Ta en titt på den keramiske toaletten eller vasken på badet ditt. Sannsynligvis ikke, men det er fordi dette materialet har en egenskap som ofte blir oversett. Det er et dielektrikum, som betyr et stoff som er en dårlig leder av elektrisitet, men et godt middel til elektrisk lagring. Enten vi snakker om keramikk, glass, luft eller til og med vakuum (en annen god dielektrikum), bruker forskere det som kalles Dielectric Constant, som er forholdet mellom permittivitet for et stoff og permittiviteten til fritt rom. Eller, i lekmannsbetingelser, forholdet mellom mengden elektrisk energi som er lagret i et materiale med en påført spenning, i forhold til den som er lagret i et vakuum.
Forvirret? Vel, kanskje er en liten forklaring nødvendig for å fjerne noen av de tekniske veisperringene til forståelse. For det første er et dielektrikum definert som et isolerende materiale eller en veldig dårlig leder av elektrisk strøm. Når dielektrika plasseres i et elektrisk felt, strømmer praktisk talt ingen strøm i dem fordi de, i motsetning til metaller, ikke har noen løst bundne eller frie elektroner som kan drive gjennom materialet. I stedet for oppstår elektrisk polarisering, hvor de positive ladningene i dielektrikken forskyves kort i retning av det elektriske feltet, og de negative ladningene forskyves i retning motsatt av det elektriske feltet. Denne lette separasjonen av ladning eller polarisering reduserer det elektriske feltet i selve dielektrikumet. Denne egenskapen, som allerede nevnt, gjør den til en dårlig leder, men et godt lagringsmedium.
I praksis er de fleste dielektriske materialer solide. Men, som allerede nevnt, er tørr luft også dielektrisk, i likhet med mest rene, tørre gasser som helium og nitrogen. Disse har en lav dielektrisk konstant, mens ting som metalloksider har en høy konstant. Materialer med moderat dielektrisk konstant inkluderer keramikk, destillert vann, papir, glimmer, polyetylen og glass. Når den dielektriske konstanten øker, øker den elektriske strømningstettheten (den totale mengden elektrisk ladning per område), men bare hvis alle andre faktorer forblir uendret. Dette gjør det igjen mulig for gjenstander av en gitt størrelse, slik som sett med metallplater, å holde sin elektriske ladning over lengre tid, og / eller å holde store mengder ladning.
På grunn av at de utgjør godt isolerende materiale (eller dielektrisk), brukes ofte metalloksider, tørr luft og vakuum i konstruksjonen av høyeenergikondensatorer så vel som radiofrekvensoverføringslinjer, der elektrisk energi lagres ved radiofrekvenser.
Vi har skrevet mange artikler om den dielektriske konstanten for Space Magazine. Her er en artikkel om hvordan mikrobølger fungerer, og her er en artikkel om testen av generell relativitet.
Hvis du vil ha mer informasjon om dielektrisk konstant, kan du sjekke ut disse artiklene fra Hyperphysics and Web Physics.
Vi har også spilt inn en hel episode av Astronomy Cast som handler om elektromagnetisme. Hør her, avsnitt 103: Elektromagnetisme.
kilder:
http://en.wikipedia.org/wiki/Dielectric
http://en.wikipedia.org/wiki/Relative_permittivity
http://en.wikipedia.org/wiki/Flux
http://en.wikipedia.org/wiki/Electrostatic
http://www.britannica.com/EBchecked/topic/162637/dielectric-constant
http://searchcio-midmarket.techtarget.com/sDefinition/0,,sid183_gci546287,00.html
http://www.britannica.com/EBchecked/topic/162630/dielectric
