Oglejte si to keramično stranišče ali umivalnik v svoji kopalnici. Verjetno ne, vendar je to zato, ker ima to gradivo lastnost, ki jo pogosto spregledamo. Je dielektrik, kar pomeni snov, ki je slab prevodnik električne energije, a dobro sredstvo za shranjevanje električne energije. Ne glede na to, ali govorimo o keramiki, steklu, zraku ali celo vakuumu (še en dober dielektrik), znanstveniki uporabljajo tisto, kar imenujemo dielektrična konstanta, to je razmerje med prepustnostjo snovi in dovoljenostjo prostega prostora. Ali poenostavljeno, razmerje med količino električne energije, shranjene v materialu, glede na napetost, ki je shranjena v vakuumu.
Zmeden? No, morda je treba razložiti malo tehnične ovire za razumevanje. Najprej je dielektrik opredeljen kot izolacijski material ali zelo slab prevodnik električnega toka. Ko so dielektriki postavljeni v električno polje, v njih praktično ne teče tok, ker za razliko od kovin nimajo ohlapnih ali prostih elektronov, ki bi lahko plavali skozi material. Namesto tega pride do električne polarizacije, kjer se pozitivni naboji znotraj dielektrika pomaknejo v smeri električnega polja, negativni naboji pa se premaknejo v smeri nasproti električnemu polju. Ta rahla ločitev naboja ali polarizacija zmanjša električno polje znotraj dielektrika. Ta lastnost, kot že rečeno, naredi slab prevodnik, a dober medij za shranjevanje.
V praksi je večina dielektričnih materialov trdnih. Toda, kot smo že omenili, je suh zrak tudi dielektričen, prav tako najbolj čisti, suhi plini, kot sta helij in dušik. Te imajo nizko dielektrično konstanto, medtem ko imajo stvari, kot so kovinski oksidi, visoko konstanto. Materiali z zmernimi dielektričnimi konstantami vključujejo keramiko, destilirano vodo, papir, sljude, polietilen in steklo. Ko se dielektrična konstanta povečuje, se povečuje gostota električnega toka (skupna količina električnega naboja na površino), vendar le, če vsi ostali dejavniki ostanejo nespremenjeni. To pa omogoča predmetom določene velikosti, kot so sklopi kovinskih plošč, za daljši čas zadrževanje električnega naboja in / ali zadrževanje velikih količin naboja.
Zaradi dobrega izolacijskega materiala (ali dielektričnega) se kovinski oksidi, suh zrak in vakuum pogosto uporabljajo pri gradnji visokoenergijskih kondenzatorjev in radijskih frekvenčnih daljnovodov, kjer se električna energija shranjuje na radijskih frekvencah.
O dielektrični konstanti smo pisali veliko člankov za Space Magazine. Tukaj je članek o tem, kako delujejo mikrovalovne pečice, in tu je članek o namiznem testu splošne relativnosti.
Če želite več informacij o dielektrični konstanti, si oglejte te članke iz hiperfizike in spletne fizike.
Posneli smo tudi celo epizodo Astronomy Cast, vse o elektromagnetizmu. Poslušajte tukaj, Epizoda 103: Elektromagnetizem.
Viri:
http://sl.wikipedia.org/wiki/Dielectric
http://sl.wikipedia.org/wiki/Relative_permittivity
http://sl.wikipedia.org/wiki/Flux
http://en.wikipedia.org/wiki/Electrostatic
http://www.britannica.com/EBcked/topic/162637/dielectric-constant
http://searchcio-midmarket.techtarget.com/sDefinition/0,,sid183_gci546287,00.html
http://www.britannica.com/EBcked/topic/162630/dielectric
