Chất điện môi là một thuật ngữ quen thuộc trong lĩnh vực điện học và công nghiệp điện. Đây là một vật liệu cơ bản trong cuộc sống và được ứng dụng rất rộng rãi trong cuộc sống hàng ngày. Để hiểu rõ hơn chất điện môi là gì? Tính chất của chất điện môi và vai trò quan trọng của chúng trong các hệ thống điện, cùng đi sâu tìm hiểu trong bài viết sau đây nhé!
Điện môi là gì?
Điện môi là nhóm chỉ các vật có khả năng cách điện. Trong phân tử của các chất điện môi có số lượng các điện tích tự do rất ít. Điều này khiến khả năng mang điện của nó rất kém. Khi điện trường tăng vượt quá một giá trị giới hạn thì điện môi sẽ bị đánh thủng hay mất đi tính cách điện. Môi điện môi khác nhau sẽ có điện trường khác nhau, hằng số điện ε sẽ phụ thuộc vào tính chất của điện môi. Hằng số điện môi của chân không = 1.
Tìm hiểu về chất điện môi (Ảnh: Internet)
Tính chất của điện môi là gì?
Điện môi có những tính chất đặc trưng sau:
- Độ tổn hao điện môi (Pa)
- Nhiệt độ chịu đựng
- Độ thẩm thấu điện tương đối (hằng số điện môi -ε)
- Điện trở cách điện của chất điện môi
- Dòng điện trong chất điện môi (ι)
- Độ bền về điện của chất điện môi (Eđ.t)
Bên cạnh đó:
- Một số chất điện môi như nước và các dung dịch muối có khả năng dẫn điện.
- Các loại dầu, khí và chất cách điện khác có khả năng cách điện và không dẫn điện.
- Điện môi có thể chịu được điện áp mà không gặp sự phá vỡ cách điện.
Phân loại điện môi
Điện môi được chia thành hai loại là điện môi tích cực và điện môi thụ động. Vậy sự khác nhau của hai loại điện môi là gì? Cùng tìm hiểu ngay sau đây:
Chất điện môi thụ động
Chất điện môi thụ động là vật liệu cách điện và vật liệu tụ điện. Chúng là các vật chất được dùng làm chất cách điện và làm chất điện môi trong các tụ điện như gốm, thủy tinh, mica, cao su, sơn, giấy, polyme tuyến tính, keo dính, bột tổng hợp,…
Chất điện môi tích cực
Chất điện môi tích cực là các vật liệu có hằng số điện môi có thể điều khiển bằng các yếu tố sau:
- Cơ học: Chất điện áp như thạch anh
- Ánh sáng: Chất huỳnh quang
- Điện trường: Gốm, thủy tinh,…
Các loại điện môi (Ảnh: Internet)
Hằng số điện môi
Hằng số điện của môi trường là đặc trưng cho tính chất điện của môi trường, đây là đại lượng không có thứ nguyên, là một số thuần túy và không có đơn vị. Chúng có tên đầy đủ là độ điện thẩm tương đối và bằng tỷ số giữa độ điện thẩm của môi trường và độ điện thẩm chân không.
Hằng số chất điện môi được ký hiệu là ε, biểu thị khả năng phân cực của điện môi.
Công thức tính hằng số điện môi:
Công thức tính hằng số điện môi – Hằng số điện môi là gì (Ảnh: Internet)
Trong đó:
- Cd: Điện dung của tụ điện sử dụng chất điện môi
- C0: Điện dung của tụ điện sử dụng chất điện môi là không khí hoặc chân không.
Chất điện môi được dùng làm tụ điện sẽ phải có hằng số điện môi lớn, chất điện môi dùng làm chất dẫn điện sẽ có hằng số điện môi nhỏ.
Độ dẫn điện của chất điện môi là gì?
