Ρίξτε μια ματιά σε αυτήν την κεραμική τουαλέτα ή νεροχύτη στο μπάνιο σας. Πιθανώς όχι, αλλά αυτό συμβαίνει επειδή αυτό το υλικό έχει μια ιδιότητα που συχνά παραβλέπεται. Είναι ένα διηλεκτρικό, που σημαίνει μια ουσία που είναι ένας κακός αγωγός ηλεκτρικής ενέργειας, αλλά ένα καλό μέσο ηλεκτρικής αποθήκευσης. Είτε μιλάμε για κεραμικά, γυαλί, αέρας, ή ακόμα και κενό (άλλο καλό διηλεκτρικό), οι επιστήμονες χρησιμοποιούν αυτό που ονομάζεται Dielectric Constant, που είναι ο λόγος της διαπερατότητας μιας ουσίας προς τη διαπερατότητα του ελεύθερου χώρου. Ή, σύμφωνα με τους απλούς, η αναλογία της ποσότητας ηλεκτρικής ενέργειας που αποθηκεύεται σε ένα υλικό από μια εφαρμοζόμενη τάση, σε σχέση με εκείνη που είναι αποθηκευμένη σε κενό.
Ταραγμένος? Λοιπόν, ίσως χρειάζεται μια μικρή εξήγηση για να διαλυθούν ορισμένα τεχνικά εμπόδια στην κατανόηση. Πρώτα απ 'όλα, ένα διηλεκτρικό ορίζεται ως μονωτικό υλικό ή πολύ κακός αγωγός ηλεκτρικού ρεύματος. Όταν τα διηλεκτρικά τοποθετούνται σε ηλεκτρικό πεδίο, ουσιαστικά δεν ρέει ρεύμα σε αυτά, επειδή, σε αντίθεση με τα μέταλλα, δεν έχουν χαλαρά συνδεδεμένα ή ελεύθερα ηλεκτρόνια που μπορεί να παρασύρουν μέσα από το υλικό. Αντ 'αυτού, συμβαίνει ηλεκτρική πόλωση, όπου τα θετικά φορτία εντός του διηλεκτρικού μετατοπίζονται λεπτά προς την κατεύθυνση του ηλεκτρικού πεδίου, και τα αρνητικά φορτία μετατοπίζονται ελάχιστα στην κατεύθυνση αντίθετη προς το ηλεκτρικό πεδίο. Αυτός ο μικρός διαχωρισμός φορτίου ή πόλωση, μειώνει το ηλεκτρικό πεδίο μέσα στο ίδιο το διηλεκτρικό. Αυτή η ιδιότητα, όπως έχει ήδη αναφερθεί, το καθιστά έναν κακό αγωγό, αλλά ένα καλό μέσο αποθήκευσης.
Στην πράξη, τα περισσότερα διηλεκτρικά υλικά είναι στερεά. Όμως, 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 μεταλλικά οξείδια έχουν υψηλή σταθερά. Τα υλικά με μέτριες διηλεκτρικές σταθερές περιλαμβάνουν κεραμικά, αποσταγμένο νερό, χαρτί, μαρμαρυγία, πολυαιθυλένιο και γυαλί. Καθώς η διηλεκτρική σταθερά αυξάνεται, η πυκνότητα ηλεκτρικής ροής αυξάνεται (το συνολικό ποσό ηλεκτρικής φόρτισης 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 μεγάλα χρονικά διαστήματα και / ή να συγκρατούν μεγάλες ποσότητες φόρτισης.
Λόγω του ότι αποτελούν καλό μονωτικό υλικό (ή διηλεκτρικό), τα μεταλλικά οξείδια, ο ξηρός αέρας και το κενό χρησιμοποιούνται συχνά στην κατασκευή πυκνωτών υψηλής ενέργειας καθώς και γραμμών μεταφοράς ραδιοσυχνοτήτων, όπου η ηλεκτρική ενέργεια αποθηκεύεται σε ραδιοσυχνότητες.
Έχουμε γράψει πολλά άρθρα σχετικά με τη διηλεκτρική σταθερά για το Space Magazine. Ακολουθεί ένα άρθρο σχετικά με τον τρόπο λειτουργίας των μικροκυμάτων και εδώ είναι ένα άρθρο σχετικά με τον κορυφαίο τεστ γενικής σχετικότητας.
Αν θέλετε περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τη διηλεκτρική σταθερά, δείτε αυτά τα άρθρα από την Υπερφυσική και τη Φυσική Ιστού.
Καταγράψαμε επίσης ένα ολόκληρο επεισόδιο του Astronomy Cast σχετικά με τον ηλεκτρομαγνητισμό. Ακούστε 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
