Dielektrika

Från Wikipedia
Hoppa till: navigering, sök

Ett dielektrika är en elektrisk isolator som kan bli polariserad av ett pålagt elektriskt fält. När ett dielektrika placeras i ett elektriskt fält flödar inte elektriska laddningar genom materialet så som de gör i ledare, däremot skiftas jämviktsläget lite från deras genomsnittliga jämviktsläge vilket ger polarisation. På grund av polarisationen förskjuts positiva laddningar i riktning mot det elektriska fältet och negativa laddningar förskjuts i åt motstående håll. Detta skapar ett internt elektriskt fält vilket reducerar det resulterande fältet i dielektrikat.[1] Om ett dielektrika består av svagt bundna molekyler kan det hända ett dessa molekyler inte bara blir polariserade, utan även orienterar sig så att deras symmetriaxel ställer in sig med fältet.[1]


Termen "isolator" implicerar låg ledningsförmåga, "dielektrika" brukar användas för att beskriva material med en hög polarisationsförmåga. Termen isolator brukar användas för att indikera elektriskt motstånd medan termen dielektrika används för att indikera förmågan att lagra energi hos materialet (genom polarisation). Ett typiskt exempel på ett dielektrika är det elektriskt isolerande material mellan metallplattorna i en kondensator. Polarisationen i dielektrikat orsakat av det pålagda elektriska fältet ökar kondensatorns ytladdning.[1]

Dielektrika är ett viktigt element för att förklara fenomen i elektronik, optik, och fasta tillståndets fysik. Termen dielektrisk myntades av William Whewell.[2][3]


Elektrisk susceptibilitet[redigera | redigera wikitext]

Susceptibiliteten χe hos ett dielektriskt material är ett mått på hur lätt det polariseras då det utsätts för ett elektriskt fält. Detta i sin tur bestämmer permittiviteten hos materialet vilket influerar många andra fenomen i mediet, från kapacitansen hos kondensatorer till ljusets hastighet.

Den definieras som proportionalitetskonstanten (vilken kan vara en tensor) som relaterar ett elektriskt fält E till den inducerade polariseringen[förtydliga] P så att


{\mathbf P}=\varepsilon_0\chi_e{\mathbf E},

där \, \varepsilon_0 är vakuumpermittiviteten.

Susceptibiliteten hos ett medium är relaterad till dess relativa permittivitet \, \varepsilon_r som

\chi_e\ = \varepsilon_r - 1.

så i vakuum,

\chi_e\ = 0.

Det elektriska förskjutningsfältet D är relaterad till polarisationsdensiteten P som


\mathbf{D} \ = \ \varepsilon_0\mathbf{E} + \mathbf{P} \ = \ \varepsilon_0 (1+\chi_e) \mathbf{E} \ = \ \varepsilon_r \varepsilon_0 \mathbf{E}.


Referenser[redigera | redigera wikitext]

Noter[redigera | redigera wikitext]

  1. ^ [a b c] Quote from Encyclopædia Britannica: "Dielectric, insulating material or a very poor conductor of electric current. When dielectrics are placed in an electric field, practically no current flows in them because, unlike metals, they have no loosely bound, or free, electrons that may drift through the material".
  2. ^ J. Daintith (1994). Biographical Encyclopedia of Scientists. CRC Press. Sid. 943. ISBN 0-7503-0287-9 
  3. ^ James, Frank A.J.L., editor. The Correspondence of Michael Faraday, Volume 3, 1841–1848, ”Letter 1798, William Whewell to Faraday, p. 442.”. http://hermital.org/book/holoprt5-1.htm#F5.8.  The Institution of Electrical Engineers, London, United Kingdom, 1996. ISBN 0-86341-250-5