[/caption]Ρίξτε μια ματιά σε αυτήν την κεραμική τουαλέτα ή νιπτήρα στο μπάνιο σας. Σκεφτήκατε ποτέ ότι έχει κάτι κοινό με το γυαλί, τη μαρμαρυγία, το πλαστικό ή ακόμα και τον ξηρό αέρα; Σκεφθείτε ποτέ ότι μπορεί να είναι χρήσιμο στην κατασκευή πυκνωτών. Μάλλον όχι, αλλά αυτό συμβαίνει επειδή αυτό το υλικό έχει μια ιδιότητα που συχνά παραβλέπεται. Είναι ένα διηλεκτρικό, δηλαδή μια ουσία που είναι κακός αγωγός του ηλεκτρισμού, αλλά ένα καλό μέσο αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας. Είτε μιλάμε για κεραμικό, γυαλί, αέρα ή ακόμα και κενό (άλλο καλό διηλεκτρικό), οι επιστήμονες χρησιμοποιούν αυτό που ονομάζεται Διηλεκτρική σταθερά, που είναι ο λόγος της διαπερατότητας μιας ουσίας προς τη διαπερατότητα του ελεύθερου χώρου. Ή, με απλούς όρους, η αναλογία της ποσότητας ηλεκτρικής ενέργειας που αποθηκεύεται σε ένα υλικό από μια εφαρμοζόμενη τάση, σε σχέση με αυτή που αποθηκεύεται στο κενό.
Ταραγμένος? Λοιπόν, ίσως μια μικρή εξήγηση είναι απαραίτητη για να διαλύσει μερικά από τα τεχνικά εμπόδια στην κατανόηση. Πρώτα απ 'όλα, ένα διηλεκτρικό ορίζεται ως ένα μονωτικό υλικό ή ένας πολύ κακός αγωγός ηλεκτρικού ρεύματος. Όταν τα διηλεκτρικά τοποθετούνται σε ένα ηλεκτρικό πεδίο, πρακτικά δεν ρέει ρεύμα σε αυτά, επειδή, σε αντίθεση με τα μέταλλα, δεν έχουν χαλαρά δεσμευμένα ή ελεύθερα ηλεκτρόνια που μπορεί να παρασύρονται μέσω του υλικού. Αντίθετα, συμβαίνει ηλεκτρική πόλωση, όπου τα θετικά φορτία μέσα στο διηλεκτρικό μετατοπίζονται ελάχιστα προς την κατεύθυνση του ηλεκτρικού πεδίου και τα αρνητικά φορτία μετατοπίζονται ελάχιστα προς την αντίθετη κατεύθυνση από το ηλεκτρικό πεδίο. Αυτός ο ελαφρύς διαχωρισμός του φορτίου, ή η πόλωση, μειώνει το ηλεκτρικό πεδίο μέσα στο ίδιο το διηλεκτρικό. Αυτή η ιδιότητα, όπως ήδη αναφέρθηκε, το καθιστά κακό αγωγό, αλλά καλό μέσο αποθήκευσης.
Στην πράξη, τα περισσότερα διηλεκτρικά υλικά είναι στερεά. Αλλά, όπως ήδη αναφέρθηκε, ο ξηρός αέρας είναι επίσης διηλεκτρικός, όπως και τα περισσότερα καθαρά, ξηρά αέρια όπως το ήλιο και το άζωτο. Αυτά έχουν χαμηλή διηλεκτρική σταθερά, ενώ πράγματα όπως τα οξείδια μετάλλων έχουν υψηλή σταθερά. Τα υλικά με μέτριες διηλεκτρικές σταθερές περιλαμβάνουν κεραμικά, απεσταγμένο νερό, χαρτί, μαρμαρυγία, πολυαιθυλένιο και γυαλί. Καθώς αυξάνεται η διηλεκτρική σταθερά, αυξάνεται η πυκνότητα ηλεκτρικής ροής (η συνολική ποσότητα ηλεκτρικού φορτίου ανά περιοχή), αλλά μόνο εάν όλοι οι άλλοι παράγοντες παραμένουν αμετάβλητοι. Αυτό με τη σειρά του επιτρέπει σε αντικείμενα ενός δεδομένου μεγέθους, όπως σετ μεταλλικών πλακών, να συγκρατούν το ηλεκτρικό τους φορτίο για μεγάλες χρονικές περιόδους ή/και να συγκρατούν μεγάλες ποσότητες φορτίου.
Επειδή αποτελούν καλό μονωτικό υλικό (ή διηλεκτρικό), τα οξείδια μετάλλων, ο ξηρός αέρας και το κενό χρησιμοποιούνται συχνά στην κατασκευή πυκνωτών υψηλής ενέργειας καθώς και γραμμών μετάδοσης ραδιοσυχνοτήτων, όπου η ηλεκτρική ενέργεια αποθηκεύεται σε ραδιοσυχνότητες.
Έχουμε γράψει πολλά άρθρα για τη διηλεκτρική σταθερά για το Universe Today. Εδώ είναι ένα άρθρο για πώς λειτουργούν τα μικροκύματα , και εδώ είναι ένα άρθρο σχετικά με το επιτραπέζιο τεστ της γενικής σχετικότητας .
Εάν θέλετε περισσότερες πληροφορίες για τη διηλεκτρική σταθερά, ρίξτε μια ματιά σε αυτά τα άρθρα από Υπερφυσική και Φυσική Ιστού .
Έχουμε επίσης ηχογραφήσει ένα ολόκληρο επεισόδιο του Astronomy Cast all about Electromagnetism. Ακου εδώ, Επεισόδιο 103: Ηλεκτρομαγνητισμός .
Πηγές:
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
