Dielektrisillä

Dielektriset aineet ovat eristeitä, jotka eivät johda sähköä merkittävästi, mutta voivat polarisoitua sähkökentän vaikutuksesta. Tämä mahdollistaa sähkön varastoinnin ja eristeiden käytön kondensaattoreissa sekä muissa sovelluksissa, joissa halutaan rajoittaa virtoja mutta tallentaa energiaa sähkökentän muodostuksessa. Dielektrisyyden perusmitta on suhteellinen permittiviteetti ε_r, joka kertoo, kuinka paljon kenttä pienenee aineen sisällä verrattuna tyhjöön. Absoluuttinen permittiviteetti on ε = ε_r ε0, missä ε0 on tyhjiön permittiviteetti.

Polarisaatiomekanismit määrittävät, miten aine reagoi kenttään. Elektroninen polarisaatio syntyy elektronien siirtyessä pienesti, orientaatiopolarisaatio dipolien kääntyessä kentän suuntaan, ja ioninen polarisaatio liittyy ionien hitaampiin siirtymiin. Nämä mekanismit vaikuttavat dielektrisiin häviöihin ja vasteisiin, jotka muuttuvat taajuuden ja lämpötilan funktiona. Häviöitä kuvaa usein tan δ, joka kertoo kuinka suuri osa energiasta häviää kenttään reagoinnissa.

Dielektriseen lujuuteen eli rikkoutumiskenttään liittyy aineen kyky kestää sähköistä kenttää ennen rikkoutumista. Lujuuteen vaikuttavat materiaali, lämpötila, ilman kosteus ja sähkökköjen laatu. Rikkoutuminen voi ilmetä esimerkiksi kaasun eristeissä johtavien polkujen muodostumisena tai mikroskooppisten vaurioiden kasvuna.

Käyttökohteita ovat kondensaattorit, joissa dielektrinen aine mahdollistaa energian tallennuksen, sekä eristeet korkeajännitejärjestelmissä, mikropiirien suojapinnoitteissa ja rakennusmateriaaleissa. Esimerkkejä yleisistä dielektrisista aineista ovat ilma, lasi, keramiikka sekä polymeeriset eristeet kuten polypropeeni ja polyesteri. Dielektrisia aineita käytetään myös optisissa sovelluksissa, joissa ne ainoastaan vaikuttavat valon kulkuun ja nopeuteen.