаемые ε 10 как функция ч. Объемное поведение (ε ⊥ ≈ 80) было восстановлено только для воды толщиной ∼100 нм, что показывает, что ограничение может повлиять на диэлектрические свойства даже относительно толстых слоев воды (рис.S6). При меньших толщинах ε ⊥ эволюционировала приблизительно линейно с h и приближалась к предельному значению ∼2,1 ± 0,2 при h <2 нм, когда внутри каналов могло поместиться только несколько слоев воды. Обратите внимание, что функциональная зависимость на рис. 3 была обнаружена независимо от деталей геометрии наших экспериментов, таких как толщина верхнего слоя hBN и радиус острия АСМ (рис. S7). Рис. 3 Диэлектрическая проницаемость воды при сильном ограничении. Символы обозначают ε ⊥ для воды внутри каналов с разными значениями h . Ошибка оси y – это неопределенность в ε ⊥ , найденная в результате анализа, как показано на фиг. 2H. Планки погрешностей оси x показывают неопределенность толщины воды, включая остаточное проседание. Красные кривые: расчетное поведение ε ⊥ ( h ) для модели, изображенной на вставке. Предполагается наличие приповерхностного слоя с ε i = 2.1 и толщиной h i , тогда как остальная часть канала содержит обычную объемную воду. Сплошная кривая: наилучшее соответствие с получением h i = 7,4 Å. Пунктирная, пунктирная и штрих-пунктирная кривые соответствуют значениям h i = 3 Å, 6 Å и 9 Å соответственно. Горизонтальные линии: диэлектрическая проницаемость объемной воды (твердое тело) и hBN (пунктир). Диэлектрическая проницаемость воды на оптических частотах (квадрат ее показателя преломления) показана пунктирной линией.На вставке поясняется наша емкостная модель с разными значениями ε для объемной и межфазной воды. Диэлектрическая проницаемость ε ⊥ ≈ 2,1, измеренная для многослойной воды, исключительно мала. Он не только намного меньше, чем объем воды (ε объем ≈ 80) и протонно-неупорядоченных фаз льда, таких как обычный лед I h (ε ≈ 99) ( 27 , 28 ), но и значение также меньше, чем в низкотемпературных протонно-упорядоченных льдах (ε ≈ 3–4) ( 27 ).Более того, наблюдаемое значение ε ⊥ мало даже по сравнению с высокочастотной диэлектрической проницаемостью ε ∞ , возникающей в результате диполярной релаксации [ε ∞ ≈ 4-6 для жидкой воды ( 29 , 30 ) и ε ∞ ≈ 3,2 для льда ч ( 27 , 28 )]. Тем не менее ε ⊥ ≈ 2,1 лежит (как и должно) выше ε ≈ 1,8 для воды на оптических частотах ( 27 , 30 ), что является вкладом, обусловленным электронной поляризацией.Приведенное выше сравнение подразумевает, что вклад вращения диполя полностью подавлен, по крайней мере, в направлении, перпендикулярном атомным плоскостям ограничивающих каналов. Этот результат согласуется с моделированием МД, которое обнаруживает, что диполи воды ориентированы преимущественно параллельно умеренно гидрофобным поверхностям, таким как hBN и графит ( 12 – 14 ). Малое значение ε ⊥ предполагает, что вклад водородных связей, который объясняет необычно большое значение ε ∞ ≈ 4–6 в объемной воде ( 29 , 30 ), также подавляется.Оставшаяся поляризуемость может быть объяснена главным образом электронным вкладом (который, как ожидается, не изменится при ограничении) плюс небольшой вклад атомных диполей, как и в случае несвязанных жидкостей ( 30 ). Хотя наблюдаемое значение ε ⊥ остается аномально малым (<20) в широком диапазоне от h до 20 нм (рис. 3), подавление поляризации не обязательно распространяется на весь объем ограниченной воды. Действительно, емкостный отклик может исходить как от межфазных, так и от внутренних молекул, эффективно усредняя их вклад по толщине канала.С этой целью напомним, что вода вблизи твердых поверхностей, как полагают, имеет ярко выраженную слоистую структуру, которая простирается на ~ 10 Å в глубину ( 12 – 17 ). Соответственно, наблюдаемая зависимость ε ⊥ ( h ) может быть отнесена к кумулятивному эффекту тонкого приповерхностного слоя с низкой диэлектрической проницаемостью ε i , тогда как остальная вода имеет нормальную объемная поляризуемость, ε bulk ≈ 80. Общий эффект можно описать тремя последовательно включенными конденсаторами (вставка на рис.3). Эта модель дает эффективное значение ε ⊥ = h / [2 h i / ε i + ( h – 2 h i ) / ε навалом ], где h i – толщина приповерхностного слоя. Его ε i можно принять равным ~ 2,1 в пределе малых h , если предположить, что слоистая структура не сильно меняется с увеличением h ( 13 ) и одинакова как для графита, так и для графита. Поверхности hBN, как предсказано МД моделирования ( 14 ).