Sähköeristeet ovat aineita, joilla on dielektrinen ominaisuus. Esimerkkinä tästä on sähköjohtoja ympäröivä muovikalvo. Sähköeristettä, joka voi polarisoitua sähkökentän vaikutuksesta, kutsutaan dielektriseksi (θ) tai dielektriseksi aineeksi.
Sähkövaraukset eivät virtaa eristeen (ε) läpi kuten sähköjohtimessa; pikemminkin ne poikkeavat vain hieman normaaleista tasapainoasennoistaan, mikä johtaa dielektriseen polarisaatioon. Positiiviset varaukset siirtyvät kentän suuntaan dielektrisen polarisaation seurauksena, kun taas negatiiviset varaukset siirtyvät päinvastoin.
Tämän seurauksena dielektrinen materiaali itsessään tuottaa sisäisen sähkökentän, joka heikentää kokonaiskenttää . Heikosti sitoutuneet molekyylit, jotka muodostavat dielektrisen materiaalin, suuntautuvat uudelleen siten, että niiden symmetria-akselit ovat linjassa kentän kanssa, ja polarisoituvat prosessissa.
Dielektristen ominaisuuksien tutkimus keskittyy siihen, miten materiaalit varastoivat ja vapauttavat magneettista ja sähköenergiaa. Dielektriikalla on keskeinen rooli monien ilmiöiden selittämisessä elektroniikan, optiikan, solid-state fysiikan ja solubiologian aloilla.
Mikä on dielektrinen materiaali?
Dielektrinen materiaali tukee tehokkaasti sähköstaattisia kenttiä, mutta johtaa sähköä huonosti. Sillä on korkea ominaisvastus, alhainen lämpötilavastuskerroin ja kyky säilyttää sähkövarauksia.
Mitkä ovat dielektristen materiaalien tyypit?
Se, millaisia molekyylejä aineessa on, määrää sen dielektriset ominaisuudet.
- Polaarinen dielektrinen: Positiivisten ja negatiivisten hiukkasten massakeskukset eivät täsmää polaarisessa eristeessä. A dipolihetki on läsnä aineessa, ja molekyylit muodostuvat epäsymmetrisesti. Aineen molekyylit asettuvat linjaan sähkökentän kanssa, kun sitä kohdistetaan siihen. Molekyylien nettodipolimomentti on nolla, kun kenttä eliminoidaan. Vesi ja kloorivetyhappo ovat kaksi esimerkkiä tästä tyypistä.
- Ei-polaarinen dielektrinen: Positiivisten ja negatiivisten hiukkasten massakeskukset ovat samat polaarisissa dielektrisissä materiaaleissa. Molekyylit ovat symmetrisiä, eikä dielektrisessä aineessa ole dipolimomenttia. Joitakin esimerkkejä ei-polaarisista dielektrisistä ovat vety, happi ja vastaavat.
Lue myös: Mikä on kupari-indiumdiselenidi?
Dielektriset materiaalit ovat tyypillisesti kiinteitä . Joitakin esimerkkejä ovat keraamit (posliini), kiille, lasi ja muut metallioksidit. Myös jotkut kaasut ja nesteet ovat hyviä dielektrisiä materiaaleja.
Säädettävät kondensaattorit ja tietynlaiset siirtojohdot käyttävät kuivaa ilmaa erinomaisena eristeenä sen uskomattomien ominaisuuksien vuoksi. Helium ja typpi muodostavat molemmat erinomaisia dielektrisiä kaasuja. Tislatun veden käyttö on melko dielektristä. Uskomattoman tehokas eriste on tyhjiö.
