7/25/2019 Curs 6. Materiale electrotehnice

1/7

Fotoelectreii se obin prin iluminare i plasare n cmp electric a dielectricului. Dac

energia cuantelor de lumin este suficient pentru a transfera electronii din banda de valen n

cea de conducie, atunci electronii transferai se pot deplasa limitat, sub aciunea cmpului

electric aplicat simultan cu iluminarea, de unde pot fi captai pe niveluri locale (3-! introduse de

impuriti sau de defecte de reea. "a anularea flu#ului luminos i a cmpului electric sarcinile

fi#ate creea$ polari$aia remanent a electretului, polari$aie care, la ntuneric, se menine un

timp ndelungat. %n timp, datorit agitaiei termice electronii pot reveni din n 3 i apoi se

deplasea$ spre po$iiile de ec&ilibru sub aciunea cmpului intern. 'luminarea distruge

instantaneu polari$aia remanent, favori$nd trecerea electronilor de pe nivelul local n banda de

conducie. Fotoelectreii se fabric din materiale fotoconductoare (de e#emplu sulfur de $inc

n)! i se folosesc pentru nregistrarea imaginilor (este principiul #erografiei!.

*adioelectreii (pseudoelectreii! se obin prin iradierea cu ra$e a suprafeei

materialului plasat pe un electrod metalic pus la pmnt. +lectronii care formea$ radiaiile

ptrund n material i sunt captai pe nivele locale (generate de defectele de reea! n funcie de

energia electronilor i de structura dielectricului.

mpul electric al sarcinii negative fi#ate pe suprafaa de sus a dielectricului va atrage

sarcinile po$itive din electrodul metalic care se vor fi#a pe suprafaa de os a electretului. entru

fabricarea radioelectreilor se poate utili$a sticl silicat cu coninut mare de bor, iradiat cu unfascicol de electroni cu energia de / 0e1.

7/25/2019 Curs 6. Materiale electrotehnice

2/7

Triboelectreii se produc prin frecare2 dup frecare suprafaa rmnnd ncrcat cu

sarcin electric. )unt utili$ai n construcia generatoarelor electrostatice de nalt tensiune.

Cristale lichide

Cristalele lichide sunt materiale organice care posed simultan proprieti ale lic&idului

i$otrop (fluiditate, curgere, unirea picturilor n contact! i proprieti ale cristalelor solide -

ordine la distan a particulelor constituente - ceea ce condiionea$ ani$otropia principalelor

proprieti fi$ice conductivitatea electric i termic, polari$aia, magneti$aia, proprietile

optice i cele elastice. ristalele lic&ide sunt formate din macromolecule alungite, alctuite din

dou nuclee sau inele ben$enice legate printr-o grupare intermediar rigid, la capete avnd

legate alte dou grupri fle#ibile. Forma moleculelor este de elipsoid de rotaie alungit cu

moment electric permanent destul de puternic i cu grupuri uor polari$abile. 0omentele

electrice interacionea$ ntre ele i determin o ordine spontan la distan, ca n ca$ul solidelor

cristaline.

)tarea de cristal lic&id se manifest ntr-un domeniu de temperatur delimitat de dou

temperaturi de tran$iie (45 6 4 6 4/! temperatura de topire 45 care este temperatura ma#im la

care cristalul este nc solid i temperatura de limpe$ire 4/ care este temperatura minim la care

el devine lic&id i$otrop. %n starea de cristal lic&id moleculele lungi se ordonea$ n diverse

moduri. %n funcie de ordonare e#ist structuri nematice, smectice sau colesterice.

7/25/2019 Curs 6. Materiale electrotehnice

3/7

%n structura nematic e#ist o ordonare paralel a a#elor lungi ale moleculelor, centrele de

greutate fiind distribuite aleatoriu. Fiecare molecul se poate deplasa n toate cele trei direcii ale

spaiului i se poate roti n urul a#ei proprii. %n cristalele lic&ide smectice moleculele se dispun

n straturi n care se ordonea$ paralel una fa de alta. +le se pot deplasa n dou direcii n plan,

se pot roti n urul a#ei proprii, dar nu pot trece dintr-un strat n altul. %n cristalele lic&ide

colesterice moleculele se dispun n straturi paralele ntre ele, direcia de orientare a moleculelor

modificndu-se elicoidal de la un strat la altul. 0oleculele se pot mica n plan, se pot rotin urul a#ei proprii dar pot i trece dintr-un plan n altul, cu modificarea direciei.