Рисунок 3 показывает, что предложенная простая модель хорошо описывает экспериментальные данные, позволяя оценить толщину межфазной воды h i с подавленной поляризацией ( 24 ) (рис. S8). В пределах экспериментальной ошибки наши данные дают ч i ≈ 7,5 ± 1,5 Å, что согласуется с ожидаемой слоистой структурой воды ( 14 – 17 ). Другими словами, электрически мертвый слой простирается на два-три молекулярных диаметра от поверхности.Этот результат также согласуется с толщиной h = от 1,5 до 2 нм, где достигается предельное значение ε ≈ 2,1 (см. Рис. 3). Это h примерно в два раза равно h i и может быть понято как расстояние, на котором сливаются приповерхностные слои, исходящие от верхней и нижней стенок. Мы измерили диэлектрическую проницаемость воды в наномасштабе и обнаружили, что она аномально низкая. Поскольку вода демонстрирует отчетливую слоистую структуру около всех поверхностей, независимо от их гидрофильности ( 31 ), разумно ожидать, что ограниченная и межфазная вода будет иметь сильно подавленное значение ε ⊥ не только около умеренно гидрофобных поверхностей (таких как исследованные в этой работе), но в большинстве случаев.Наши результаты важны для лучшего понимания дальнодействующих взаимодействий в биологических системах, включая те, которые отвечают за стабильность макромолекул, таких как ДНК и белки, а также двойного электрического слоя, который играет важную роль в таких областях, как электрохимия и накопление энергии. Результаты также могут быть использованы для точной настройки параметров в будущих атомистических моделированиях замкнутой воды. Ссылки и примечания ↵ J. N. Israelachvili, Intermolecular and Surface Forces (Academic Press, ed.3, 2011). ↵ ↵ ↵ ↵ ↵ ↵ ↵ ↵ ↵ ↵ ↵ ↵ ↵ ↵ 900 ↵ ↵ ↵ ↵ ↵См. Дополнительные материалы. ↵ ↵ ↵ В. Ф. Петренко, Р. В. Витворт, Physics of Ice (Oxford Univ. Press, 1999). ↵ ↵ ↵ Н. Э. Хилл, В. Э. Воган, А. Х. Прайс, М. Дэвис, Диэлектрические свойства и молекулярное поведение (Ван Ностранд Рейнхольд, 1969). ↵ ↵ С. В. Калинин, А. Груверман, Сканирующая зондовая микроскопия, электрические и электромеханические явления в наномасштабе (Springer, 2007). ↵ Благодарности: Мы благодарим Н.Walet, P. Carbone, L. Lue и A. Michaelides за полезные обсуждения. Финансирование: При поддержке Исследовательского совета по инженерным и физическим наукам, Фонда Регистра Ллойда, Graphene Flagship, Европейского исследовательского совета и Королевского общества. Г.Г. выражает признательность за поддержку со стороны Ministerio de Industria, Economia y Competitividad (MINECO, грант TEC2016-79156-P) и премии ICREA Academia Award. Вклад авторов: Л.Ф. предложил и руководил исследованием с помощью A.K.G. и К.С.Н .; A.E. изготовил большинство устройств при участии S.H., A.J., Q.Y. и B.R .; Л.Ф. проводил эксперименты и анализ данных; П.А. помогли с получением и обработкой изображений; Р.Ф., Г.Г. и Л.Ф. выполнили численные конечно-элементные расчеты; T.T. и K.W. предоставлен hBN; Л.Ф. и А.К.Г. написал рукопись; и все авторы участвовали в обсуждениях. Конкурирующие интересы: Мы заявляем об отсутствии таких интересов. Доступность данных и материалов: Все данные, необходимые для оценки выводов в статье, присутствуют в статье и дополнительных материалах. Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт. Настройка вашего браузера для приема файлов cookie Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины: В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie. Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie. Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер. Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере. Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором. Почему этому сайту требуются файлы cookie? Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня. Что сохраняется в файле cookie? Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется. Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать. . Больше новостей Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт Пластик Диэлектрическая постоянная – ε – Ацеталь 3.7 – 3,9 Акрил 2,1 – 3,9 ABS 2,9 – 3,4 Нейлон 6/6 3,1 – 8,3 3,0 – 4,5 Полипропилен 2,3 – 2,9 Полисульфон 2,7 – 3,8 PPO, модифицированный 2.4 – 3,1 Полифениленсульфид 2,9 – 4,5 Полиакрилат 2,6 – 3,1 Жидкокристаллический 3,7 – 10