dielektrycznoci

Dielektryczność to właściwość materiałów izolacyjnych polegająca na polaryzacji pod wpływem zewnętrznego pola elektrycznego. W wyniku polaryzacji ładunki wewnątrz materiału przesuwają się lub orientują, tworząc dipole i zwiększając obszarowe sprężenie pola. Dzięki temu wewnątrz dielektryka pole elektryczne jest słabsze niż w próżni. Dielektryki nie przewodzą prądu potokami stałymi, lecz mogą generować straty energii pod wpływem zmian pola.

Najważniejszym parametrem jest względna stała dielektryczna εr, która opisuje jak bardzo materiał „zatrzymuje” pole w porównaniu do próżni. Całkowita permittivność wynosi ε = ε0 εr, gdzie ε0 to stała próżni. W praktyce stosuje się również wytrzymałość dielektryczną (napięcie przebicia) określającą maksymalne pole, jakie materiał może wytrzymać bez utraty izolacyjności, oraz straty dielektryczne, opisane współczynnikiem tanδ, które określają ilość energii zamienianej w ciepło podczas pracy w polu zmiennym. Właściwości dielektryczne zależą od częstotliwości i temperatury.

Polaryzacja dielektryków zachodzi dzięki kilku mechanizmom: elektronowej (displacement elektronów), jonowej (przemieszczenie jonów), orientacyjnej (dipole orientacyjne) i przestrzennej (nagromadzenie ładunku). Materiały dielektryczne dzieli się na gazy, ciekłe i stałe. Do dielektryków stałych należą między innymi polimery, szkła, ceramiczne ceramiki i niektóre materiały mineralne; gazowe dielektryki to przede wszystkim powietrze i inne gazowe izolacje.

Zastosowania obejmują kondensatory, izolacje przewodów i maszyn elektrycznych, układy wysokiego napięcia, kable i systemy transmisyjne, gdzie kluczowe są właściwości εr, tanδ i wytrzymałość dielektryczna. Teoria dielektryków opiera się na równaniach Maxwella, w tym na tzw. prądzie przemieszczeniowym.