Dielectriciteit

Dielectriciteit, of dielektriciteit, verwijst naar de eigenschap van isolerende materialen om onder invloed van een elektrisch veld te polariseren. Daardoor ontstaan dipoolmomenten die de opbouw van spanning beperken en die elektrische energie in zekere mate kunnen opslaan. Dielektrica spelen een cruciale rol in isolatiematerialen en in condensatoren, waar zij de mogelijkheden en kosten van energietransport en opslag bepalen.

De belangrijkste parameter is de permittiviteit. De absolute permittiviteit ε geeft aan hoe een materiaal de elektrische veldenergie opslaat. De relatieve permittiviteit ε_r = ε/ε0 beschrijft hoeveel beter een materiaal is in het opslaan van energie dan lege ruimte, waarbij ε0 de permittiviteit van vacuüm is (~8,85×10^-12 F/m). Voor wisselspanningen is vaak ook de complex permittiviteit ε* = ε' − jε'' relevant; ε' geeft de opslag, ε'' de verliescomponent. De verhouding ε''/ε' wordt vaak uitgedrukt als de verliesfactor tan δ. De polarisatione snelheden veroorzaken afhankelijk van de frequentie verschillende bijdragen: elektronisch, ionisch, orienterend en interfacial (ruimte‑lading).

Dielektrische sterkte beschrijft de spanningsdrempel waarbij het materiaal inslaat en geleiding begint, wat tot falen kan leiden. De sterkte is sterk afhankelijk van temperatuur, vochtigheid en materiaalsamenstelling. Materialen met hoge dielektrische sterkte worden gebruikt in hoogspanningsisolatie en in koolstofvrije condensatoren; materialen met lage verliezen zijn geschikt voor hoogfrequente toepassingen.

Toepassingen omvatten condensatoren, isolatie van kabels en transformatoren, en elektrische machines. Een opgeslagen energie in een condensator is bijvoorbeeld E = 1/2 C V^2, waarbij C afhangt van ε_r, ε0, het oppervlak en de afstand tussen de platen. Dielepede kennis van dielectriciteit is essentieel voor ontwerp en betrouwbaarheid van elektrische systemen.