Gli isolanti elettrici sono sostanze che possiedono proprietà dielettriche. Un esempio è il rivestimento in plastica che avvolge i cavi elettrici. Un isolante elettrico che può polarizzarsi mediante l'applicazione di un campo elettrico è detto dielettrico (ε) o sostanza dielettrica.
Le cariche elettriche non scorrono attraverso un dielettrico (ε) come fanno in un conduttore elettrico; piuttosto, deviano solo leggermente dalle loro normali posizioni di equilibrio, con conseguente polarizzazione dielettrica. Le cariche positive si spostano nella direzione del campo come risultato della polarizzazione dielettrica, mentre le cariche negative si spostano nella direzione opposta.
Di conseguenza, il dielettrico stesso produce un campo elettrico interno che indebolisce il campo complessivo . Le molecole debolmente legate che compongono un dielettrico si riorientano in modo che i loro assi di simmetria si allineino con il campo, polarizzandosi nel processo.
La ricerca sulle caratteristiche dielettriche si concentra su come i materiali immagazzinano e rilasciano energia magnetica ed elettrica. I dielettrici svolgono un ruolo chiave nella spiegazione di molti fenomeni nei campi dell'elettronica, dell'ottica, della fisica dello stato solido e della biologia cellulare.
Che cosa è un materiale dielettrico?
Un materiale dielettrico supporta efficacemente i campi elettrostatici ma è un cattivo conduttore di elettricità. Possiede un'elevata resistività, un basso coefficiente di temperatura della resistenza e la capacità di trattenere le cariche elettriche.
Quali sono i tipi di materiale dielettrico?
Il tipo di molecole presenti in una sostanza determina le sue proprietà dielettriche.
- Dielettrico polare: I centri di massa delle particelle positive e negative non coincidono in un dielettrico polare. momento dipolo è presente nella sostanza e le molecole sono formate in modo asimmetrico. Le molecole nella sostanza si allineano con il campo elettrico quando viene applicato ad essa. Il momento di dipolo netto delle molecole è zero quando il campo viene eliminato. L'acqua e l'acido cloridrico sono due esempi di questo tipo.
- Dielettrico non polare: I centri di massa delle particelle positive e negative coincidono nei materiali dielettrici non polari. Le molecole sono simmetriche e non c'è momento di dipolo nella sostanza dielettrica. Alcuni esempi di dielettrico non polare sono idrogeno, ossigeno e simili.
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I materiali dielettrici sono in genere solidi . Alcuni esempi includono la ceramica (porcellana), la mica, il vetro e altri ossidi metallici. Anche alcuni gas e liquidi sono buoni materiali dielettrici.
I condensatori variabili e alcuni tipi di linee di trasmissione impiegano aria secca come un ottimo dielettrico per le sue proprietà sorprendenti. Sia l'elio che l'azoto sono ottimi gas dielettrici. È abbastanza dielettrico usare acqua distillata. Un dielettrico incredibilmente efficace è il vuoto.
