Dielektryk - Polski Serwis Naukowy

Ten artykuł dotyczy materiału nieprzewodzącego prądu elektrycznego. Zapoznaj się również z: inne znaczenia słowa izolator.

Dielektryk, izolator elektryczny – materiał, w którym bardzo słabo przewodzony jest prąd elektryczny. Może to być rezultatem niskiej koncentracji ładunków swobodnych, niskiej ich ruchliwości, lub obu tych czynników równocześnie.

Straty mocy jest to zjawisko fizyczne polegające na traceniu części energii przetwarzanej przez dany układ, dlatego też ma ono bezpośrednie powiązanie ze sprawnością układu.
Elektryczny moment dipolowy jest to wektorowa wielkość fizyczna charakteryzująca dipol elektryczny. Dipol jest układem dwóch ładunków o tych samych wartościach bezwzględnych, ale przeciwnych znakach. Elektryczny moment dipolowy p dwóch punktowych ładunków o jednakowych wartościach q i przeciwnych znakach jest równy iloczynowi odległości między nimi i wartości ładunku dodatniego:

Definicja i nomenklatura

Przewodność materiałów zmienia się w sposób ciągły i nie istnieje jedna powszechnie akceptowana granica wartości przewodności, poniżej której wszystkie materiały byłyby dielektrykami. W technice często przyjmuje się, że oporność właściwa dielektryków jest większa od 10 Ωm (dla dobrych przewodników, np. metali, wynosi 10–10 Ωm).

Wytrzymałość elektryczna – największa wartość natężenia pola elektrycznego, jaka może istnieć w dielektryku (izolatorze) bez wywołania przebicia. Jednostką jest V/m. Wytrzymałość dielektryczna powietrza wynosi 23kV/cm (w tzw. warunkach normalnych). Nieprawidłowe dobranie izolacji do warunków pracy urządzenia może doprowadzić do przebicia izolacji, co spowoduje, że izolator zacznie przewodzić prąd a w konsekwencji doprowadzi do nieodwracalnych uszkodzeń urządzenia elektrycznego.
Polaryzacja dielektryka (również: polaryzacja dielektryczna) – zjawisko polegające na utworzeniu dipoli elektrycznych lub orientacji już istniejących dipoli w reakcji na przyłożone pole elektryczne. W wyniku polaryzacji w dielektryku powstaje wewnętrzne pole elektryczne, które częściowo równoważy przyłożone zewnętrzne pole.

Stosowane są również różne definicje izolatora oparte na właściwościach i mikroskopowym mechanizmie przewodnictwa. Na przykład określa się tak substancję, dla której:

przerwa energetyczna między pasmem walencyjnym i przewodnictwa (pasmowa teoria przewodnictwa) jest większa od wartości uznanej za graniczną (zwykle 3 eV); takie określenie ma sens jedynie dla izotropowych materiałów krystalicznych,

przewodność rośnie wraz z temperaturą, w przeciwieństwie do metalu, w których przewodność maleje ze wzrostem temperatury.

zachodzi zjawisko polaryzacji dielektrycznej; niektórzy autorzy przyjmują to za decydujące kryterium i traktują jako dielektryki nawet materiały nieźle przewodzące prąd elektryczny.

Termin "dielektryk" od słów "dia-electric" został utworzony przez angielskiego filozofa i naukowca Williama Whewella na prośbę Michaela Faradaya.

Dielektryki gazowe są to dielektryki w stanie gazowym. Są one wykorzystywane w układach izolacyjnych wielu urządzeń elektrycznych. Zwykle wypełniają znaczną część przestrzeni między ich elementami przewodzącymi. Nie mogą jednak pełnić roli konstrukcyjnej, dlatego współpracują z elementami izolacyjnymi wykonanymi z materiałów stałych.
Ebonit (guma twarda, nazwa z gr. ebonos - heban) - tworzywo sztuczne otrzymywanego w wyniku wulkanizacji naturalnego lub sztucznego kauczuku; gęstość 1,1-1,3 g/cm3 w 20°C. Należy do tworzyw kauczukowych z grupy duromerów. Ebonit został opatentowany w 1851 roku przez Nelsona Goodyeara na podstawie technologii wulkanizacji gumy opracowanej w 1839 roku przez Charlesa Goodyeara (identyczny proces opracował w 1843 roku Thomas Hancock). Dawniej był bardzo ceniony jako tworzywo galanteryjne, obecnie zastępują go inne tworzywa sztuczne.

Historia

W 1729 Stephen Gray odkrył, że niektóre materiały przewodzą elektryczność, a inne nie.

W 1739 kontynuujący eksperymenty Graya Jean Theophile Desaguliers zaproponował nazwy "izolator" i "przewodnik".

W końcu 1745 Ewald Jürgen Georg von Kleist z Kamienia Pomorskiego wynalazł kondensator z dielektrykiem, nazywany butelką lejdejską.

W roku 1837 Michael Faraday zmierzył wpływ różnych dielektryków na pojemność kondensatora. Były to pierwsze ilościowe badania efektów wywołanych przez polaryzację dielektryka.

John Theophilus Desaguliers, franc. Jean Théophile des Aguliers (ur. 12 marca 1683 w La Rochelle, zm. 29 lutego 1744 w Covent Garden ) – filozof przyrody, fizyk, pastor Kościoła Anglii, wolnomularz, znany z odkryć właściwości energii elektrycznej. Trzykrotnie odznaczony najwyższym odznaczeniem Towarzystwa Królewskiego, Medalem Copleya w 1734, 1736 i 1741 roku (jak dotąd jest osobą, która została uhonorowana tym odznaczeniem największą ilość razy). Był asystentem eksperymentów Issaka Newtona, a później popularyzatorem newtonowskich teorii ich praktycznych zastosowań. Został uznany za wynalazcę planetarium , w oparciu o niektóre opublikowane przez niego plany.
Bakelit - najstarsze syntetyczne tworzywo sztuczne (fenolowo-formaldehydowe tworzywa sztuczne). Technologia produkcji bakelitu została wynaleziona przez Leo Hendrika Baekelanda na początku XX wieku (1907-1909).

czytaj dalej: [2], [3]

w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)