A dielektrikum elektromosan szigetelő anyag, ami azt jelenti, hogy rossz az elektromos vezetőképessége, mert nincsenek benne szabad töltéshordozók. Az ilyen anyagok fajlagos ellenállása nagyobb, mint 108 Ωm.
Alkalmazása Tipikus alkalmazás, amikor a kondenzátor lemezei közé dielektrikumot helyeznek, hogy nagyobb legyen az elektromos kapacitása és az átütési feszültsége. A jó dielektrikum poláros molekulái a külső elektromos tér rákapcsolásakor az erőtér irányába állnak be. Ez a dielektromos polarizáció jelensége, ami növeli a kondenzátor kapacitását.
Jellemzői A dielektrikumokra jellemző mennyiségek a dielektromos állandó vagy permittivitás, az elektromos szuszceptibilitás, a veszteségi szög és az átütési feszültség. Az iparban alkalmazott dielektrikumok nagyon magas átütési feszültségű, nagy szakítószilárdságú, vegyileg stabil, kúszóárammal szemben ellenálló anyagok. A χe szuszceptibilitás, vagy más néven dielektromos szuszceptibilitás, azt jellemzi, hogy a szigetelő mennyire polarizálódik külső elektromos tér hatására. A permittivitás, a szuszceptibilitás, és az adott közegben a fény terjedési sebessége egymással összefüggő mennyiségek.
Permittivitás A síkkondenzátor kapacitása egyenesen arányos a benne levő dielektrikum permittivitásával:
ahol C a kapacitás, εr a dielektrikum relatív permittivitása, a vákuum permittivitása, A a fegyverzetek felülete, és d a fegyverzetek közötti távolság.
Néhány anyag relatív permittivitása:
paraffin1,9 - 2,2csillám4 - 8üveg5 - 16porcelán6 - 8speciális kerámiák~ 100bárium-titanát~ 1000víz81etil-alkohol24petróleum2,1levegő1,000 59neoprén6,7papír3,7kvarc4,3stroncium-titanát300réz-oxid18titán-dioxid~ 80CaTiO3~ 160(SrBi)TiO3~ 1000benzol~ 2,3nitrobenzol37hidrogén1,000264kén-dioxid1,0099
A levegő relatív permittivitása jó közelítéssel egynek vehető, mert a gyakorlatban előforduló számolások pontossága ennél a közelítésnél rosszabb. A víz kiugróan magas permittivitása a vízmolekula erős polározottságának, és ebből következő nagy dipólusnyomatékának köszönhető.
Veszteségi szög A dielektromos veszteségi tényezőnek is nevezett δ veszteségi szög a dielektromos eltolás és az elektromos erőtér által bezárt szög.
Kiszámítása:
ahol a frekvenciafüggő komplex permittivitás (dielektromos állandó), . Itt az a valós rész () ami az adott anyag dielektromos tulajdonságát, míg az képzetes rész () az anyag elektromos vezetőképességét jellemzi, az imaginárius egység és a váltóáram körfrekvenciája.
Átütési feszültség Az átütési feszültség az a feszültség, aminél a dielektrikum vezetővé válik. Nagysága egyenesen arányos a dielektrikum vastagságával, mértékegysége a V/m. Gyakorlati okok miatt azonban sokszor a MV/cm mértékegységet használják. Szilárd dielektrikumban a vezetővé válás egy visszafordíthatatlan folyamat. A folyékony és a gáz halmazállapotú dielektrikumokban a diffúzió révén helyreáll a szigetelőképesség, bár a kémiai reakciók termékei az anyagban maradnak.
Táblázat a dielektrikumok átütési feszültségéről. Az adatok MV/cm-ben értendők. paraffin0csillám0,25 - 0,42üveg0,4 - 1,4porcelán0,1 - 0,4speciális kerámiák0,45bárium-titanát> 0,0025víz0,3etil-alkoholpetróleumlevegő> 0,025 (nyomásfüggő)neoprén0papír0,025 - 0,04kvarc0,4 - 0,6stroncium-titanátréz-oxidtitán-dioxid1 - 2CaTiO3~ (SrBi)TiO3~ benzol1,6nitrobenzol0hidrogénkén-dioxid
Források Permittivitás Kapazität, Dielektrika, Energiespeicherung Dielektrikum - Techniklexikon Dielektrika im elektrischen Feld Elektromaschinenbauer Permettivität
Jegyzetek
További információk Elektromágnesség Dielektromos gömb elektromos térben Ohne Dielektrikum - mit Dielektrikum
Kategória:Elektromosság Kategória:Szigetelőanyagok