Fria och bundna elektriska laddningar, lednings- och förskjutningsströmmar

De partiklar som utgör något ämne har elektriska laddningar… Elektronen har en negativ laddning e = 0,16 * 10-18 k, och protonen har samma positiva laddning. Den totala laddningen av en atom, molekyl eller kropp som består av många molekyler kan vara positiv, negativ eller lika med noll, beroende på förhållandet mellan den totala positiva och negativa laddningen av deras ingående elementarpartiklar.

Beroende på förmågan att röra sig i ett elektriskt fält kan laddningar delas in i två stora grupper. Laddningarna i den första gruppen kännetecknas av möjligheten till obegränsad rörelse i ett elektriskt fält, och därför kallas de gratis avgifter… Den andra gruppen av laddningar har inte denna möjlighet, deras rörelse begränsas av strukturen hos en atom, molekyl, kristall eller av heterogeniteten i materiens struktur. Dessa avgifter kallas bunden.

Separationen av fria och bundna laddningar beror inte alltid enbart på den fysiska naturen hos de aktuella partiklarna.Laddningar som är fria i ett homogent medium kan kopplas till bildningen av kompositioner bestående av olika material.

Fria elektroner och joner av ämnet under inverkan av ett elektriskt fält rör sig från en elektrod till en annan och bildas ledningsström.

Anslutna elektriska laddningar under inverkan av ett elektriskt fält har förmågan att blandas endast inom vissa, ofta mycket begränsade gränser. Denna rörelseprocess, den sk polarisering, kännetecknas av en polarisationsvektor och beror i huvudsak på de fysiska kopplingarna mellan laddningarna. Vid polarisering förskjuts laddningar under inverkan av ett elektriskt fält och uppträder avböjningsström.

Dielektrikumet innehåller lika många positiva och negativa sammankopplade laddningar, och effekten av ett externt elektriskt fält påverkar den ömsesidiga förskjutningen av centra för positiva och negativa laddningar, och i uppkomsten av elektriska moment av par av motsatta laddningar - dipolmoment. I ett enhetligt fält är polarisationsvektorn medelvärdet av det totala dipolmomentet per volymenhet. Polariseringen av dielektrikumet beror på styrkan hos det elektriska fältet.

Material där endast ledningsströmmar spelar roll och förskjutningsströmmar kan försummas kallas förare… Material där ledningsströmmar är försumbara och kan försummas kallas isolatorer… Material där polarisering är av stor betydelse kallas dielektrikum (se — Metaller och dielektrika - vad är skillnaden?). De material i vilka det är nödvändigt att beakta både ledningsströmmar och förskjutningsströmmar klassificeras som halvledare.

Fenomenet polarisering av dielektrika och utseendet av en förspänningsström i industrin används för högfrekvent uppvärmning av dielektrika (till exempel torkning av trä, kartong, uppvärmning i livsmedelsindustrin) och halvledare.

Materialet som ska värmas upp placeras mellan plattorna på kondensatorn på vilken en högfrekvent spänning appliceras. Lednings- och förskjutningsströmmar som uppstår i ett material placerat i ett högfrekvent elektriskt fält gör att värme alstras i materialet och dess uppvärmning. Denna typ av uppvärmning kallas dielektrisk uppvärmning.

Processen att torka våta material, dvs. avlägsnande av fukt från dem, kan uppstå på grund av två fenomen: direkt avdunstning av fukt inuti materialet och dess frisättning i form av ånga, och rörelsen av fukt i vätskefasen från de inre områdena till ytan. Närvaron av ett elektriskt fält i materialet påverkar avsevärt avdunstning och rörelse av fukt, vilket gör det möjligt att avsevärt förbättra torkningsprocessen.