Teorija

DIELEKTRIČNOST DIELEKTRIKOV

Pri proučevanju izolatorjev v električnem polju vzamemo, da izolatorji sploh ne prevajajo toka, se pravi, da v njih ni nabitih delcev, ki bi potovali v električnem polju. V tej zvezi govorimo o dielektrikih. Idealizacija je upravičena za dobre izolatorje, saj je njihov specifični upor tako velik, da je tok po izolatorju merljiv samo v izjemnih okoliščinah. V dielektriku ni toka, četudi je priključen na gonilno napetost in je v njem jakost električnega polja različna od nič.

Najpreprostejši je primer, ko je ves prostor, v katerem je električno polje, izpolnjen s homogenim dielektrikom. V izolirani in nabiti ploščati kondenzator z velikima ploščama v majhnem razmiku damo plast dielektrika, ki izpolni ves prostor med ploščama. Napetost na kondenzatorju, ki jo merimo s statičnim voltmetrom, pade, ko damo med plošči dielektrik, in zopet naraste, ko plast vzamemo izmed plošč. Kondenzator je izoliran, zato je naboj na ploščah konstanten:
e = C•U = konst.

Zmanjšana napetost dokazuje, da se kapaciteta C kondenzatorja poveča, ko damo vanj dielektrik. Razmerje med povečano kapaciteto C in kapaciteto C0 kondenzatorja v vakuumu definira dielektričnost dielektrika:

Kapaciteta kondenzatorja z dielektrikom je tedaj:

Ta enačba pove, da je treba prilagoditi enačbe, iz katerih smo izračunali kapaciteto kondenzatorja brez dielektrika. V enačbah:
e = D•S = C•U = C•E•l
smo za D vstavili:
D= ε •ε0•E
Zato je gostota električnega polja v dielektriku:
D= ε •ε0•E
Enačba, s katero smo vpeljali gostoto električnega polja:
D= ε0•E
velja samo v vakuumu. Dielektričnost vakuuma je torej enaka 1. Pokaže se, da ostane v veljavi zakon o električnem pretoku skozi zaprto ploskev ter izrek, da je napetost po sklenjeni poti enaka nič.

Dielektričnost nekaterih snovi v navadnih okoliščinah:

Snov ε
voda 81
metano 34
posebno steklo do 11
navadno steklo 5 do 7
kavčuk 2 do 4
ogjljikov dioksid 1,001
zrak 1,0006
vakum 1
glicerin 42,5