7tili$ri te&nice pre$int numai cristalele lic&ide nematice.

roprieti dielectrice i electrooptice ale cristalelor lic&ide nematice ("8!. 0oleculele

cristalelor lic&ide nematice au moment electric propriu, dar datorit faptului c structurile

moleculare au centru de simetrie, momentul electric al unitii de volum este egal cu $ero. Deci

"8 posed numai polari$aie temporar care se manifest ani$otrop. %ntr-un sistem principal de

coordonate, n care a#a 9$ coincide cu a#a de simetrie a structurii matricea permitivitii

comple#e relative are forma

7/25/2019 Curs 6. Materiale electrotehnice

4/7

Strpungerea materialelor electroizolante

"a depirea unei anumite valori a intensitii cmpului electric, densitatea curentuluielectric crete rapid cu cmpul i are loc strpungerea i$olantului. Fenomenul de strpungere se

produce dac tensiunea aplicat depete valoarea numit de strpungere, Ustr respectiv dac

intensitatea cmpului electric este, cel puin, egal cu rigiditatea dielectric, Estr

7/25/2019 Curs 6. Materiale electrotehnice

5/7

%n practic, +str nu se poate determina ca mrime intrinsec de material pentru c

strpungerea electric este un fenomen comple# ce depinde de foarte muli factori. ondiiile

ideale n care s-ar putea determina o rigiditate dielectric intrinsec sunt cmp uniform n

material, curent alternativ de frecven industrial (ca s nu apar sarcini spaiale i fenomene de

inerie, de care ar trebui inut seama la frecvene mari!, dimensiuni ale condensatorului potrivite

pentru ca numrul purttorilor de sarcin ntre electro$i s nu fie prea mic, ceea ce ar limita

curentul de strpungere, temperatur constant n timpul ncercrii i destul de sc$ut ca s nu

modifice proprietile dielectricului.

um n practic condiiile ideale nu sunt niciodat ndeplinite, se determin rigiditatea n

anumite condiii prev$ute de standarde, obinndu-se o rigiditate dielectric tehnic,care nu

este o mrime intrinsec de material, dar poate servi la compararea ntre ele a diferitelor

materiale i la verificarea valorii impuse de standard pentru rigiditatea dielectric.

Factorii care influenea$ valoarea rigiditii dielectrice sunt numeroi i pot fi grupai n

funcie de diverse elemente determinante, astfel

a. de material omogenitatea i grosimea materialului, eforturile interioare, pre$ena

inclu$iunilor ga$oase,

b. de tensiunea de ncercare frecvena, forma curbei de variaie n timp, durata de

aplicare i neuniformitatea cmpului electric2

c. de mediul n care se face ncercarea temperatura, presiunea, umiditatea, proprietile

electrice i termice ale mediului ambiant2

d. de electro$ii de ncercare natura, dimensiunile i conductivitatea termic a electro$ilor.

Strpungerea lichidelor electroizolante

Fenomenul de strpungere al lic&idelor este mai comple# dect cel al ga$elor.

+#ist mai multe modele i teorii privind e#plicarea lui dar nici una nu poate lmuri, complet,

fenomenele ce au loc n timpul desfurrii acestui proces comple#.

1.Teoria ionizrii, elaborat de ee:, repre$int o e#tindere a teoriei lui

4o;nsend la lic&ide. um, n acest ca$, moleculele sunt mult mai apropiate dect la ga$e i, deci,

drumul liber milociu al purttorilor de sarcin are o valoare mai mic, pentru a atinge energia

7/25/2019 Curs 6. Materiale electrotehnice

6/7

necesar ioni$rii, pe un parcurs mai scurt, trebuie ca intensitatea cmpului electric +str s fie

mai mare. *igiditatea dielectric a lic&idelor este ntr-adevr cu un ordin de mrime mai mare

dect la ga$e ($eci de 01

7/25/2019 Curs 6. Materiale electrotehnice

7/7

" presiunea. *igiditatea dielectric a lic&idelor crete la creterea presiunii deoarece se

micorea$ volumul bulelor de ga$ din lic&id.