金属和电介质——有什么区别？

金属

金属的价电子与其原子弱结合。当金属原子从金属蒸气中凝结形成液态或固态金属时，外层电子不再与单个原子束缚，可以在体内自由移动。

这些电子负责金属众所周知的显着导电性，它们被称为传导电子。

剥夺了价电子的金属原子，即正离子，构成了晶格。

在晶格中，离子围绕它们的平衡叠加进行混沌振荡，称为晶格位点。这些振动代表晶格的热运动，并随着温度的升高而增加。

在金属中没有电场的情况下，传导电子以每秒数千公里的速度随机移动。

当对金属线施加电压时，传导电子在不削弱其混沌运动的情况下，被电场沿线相对缓慢地带走。

有了这种偏差，除了混乱的速度之外，所有电子都获得了小的有序运动速度（例如，毫米每秒的数量级）。 k 的这种弱有序运动导致 电线中的电流.

电介质

情况与其他同名物质完全不同 绝缘体 （用物理学的语言——电介质）。在电介质中，原子以与金属相同的方式围绕平衡振动，但它们具有完整的电子补充。

电介质原子的外层电子与其原子紧密结合，分离它们并不容易。为此，您需要显着提高电介质的温度或使其受到某种可以从原子中剥离电子的强烈辐射。在普通状态下，电介质中没有传导电子，电介质不承载电流。

大多数电介质不是原子的，而是分子晶体或液体。这意味着晶格位置不是原子，而是分子。

许多分子由两组原子或仅两个原子组成，其中一个是正电的，另一个是负电的（这些称为极性分子）。例如，在一个水分子中，两个氢原子都是正电部分，而氢原子的电子大部分时间围绕其旋转的氧原子是负电的。

两个大小相等但符号相反的电荷彼此相距很小的距离称为偶极子。极性分子是偶极子的例子。

如果分子不是由带相反电荷的离子（带电原子）组成，即它们不是极性的，不代表偶极子，那么它们在电场的作用下就变成了偶极子。

电场将分子（例如原子核）组成中包含的正电荷拉向一个方向，将负电荷拉向另一个方向，并将它们推开，形成偶极子。

这样的偶极子被称为弹性——场像弹簧一样拉伸它们。具有非极性分子的电介质的行为与具有极性分子的电介质的行为几乎没有区别，我们假设电介质分子是偶极子。

如果将一块电介质置于电场中，也就是说，将带电物体带到电介质上，例如带有正齿轮的电介质，偶极子分子的负离子将被吸引到该电荷上，并且正离子会被排斥。因此，偶极子分子会旋转。这种旋转称为定向。

方向并不代表所有介电分子的完整旋转。在给定时间随机选取的分子最终可能会面向场，并且只有平均数量的分子对场具有弱方向（即，面向场的分子多于相反方向的分子）。

取向受到热运动的阻碍——分子在其平衡位置周围的混沌振动。温度越低，由给定场引起的分子取向越强。另一方面，在给定温度下，方向自然是场强。

介电极化

由于电介质分子在面向正电荷的表面上的取向，偶极子分子的负端出现，而正极分子出现在相反的表面上。

在电介质表面， 电荷……这些电荷称为极化电荷，它们的出现称为介电极化过程。

综上所述，根据电介质的类型，极化可以是定向的（现成的偶极子分子是定向的）和变形或电子位移极化（电场中的分子发生变形，成为偶极子）。

可能会出现一个问题，为什么极化电荷只形成在电介质表面而不是内部？这是因为在电介质内部，偶极子分子的正端和负端简单地抵消了。只有在电介质的表面或两个电介质之间的界面以及不均匀的电介质中才会没有补偿。

如果电介质被极化，并不意味着它带电，即它具有总电荷。对于极化，电介质的总电荷不会改变。但是，可以通过从外部将一定数量的电子转移到电介质或获取一定数量的自身电子来将电荷赋予电介质。在第一种情况下，电介质将带负电，而在第二种情况下，电介质将带正电。

例如，可以通过以下方式产生这种电气化 通过摩擦……如果你用一根玻璃棒在丝绸上摩擦，那么玻璃棒和丝绸就会带上相反的电荷（玻璃 - 正，丝绸 - 负）。在这种情况下，将从玻璃棒中选择一定数量的电子（属于玻璃棒所有原子的电子总数的很小一部分）。

所以， 在金属和其他导体中 （例如电解质）电荷可以在体内自由移动。另一方面，电介质不导电，并且其中的电荷不能移动宏观（即，与原子和分子的尺寸相比大）距离。在电场中，电介质仅被极化。

介电极化 对于给定材料，在不超过特定值的场强下，场强与场强成正比。

然而，随着电压的增加，结合分子中不同符号的基本粒子的内力变得不足以将这些粒子保持在分子中。然后电子从分子中射出，分子被电离，电介质失去绝缘性能—— 发生介质击穿。

电介质击穿开始时的电场强度值称为击穿梯度，或 介电强度。