절연체와유전체의 차이점은 뭘까?
절연체란 무극성인 부도체를 의미하는 것으로 전기의 흐름이 방지되는 물체를 뜻하지만 유전체는 그 의미가 조금 다르다.
간단히 말하자면 유전체란 부도체인 절연체를 사용하지만 그것을 전기장 내에 두었을 때 극성을 가지는 물체를 뜻한다.
아래는 두산동아에 나오는 유전체의 설명이다.
@유전체(誘電體)
정전기장을 가할 때 전기편극은 생기지만 직류전류는 생기지 않게 하는 물질.
전기의 절연체를 전기장 내에 놓았을 때 표면에 전하(電荷)가 유기되는 현상이 있는데, 이러한 관점에서 절연체를 다룰 때 이것을 유전체라 하고, 표면에 나타나는 전하를 편극전하(偏極電荷)라 한다.
1837년 M.패러데이가 콘덴서의 극판(極板) 사이에 절연물을 끼우면 전기용량(電氣容量)이 증가하는데, 그것을 끼우기 전후의 전기용량의 비가 절연물의 종류에 따라 결정되는 데서 발견했다.
이 현상을 생성하는 메커니즘은, 자성체의 자기화(磁氣化)와 마찬가지로 전기장의 작용에 의해서 무극성분자에서는 분자 내의 양·음의 전하가 어긋나고, 유극성분자에서는 쌍극자모멘트의 방향이 가지런해져서 물질이 전체적으로 전기쌍극자모멘트를 가지게 되고, 이것이 콘덴서의 극판에서 전하의 작용을 얼마간 상쇄하기 때문이라는 것이 밝혀졌다.
유전체에 생기는 단위부피당 쌍극자모멘트 P와 전기장의 세기 E와의 비 P/E를 이 유전체의 편극률(偏極率)이라 하고, 이것을 콘덴서의 극판 사이에 넣었을 때와 넣지 않았을 때의 전기용량의 비를 물질의 유전율(誘電率)이라고 한다.
【이용】 콘덴서의 전기용량을 증가시키기 위해 옛날부터 이용되어 온 것에는 운모(마이카 콘덴서)·파라핀(종이콘덴서) 등이 있다.
또 절연성은 높지 않으나 유전체를 극히 얇게 함으로써 전기용량을 높일 수 있는 산화알루미늄을 이용한 전해(電解)콘덴서, 유전율이 큰 산화티탄자기(磁器)를 사용한 자기콘덴서 등도 있다.
일반적으로 액체나 고체의 유전율은 2∼10 정도이지만, 로셸염·티탄산바륨 등은 특정한 온도범위에서 수백~수천이라는 큰 유전율을 보인다. 이와 같은 유전체를 강유전체(强誘電體)라 하는데, 강자성체와 마찬가지로 히스테리시스현상[履歷現象]을 보이며, 전기장을 변화시킴으로써 일종의 히스테리시스손실(損失)이 발생한다.
이런 종류의 히스테리시스손실을 비롯하여 교류전압을 가했을 때 발생하는 이른바 유전손실(誘電損失)을 이용하는 것이 고주파가열(高周波加熱)이다.
또 등방성(等方性) 물질에서는 전기장의 방향과 편극의 방향이 일치하지만 비등방성[異方性] 결정은 일치하지 않으며, 특히 대칭성이 적은 결정에서는 기계적인 압력을 가하면 편극이 생긴다.
이와 같이 압력에 의해서 생기는 편극전하를 압전기(壓電氣)라 하며, 초음파발진자(超音波發振子)를 비롯하여 많은 방면에 이용되고 있다.
@유전가열-일명 고주파가열(高周波加熱)
강한 고주파의 전자기장(電磁氣場)에 물체를 놓고 가열하는 일.
라디오 히터(radio heater)라고도 한다. 유전가열(誘電加熱)과 유도가열(誘導加熱) 방식이 있다.
유전가열은 고주파 전기장 속에 절연물(絶緣物)을 놓으면 절연물의 유전체 손실 때문에 피가열체 자체가 발열하는 원리에 의하며, 유도가열은 고주파 자기장 속에 전기적 양도체(良導體)를 놓으면 양도체에 생기는 맴돌이전류의 손실이나 히스테리시스(hysteresis) 손실 때문에 스스로 발열하는 원리에 의한다.
대체로 고주파로 되면 될수록 발열량이 증가하지만, 피가열체가 커지면 골고루 가열되지 않으므로, 사용 주파수는 피가열체에 따라 수 MHz~수 GHz 까지를 사용한다.
고주파를 가하는 전극에는 평판전극(平板電極)·격자상전극(格子狀電極)·동축전극(同軸電極)이 있으며, 주파수가 높아지면 공동공진기상(空胴共振器狀)으로 한 것도 있다.
이 가열방법의 특징은 열전도율이 낮은 절연물이 피가열체일 경우라도 피가열체 자체의 발열로 효율 좋게 가열할 수 있다는 것과 필요한 곳을 선택해서 가열할 수 있다는 점이다.
【유도가열】 금속합금의 용융·담금질·풀림·용접·경납땜·단조 등이나, 반도체 공업에서 게르마늄이나 실리콘의 용융정제·단결정 제조 등의 용도가 있다.
사용 주파수는 주파수가 높아지면 높아질수록 맴돌이전류는 양도체의 표면에만 흐르고 내부로 침입하지 않게 되므로, 용해할 때는 비교적 낮은 주파를 사용하고, 금속의 표면 담금질 등 표면만을 가열할 때는 비교적 높은 주파를 사용한다.
이 가열방법의 특징은 열전도율이 높은 금속을 국부적으로 가열 또는 용해할 수 있다는 것, 진공 속에서 순도가 높은 금속용해가 된다는 점이다.
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