Погляньте на ту керамічну туалетну або раковину у вашій ванній кімнаті. Можливо, ні, але це тому, що цей матеріал має властивість, яку часто не помічають. Це діелектрик, тобто речовина, яка є поганим провідником електрики, але хорошим засобом зберігання електроенергії. Ми говоримо про кераміку, скло, повітря чи навіть вакуум (інший хороший діелектрик), вчені використовують те, що називається діелектричною постійною, - це відношення проникності речовини до проникності вільного простору. Або, простіше кажучи, відношення кількості електричної енергії, що зберігається в матеріалі за прикладеною напругою, відносно тієї, що зберігається у вакуумі.
Плутати? Ну, можливо, потрібно трохи пояснення, щоб розвіяти деякі технічні дорожні блоки до розуміння. Перш за все, діелектрик визначається як ізолюючий матеріал або дуже поганий провідник електричного струму. Коли діелектрики розміщуються в електричному полі, в них практично не протікає струм, оскільки, на відміну від металів, вони не мають зв'язаних або вільних електронів, які можуть пропливати через матеріал. Натомість відбувається електрична поляризація, де позитивні заряди всередині діелектрика зміщуються на хвилину в напрямку електричного поля, а негативні заряди зміщуються на хвилину в напрямку, протилежному електричному. Це невелике розділення заряду, або поляризація, зменшує електричне поле всередині самого діелектрика. Ця властивість, як уже було сказано, робить її поганим провідником, але хорошим середовищем зберігання.
На практиці більшість діелектричних матеріалів є суцільними. Але, як уже говорилося, сухе повітря є також діелектриком, як і більшість чистих сухих газів, таких як гелій та азот. Вони мають низьку діелектричну постійну, тоді як такі речі, як оксиди металів, мають високу постійну. Матеріали з помірними діелектричними константами включають кераміку, дистильовану воду, папір, слюду, поліетилен та скло. Зі збільшенням діелектричної постійної щільність електричного потоку збільшується (загальна кількість електричного заряду на площу), але лише в тому випадку, якщо всі інші фактори залишаються незмінними. Це, в свою чергу, дає можливість предметам заданого розміру, таким як набори металевих пластин, тривалий час утримувати електричний заряд та / або утримувати велику кількість заряду.
Через те, що вони є хорошим ізоляційним матеріалом (або діелектриком), оксиди металів, сухе повітря та вакуум часто використовуються при будівництві високоенергетичних конденсаторів, а також радіочастотних ліній передачі, де електрична енергія зберігається на радіочастотах.
Ми написали багато статей про діелектричну константу для Space Magazine. Ось стаття про те, як працюють мікрохвильові печі, і ось стаття про настільний тест загальної відносності.
Якщо вам потрібна додаткова інформація про діелектричну константу, перегляньте ці статті з гіперфізики та веб-фізики.
Ми також записали цілий епізод "Астрономічної ролі" про електромагнетизм. Слухайте тут, Епізод 103: Електромагнетизм.
Джерела:
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/EBcked/topic/162637/dielectric-constant
http://searchcio-midmarket.techtarget.com/sDefinition/0,,sid183_gci546287,00.html
http://www.britannica.com/EBcked/topic/162630/dielectric
