ДИЭЛЕКТРИКТЕР (грекше «диа – арқылы» + ағылшынша «электрик – электр») – электр тогын нашар өткізетін заттар. «Диэлектрик» деген ғылыми атауды 1839 жылы ағылшын физигі Майкл Фарадей (1791–1867) енгізген. Диэлектриктер оң зарядтары мен теріс зарядтары тең мөлшерде болып келетін атомдар мен молекулалардан құралған. Заттар электр өткізгіштік қасиетіне қарай ток өткізгіштер, т о к ө т к і з б е й т і н д е р және токты жартылайөткізгіштер болып бөлінеді. Диэлектриктердің электрөткізгіштігі металдармен салыстырылғанда өте төмен. Диэлектриктердің электрөткізгіштігінің мөлшерлік айырмашылығын классикалық физика металдарда еркін электрондардың болатындығымен, ал диэлектриктердегі бүкіл электрондардың атомдармен байланысты болатынымен түсіндірді. Электр өрісі ол электрондарды атомдардан жұлып шығармайды, тек сәл ғана ығыстырады делінді. Қатты денелердің к в а н т т ы қ теориясы металдар мен диэлектриктердің электрлік қасиеттерінің әрқилы болатынын электрондардың энергия деңгейлері бой-
ынша таралу сипатының әртүрлі болуымен Диэлектриктердің: а – иондық; б – электрондық; в – бағдарлану полярла-
түсіндірді. Диэлектриктердегі электрондар- нулары.
мен толтырылған жоғарғы энергетикалық деңгей рұқсат етілген зоналардың бірінің жоғарғы шекарасымен үйлеседі (металдарда ол тыйым салынған зонаның ішінде жатады), ал жақын аралықтағы бос деңгейлердің электрондары әдеттегі электр өрісінің ықпалымен жеңіп шыға алмайтын – толтырылған тыйым салынған зонадан бөлектенген. Электр өрісінің әсері электрондық тығыздықтың қайтадан үлестірілуіне әкеп соқтырады, осы жайт диэлектриктердің полярлануына себеп болады. Диэлектрик пен жартылайөткізгіштерге қатаң шек қоюға болмайды. Тыйым салынған зонасының ені ࣟg<3 эВ болатын зат шартты түрде жартылайөткізгішке, ал ࣟg>3 эВ – д и э л е к т р и к к е жатады.
Диэлектриктердің полярлану құбылысы химиялық байланыстың сипатына тәуелді. Мысалы, иондық кристалдағы NaCl (астұзының) полярлану иондардың бірінің-біріне қатысты ығысуларының (и о н д ы қ полярлану) және жеке иондардың электрондық қабықшаларының деформациялануының (э л е к т р о н д ы қ полярлану) нәтижесі болады. Кристалл диэлектриктердегі әртүрлі таңбалы иондар белгілі бір тәртіппен орналасқан, электр өрісі әсер етпесе де полярлану жүзеге асады. Әдетте мұндай жағдай кездеспейді, оған себеп тудырылатын электр өрісі кристалдың сыртқы бетінен және ішінен шығатын еркін зарядтардың өрісімен компенсацияланады (есесі қайтарылады). Компенсацияның бұзылуы кристалда, кристалдың температурасының өзгеруі кезінде п и р о э л е к т р и к т е, деформациялану кезінде п ь е з о э л е к т р и к т е уақытша электр өрісінің пайда болуына әкеп соқтырады. Сыртқы әсерлердің ықпалымен полярлануын едәуір өзгеретін (шамасы бойынша да, бағыты бойынша да) пироэлектриктің түр өзгешелігі с е г н е т э л е к т р и к болып табылады. Өріс болмайтын кезде полярлануы байқалатын кейбір заттардың қатарына шайыр және әйнек типті заттар да жатады.
Диэлектиктердің электрөткізгіштігі аз, бірақ нөлден өзге болады. Диэлектриктердегі электрондар мен иондар жылжымалы заряд тасулар болып табылады. Әдеттегі жағдайларда электрондық өткізгіштік иондық өткізгіштікпен салыстырғанда аз болады. Иондық өткізгіштік өзінің және қоспалық иондардың орын ауыстыруымен байланысты. Иондардың кристалдық торлар бойынша орын ауыстыруы кристалдың құрылымдық ақаулықтарымен байланысты. Егер, мысалы, кристалда вакансия болса, онда көрші ион өрістің ықпалымен әлгі бос орынға орналасады, ол ион босатқан орынға келесі ион жайғасады, осы үрдіс әрі қарай тізбектеліп жалғасатын болады. Температура жоғарылағанда иондық өткізгіштік артатын болады.
Диэлектриктер электр оқшаулауыш материал ретінде пайдаланылады. Пьезоэлектриктер дыбыстық тербелістерді электрлік тербеліске (және керісінше) түрлендіреді, пироэлектриктер инфрақызыл сәулелерді индикациялау және олардың қарқындылығын өлшеу үшін пайдаланылады, сегнетэлектриктер радиоэлектроникада қолданыс тапқан. Диэлектриктік кристалдар кванттық электроникада және кванттық күшейткіштерде пайдаланылады.
Егер жіңішке жіпке байланған зарядталмаған әйнек немесе янтар шыбық зарядталған сфераның
(шардың) қасына жақын орналастырылса, осы Оң зарядталған сфераның
(шардың) қасына ілінген ян-
шыбықтың осі электр өрісінің күш сызықтарының тарь таяқшаның осі электр бағыты бойынша орналасатын қалыпта тынышта- өрісінің күш сызықтары бо- йымен сәйкес бағытталады.
латын болады (яғни орналасады) . Әлгі шыбықтың шарға жақын орналасқан ұшы теріс зарядты, ал оның шардан қашық ұшы оң зарядталады. Шыбықтың екі ұшы электр полюстері секілді болады. Сол себепті осы құбылыс п о л я р л а н у деп аталған. Кез келген денедегі зарядтардың бір бөлігі электр өрісінің ықпалымен орын ауыстырып электр тогын тудырады, ал байланысқан зарядтар п о л я р л а н а д ы.
Полярлану – диэлектриктердің маңызды сипатта- Электр өрісіндегі иондық кристалдардағы иондардың
масы. Заттар еркін электрондардың қозғалыстарының біріне-бірінің салыстырмалы басым болуына немесе полярлануына тәуелді түрде ығысулары екі класқа – өткізгіштерге және д и э л е к т р и к т е р г е ажыратылған.
Диэлектриктің п о л я р л а н у ы мен зарядтардың индукциясы – тіптен әрқилы құбылыстар. Өткізгіштің электр өрісін екі бөлікке қиып, әраттас электр зарядына ажыратуға болса, диэлектриктердің полярланған зарядтарын екіге «ажырату» мүмкін емес. Теріс еркін зарядтар – өткізгіштік электрондар металдарда алыс қашықтыққа дейін орын ауыстыра алады. Диэлектриктердегі оң және теріс зарядтар бірімен бірі байланысқан болғандықтан тек бір молекула шегінде (яғни толық толтырылған энергетикалық зонада) ғана ығыса алады.
Сырттан ықпал ететін өріс болмаған кездерде әртүрлі таңбалы электр зарядтары диэлектриктің көлемі бойынша біркелкі таралады. Сыртқы өрістің ықпал етуі кезінде әрбір молекулаға енген зарядтар қарама-қарсы бағыттарға ығысады. Осы ығысу диэлектриктің сыртында электр өрісінде орналасқан зарядтардың пайда болуына орай зарядтар түрінде білінеді, бұл полярлану құбылысы.