Izolatory elektryczne to substancje o właściwościach dielektrycznych. Przykładem jest plastikowa osłona otaczająca przewody elektryczne. Izolator elektryczny, który może ulec polaryzacji pod wpływem przyłożonego pola elektrycznego, nazywany jest dielektrykiem (μ) lub substancją dielektryczną.
Ładunki elektryczne nie przepływają przez dielektryk (ε) tak jak w przewodniku elektrycznym; raczej nieznacznie odchylają się od swoich normalnych pozycji równowagi, co powoduje polaryzację dielektryczną. Ładunki dodatnie przesuwają się w kierunku pola w wyniku polaryzacji dielektrycznej, podczas gdy ładunki ujemne przesuwają się w przeciwnym kierunku.
W rezultacie sam dielektryk wytwarza wewnętrzne pole elektryczne, które osłabia pole ogólne . Słabo związane cząsteczki tworzące dielektryk zmieniają orientację, tak że ich osie symetrii pokrywają się z polem, ulegając polaryzacji.
Badania nad właściwościami dielektrycznymi koncentrują się na tym, jak materiały przechowują i uwalniają energię magnetyczną i elektryczną. Dielektryki odgrywają kluczową rolę w wyjaśnianiu wielu zjawisk w dziedzinach elektroniki, optyki, fizyki ciała stałego i biologii komórki.
Czym jest materiał dielektryczny?
Materiał dielektryczny skutecznie wytrzymuje pola elektrostatyczne, ale jest słabym przewodnikiem prądu. Charakteryzuje się wysoką rezystancją właściwą, niskim współczynnikiem temperaturowym rezystancji i zdolnością do zatrzymywania ładunków elektrycznych.
Jakie są rodzaje materiałów dielektrycznych?
Rodzaj cząsteczek obecnych w substancji decyduje o jej właściwościach dielektrycznych.
- Dielektryk polarny:Środki masy cząstek dodatnich i ujemnych nie pokrywają się w dielektryku polarnym. moment dipolowy jest obecny w substancji, a cząsteczki są asymetrycznie uformowane. Cząsteczki w substancji ustawiają się zgodnie z polem elektrycznym, gdy jest ono do niej przyłożone. Całkowity moment dipolowy cząsteczek wynosi zero, gdy pole jest wyeliminowane. Woda i kwas solny są dwoma przykładami tego typu.
- Dielektryk niepolarny: W niepolarnych materiałach dielektrycznych środki masy cząstek dodatnich i ujemnych pokrywają się. Cząsteczki są symetryczne i w substancji dielektrycznej nie ma momentu dipolowego. Niektóre przykłady niepolarnych dielektryków to wodór, tlen i tym podobne.
Przeczytaj także: Czym jest diselek miedziowo-indowy?
Materiały dielektryczne są zazwyczaj stałe . Przykładami są ceramika (porcelana), mika, szkło i inne tlenki metali. Niektóre gazy i ciecze również stanowią dobre materiały dielektryczne.
Kondensatory zmienne i niektóre rodzaje linii transmisyjnych wykorzystują suche powietrze jako świetny dielektryk ze względu na jego niesamowite właściwości. Zarówno hel, jak i azot są doskonałymi gazami dielektrycznymi. Dość dielektryczną jest woda destylowana. Niesamowicie skutecznym dielektrykiem jest próżnia.
