Izolator kontra dielektryk
Izolator to materiał, który nie pozwala na przepływ prądu elektrycznego pod wpływem pola elektrycznego. Dielektryk to materiał o właściwościach izolacyjnych, który polaryzuje się pod wpływem pola elektrycznego.
Więcej informacji o izolatorze
Odporność izolatora na przepływające elektrony (lub prąd) wynika z chemicznego wiązania materiału. Prawie wszystkie izolatory mają wewnątrz silne wiązania kowalencyjne, więc elektrony są ściśle związane z jądrem mocno ograniczając ich ruchliwość. Izolatory elektryczne to powietrze, szkło, papier, ceramika, ebonit i wiele innych polimerów.
W przeciwieństwie do stosowania przewodników, izolatory są używane w sytuacjach, w których przepływ prądu musi zostać zatrzymany lub ograniczony. Wiele przewodów przewodzących jest izolowanych elastycznym materiałem, aby zapobiec porażeniu elektrycznemu i bezpośredniemu zakłóceniu przepływu innego prądu. Materiałami bazowymi płytek drukowanych są izolatory, umożliwiające kontrolowany kontakt pomiędzy elementami obwodów dyskretnych. Konstrukcje wsporcze dla kabli przesyłowych energii, takie jak przepusty wykonane są z ceramiki. W niektórych przypadkach jako izolator wykorzystywane są gazy, najczęściej spotykanym przykładem są kable przesyłowe dużej mocy.
Każdy izolator ma swoje granice, aby wytrzymać różnicę potencjałów w materiale, gdy napięcie osiągnie tę granicę, rezystancyjny charakter izolatora pęka i prąd elektryczny zaczyna płynąć przez materiał. Najczęstszym przykładem jest piorun, który jest awarią elektryczną powietrza z powodu ogromnego napięcia w chmurach burzowych. Przebicie, w którym następuje przebicie elektryczne przez materiał, jest znane jako przebicie. W niektórych przypadkach powietrze na zewnątrz stałego izolatora może zostać naładowane i ulec uszkodzeniu. Taka awaria nazywana jest przebiciem napięcia przeskokowego.
Więcej o dielektrykach
Kiedy dielektryk jest umieszczony wewnątrz pola elektrycznego, elektrony pod wpływem przemieszczają się ze swoich średnich pozycji równowagi i ustawiają się w taki sposób, aby odpowiadać na pole elektryczne. Elektrony są przyciągane w kierunku wyższego potencjału i pozostawiają spolaryzowany materiał dielektryczny. Względnie dodatnie ładunki, jądra, są skierowane w stronę potencjału niższego. Z tego powodu wewnętrzne pole elektryczne powstaje w kierunku przeciwnym do kierunku pola zewnętrznego. Skutkuje to mniejszą siłą pola netto wewnątrz dielektryka niż na zewnątrz. Dlatego różnica potencjałów w dielektryku jest również niewielka.
Ta właściwość polaryzacji jest wyrażona przez wielkość zwaną stałą dielektryczną. Materiały o wysokiej stałej dielektrycznej nazywane są dielektrykami, natomiast materiały o niskiej stałej dielektrycznej są zwykle izolatorami.
Głównie dielektryki są używane w kondensatorach, które zwiększają zdolność kondensatora do przechowywania ładunku powierzchniowego, co daje większą pojemność. W tym celu wybiera się dielektryki odporne na jonizację, aby umożliwić wyższe napięcia na elektrodach kondensatora. Dielektryki są stosowane w rezonatorach elektronicznych, które wykazują rezonans w wąskim paśmie częstotliwości, w obszarze mikrofalowym.
Jaka jest różnica między izolatorami a dielektrykami?
• Izolatory to materiały odporne na przepływ ładunku elektrycznego, a dielektryki to także materiały izolacyjne o specjalnych właściwościach polaryzacyjnych.
• Izolatory mają niską stałą dielektryczną, podczas gdy dielektryki mają stosunkowo wysoką stałą dielektryczną
• Izolatory są używane do zapobiegania przepływowi ładunku, podczas gdy dielektryki są używane do poprawy pojemności kondensatorów.
