Sarcini electrice libere și legate, curenți de conducție și deplasare

Particulele care alcătuiesc orice substanță au sarcini electrice… Electronul are o sarcină negativă e = 0,16 * 10-18 k, iar protonul are aceeași sarcină pozitivă. Sarcina totală a unui atom, moleculă sau corp format din mai multe molecule poate fi pozitivă, negativă sau egală cu zero, în funcție de raportul dintre sarcina totală pozitivă și negativă a particulelor elementare constitutive ale acestora.

În funcție de capacitatea de a se deplasa într-un câmp electric, sarcinile pot fi împărțite în două grupuri mari. Sarcinile primului grup sunt caracterizate de posibilitatea unei mișcări nelimitate într-un câmp electric și, prin urmare, sunt numite taxe gratuite… Al doilea grup de sarcini nu are această posibilitate, mișcarea lor este limitată de structura unui atom, moleculă, cristal sau de eterogenitatea structurii materiei. Aceste taxe sunt numite legat.

Separarea sarcinilor libere și legate nu depinde întotdeauna doar de natura fizică a particulelor luate în considerare.Sarcinile care sunt libere într-un mediu omogen pot fi conectate în formarea de compoziții formate din diferite materiale.

Electronii și ionii liberi ai substanței sub acțiunea unui câmp electric se deplasează de la un electrod la altul, formându-se curent de conducere.

Sarcinile electrice conectate sub acțiunea unui câmp electric au capacitatea de a se amesteca doar în anumite limite, adesea foarte limitate. Acest proces de mișcare, așa-numitul polarizare, se caracterizează printr-un vector de polarizare și depinde în esență de conexiunile fizice dintre sarcini. În polarizare, sarcinile sunt deplasate sub acțiunea unui câmp electric și apar curent de deviere.

Dielectricul conține un număr egal de sarcini interconectate pozitive și negative, iar efectul unui câmp electric extern afectează deplasarea reciprocă a centrelor sarcinilor pozitive și negative și în apariția momentelor electrice ale perechilor de sarcini opuse - momente dipolare. Într-un câmp uniform, vectorul de polarizare este valoarea medie a momentului dipol total pe unitate de volum. Polarizarea dielectricului depinde de intensitatea câmpului electric.

Se numesc materiale în care contează doar curenții de conducție și curenții de deplasare pot fi neglijați șoferii… Materialele în care curenții de conducere sunt neglijabili și pot fi neglijați se numesc izolatoare… Materialele în care polarizarea este de mare importanță se numesc dielectrici (vezi — Metale și dielectrice - Care este diferența?). Acele materiale în care este necesar să se ia în considerare atât curenții de conducție, cât și curenții de deplasare sunt clasificate ca semiconductori.

Fenomenul de polarizare a dielectricilor și apariția unui curent de polarizare în industrie este utilizat pentru încălzirea de înaltă frecvență a dielectricilor (de exemplu, uscarea lemnului, cartonului, încălzirea în industria alimentară) și semiconductorilor.

Materialul de încălzit este plasat între plăcile condensatorului căruia i se aplică o tensiune de înaltă frecvență. Curenții de conducere și de deplasare care apar într-un material plasat într-un câmp electric de înaltă frecvență determină generarea de căldură în material și încălzirea acestuia. Acest tip de încălzire se numește încălzire dielectrică.

Procesul de uscare a materialelor umede, de ex. îndepărtarea umidității din acestea, poate apărea din cauza a două fenomene: evaporarea directă a umidității din interiorul materialului și eliberarea acesteia sub formă de vapori și mișcarea umidității în faza lichidă din zonele interne la suprafață. Prezența unui câmp electric în material afectează în mod semnificativ evaporarea și mișcarea umidității, ceea ce face posibilă îmbunătățirea semnificativă a procesului de uscare.