Różnica między izolatorem a dielektrykiem

Izolator vs dielektryk

Izolator to materiał, który nie pozwala na przepływ prądu elektrycznego pod wpływem pola elektrycznego. Dielektryk to materiał o właściwościach izolacyjnych, który polaryzuje pod wpływem pola elektrycznego.

Więcej o izolatorze

Odporność na przepływ elektronów (lub prąd) izolatora wynika z chemicznego wiązania materiału. Prawie wszystkie izolatory mają silne wiązania kowalencyjne w środku, więc elektrony są ściśle związane z jądrem, co znacznie ogranicza ich ruchliwość. Powietrze, szkło, papier, ceramika, ebonit i wiele innych polimerów to izolatory elektryczne.

W przeciwieństwie do przewodów, izolatory stosuje się w sytuacjach, w których przepływ prądu musi zostać zatrzymany lub ograniczony. Wiele przewodów przewodzących jest izolowanych elastycznym materiałem, aby zapobiec porażeniu prądem i zakłóceniom bezpośrednio przy innym przepływie prądu. Podstawowymi materiałami do obwodów drukowanych są izolatory, które umożliwiają kontrolowany kontakt między elementami obwodu dyskretnego. Konstrukcje wsporcze dla kabli przesyłowych mocy, takie jak tuleje, wykonane są z ceramiki. W niektórych przypadkach jako izolator stosuje się gazy, najczęściej spotykanym przykładem są kable przesyłowe dużej mocy.

Każdy izolator ma swoje granice, aby wytrzymać różnicę potencjałów na materiale, gdy napięcie osiągnie tę granicę, rezystancyjny charakter izolatora pęka, a prąd elektryczny zaczyna przepływać przez materiał. Najczęstszym przykładem jest błyskawica, która jest elektrycznym przebiciem powietrza z powodu ogromnego napięcia w burzach. Awaria, w której dochodzi do przebicia elektrycznego przez materiał, jest znana jako przebicie przebicia. W niektórych przypadkach powietrze na zewnątrz stałego izolatora może zostać naładowane i ulec uszkodzeniu. Taki podział jest znany jako przebicie napięcia rozgorzenia.

Więcej o dielektrykach

Kiedy dielektryk zostanie umieszczony w polu elektrycznym, elektrony pod wpływem przemieszczają się ze swoich średnich pozycji równowagi i ustawiają się w taki sposób, aby reagować na pole elektryczne. Elektrony są przyciągane w kierunku wyższego potencjału i pozostawiają materiał dielektryczny spolaryzowany. Względnie dodatnie ładunki, jądra, są skierowane na niższy potencjał. Z tego powodu powstaje wewnętrzne pole elektryczne w kierunku przeciwnym do kierunku pola zewnętrznego. Powoduje to niższe natężenie pola netto wewnątrz dielektryka niż na zewnątrz. Dlatego potencjalna różnica w dielektryku jest również niska.

Ta właściwość polaryzacji jest wyrażona wielkością zwaną stałą dielektryczną. Materiał o wysokiej stałej dielektrycznej nazywany jest dielektrykiem, natomiast materiały o niskiej stałej dielektrycznej są zwykle izolatorami.

W kondensatorach stosuje się głównie dielektryki, które zwiększają pojemność powierzchni magazynowania zdolności kondensatora, a tym samym dają większą pojemność. W tym celu wybiera się dielektryki odporne na jonizację, aby umożliwić większe napięcia na elektrodach kondensatora. Dielektryki są stosowane w rezonatorach elektronicznych, które wykazują rezonans w wąskim paśmie częstotliwości w obszarze mikrofalowym.