Độ dẫn điện của chất điện môi dạng lỏng phụ thuộc vào các yếu tố: Nhiệt độ, tạp chất, cấu trúc phân tử hay sự có mặt của điện tích to của các electron và ion. Với các chất điện môi lỏng phần to sẽ phụ thuộc vào mặt của độ ẩm và tạp chất.
Với các chất ở dạng khí sẽ có đọ dẫn tương đối thấp. Điều này có thể xảy ra khi có mặt của các hạt điện tích tự do dưới sự tác động của yếu tố bên ngoài và bên trong, điện tử và ion. Bức xạ tia X hay các loại phóng xạ, yếu tố nhiệt, sự va chạm của những phân tử và hạt tích điện.
Độ dẫn điện của các chất phân cực được tạo ra bằng việc sử dụng chất lỏng với những ion phân ly. Các chất lỏng không cực và phân cực sẽ có sự khác nhau về độ dẫn. Vì thế, nếu làm sạch chất lỏng của tạp chất sẽ làm giảm đi tính chất đang diễn ra. Cùng với sự gia tăng độ dẫn của một chất lỏng và nhiệt độ của nó sẽ xảy ra sự giảm độ nhớt. Điều này sẽ khiến sự gia tăng tính di động của những ion.
Với chất điện môi rắn, độ dẫn điện sẽ được gây ra bởi sự di chuyển những hạt điện tích của tạp chất và chất điện môi. Trong trường hợp mạch của dòng điện thì tính dẫn điện được phát hiện.
Tính dẫn điện của điện môi (Ảnh: Internet)
Dòng điện trong chất điện môi
- Dòng điện chuyển dịch lc.m (dòng điện cảm ứng): Được sinh ra từ quá trình dịch chuyển phân cực của các điện tích liên kết trong chất điện môi xảy ra đến khi đạt được trạng thái cân bằng.
- Dòng điện rò lrò: Được sinh ra bởi các điện tích tự do và điện tử phát xạ ra chuyển động dưới tác động của điện trường. Nếu rò lớn thì tính cách điện của điện môi sẽ bị mất đi.
- Dòng điện tổng đi qua chất điện môi được tính bằng công thức: I = ICM = lrò
- Sau khi quá trình phân cực kết thúc, qua chất điện môi chỉ còn dòng điện rò.
Vai trò của chất điện môi là gì trong công nghiệp điện?
- Làm môi trường cho dòng điện: Điện môi giúp dòng điện chuyển động hiệu quả trong các hệ thống điện.
- Cách điện an toàn: Trong máy biến áp, chất điện môi giúp cách điện an toàn giữa các cuộn dây và bảo vệ người sử dụng khỏi nguy cơ giảm áp.
- Dẫn truyền nhiệt: Nhiều loại dầu và chất lỏng được dùng để làm chất điện môi bởi tính cách điện và dẫn truyền nhiệt trong các hệ thống làm mát.
Vai trò và những ứng dụng quan trọng của chất điện môi (Ảnh: Internet)
Ứng dụng của chất điện môi
Khi tìm hiểu về chất điện môi chắc hẳn ứng dụng của điện môi là gì là câu hỏi rất nhiều bạn quan tâm. Chất điện môi được dùng trong các ứng dụng sau:
- Dùng làm dầu điện môi sử dụng trong các máy biến áp và công nghiệp để cách điện và làm mát.
- Khí SF6 được dùng trong các công trình điện để chống nổ và cách điện.
>>> Có thể bạn quan tâm: Điện trở là gì?
Kết luận
Thông qua bài viết này hy vọng bạn đọc đã hiểu được chất điện môi là gì và những tính chất của nó. Điện môi không chỉ là yếu tố quan trọng trong hoạt động của các hệ thống điện mà còn giúp đảm bảo an toàn và hiệu suất của chúng. Nắm được những tính chất và ứng dụng của điện môi sẽ giúp chúng ta hiểu được vai trò quan trọng của chúng trong ngành công nghiệp hiện đại.
Jasmine Wu – Hapoin
