Разгледайте тази керамична тоалетна или мивка във вашата баня. Вероятно не, но това е така, защото този материал има свойство, което често се пренебрегва. Това е диелектрик, означава вещество, което е лош проводник на електричество, но добро средство за електрическо съхранение. Независимо дали говорим за керамика, стъкло, въздух или дори вакуум (друг добър диелектрик), учените използват онова, което се нарича Диелектрична константа, което е съотношението на пропускливостта на веществото и пропускливостта на свободното пространство. Или, по отношение на непрофесионалния човек, съотношението на количеството електрическа енергия, съхранено в даден материал, приложено напрежение, спрямо това, съхранявано във вакуум.
Объркани ли сте? Е, може би е необходимо малко обяснение, за да се разсеят някои от техническите пречки за разбиране. На първо място, диелектрикът се определя като изолационен материал или много слаб проводник на електрически ток. Когато диелектриците се поставят в електрическо поле, практически в тях не тече ток, защото за разлика от металите, те нямат слабо свързани или свободни електрони, които могат да се движат през материала. Вместо това възниква електрическа поляризация, при която положителните заряди вътре в диелектрика се изместват минутно в посока на електрическото поле, а отрицателните заряди се изместват минутно в посока, обратна на електрическото поле. Това леко разделяне на заряда или поляризация намалява електрическото поле в самия диелектрик. Това свойство, както вече беше споменато, го прави лош проводник, но добра среда за съхранение.
На практика повечето диелектрични материали са твърди. Но, както вече споменахме, сухият въздух също е диелектрик, както и повечето чисти, сухи газове като хелий и азот. Те имат ниска диелектрична константа, докато неща като метални оксиди имат висока константа. Материалите с умерени диелектрични константи включват керамика, дестилирана вода, хартия, слюда, полиетилен и стъкло. С увеличаването на диелектричната константа плътността на електрическия поток се увеличава (общото количество електрически заряд на площ), но само ако всички останали фактори останат непроменени. Това от своя страна дава възможност на обекти с даден размер, например комплекти от метални пластини, да задържат електрическия си заряд за дълги периоди от време и / или да държат големи количества заряд.
Поради това, че представляват добър изолационен материал (или диелектрик), металните оксиди, сухият въздух и вакуумът често се използват при изграждането на високоенергийни кондензатори, както и на радиочестотни предавателни линии, където електрическата енергия се съхранява на радиочестоти.
Написахме много статии за диелектричната константа за Space Magazine. Ето статия за това как работят микровълновите печки и ето една статия за теста за обща относителност на горния плот.
Ако искате повече информация за диелектричната константа, разгледайте тези статии от Хиперфизика и Уеб физика.
Записахме и цял епизод на Астрономически роли, свързан с електромагнетизма. Чуйте тук, Епизод 103: Електромагнетизъм.
Източници:
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
