Schauen Sie sich diese keramische Toilette oder Spüle in Ihrem Badezimmer an. Denken Sie jemals an sich selbst, dass es etwas mit Glas, Glimmer, Kunststoff oder sogar trockener Luft gemeinsam hat? Denken Sie jemals daran, dass es bei der Konstruktion von Kondensatoren nützlich sein könnte. Wahrscheinlich nicht, aber das liegt daran, dass dieses Material eine Eigenschaft hat, die oft übersehen wird. Es ist ein Dielektrikum, dh eine Substanz, die ein schlechter Stromleiter ist, aber ein gutes Mittel zur elektrischen Speicherung., Unabhängig davon, ob es sich um Keramik, Glas, Luft oder sogar Vakuum (ein weiteres gutes Dielektrikum) handelt, verwenden Wissenschaftler die sogenannte Dielektrizitätskonstante, die das Verhältnis der Permittivität einer Substanz zur Permittivität des freien Raums darstellt. Oder, in Laien ausgedrückt, das Verhältnis der Menge an elektrischer Energie, die in einem Material durch eine angelegte Spannung gespeichert ist, relativ zu der in einem Vakuum gespeicherten.
Sie sind Verwirrt? Nun, vielleicht ist eine kleine Erklärung notwendig, um einige der technischen Hindernisse für das Verständnis zu beseitigen., Zunächst wird ein Dielektrikum als Isoliermaterial oder ein sehr schlechter elektrischer Stromleiter definiert. Wenn Dielektrika in ein elektrisches Feld gelegt werden, fließt praktisch kein Strom in ihnen, da sie im Gegensatz zu Metallen keine lose gebundenen oder freien Elektronen haben, die durch das Material driften können. Stattdessen tritt eine elektrische Polarisation auf, bei der die positiven Ladungen innerhalb des Dielektrikums minutiös in Richtung des elektrischen Feldes verschoben werden und die negativen Ladungen minutiös in Richtung verschoben werden, die dem elektrischen Feld entgegengesetzt ist., Diese leichte Trennung der Ladung oder Polarisation reduziert das elektrische Feld innerhalb des Dielektrikums selbst. Diese Eigenschaft macht es, wie bereits erwähnt, zu einem schlechten Leiter, aber zu einem guten Speichermedium.
In der Praxis sind die meisten dielektrischen Materialien fest. Wie bereits erwähnt, ist trockene Luft aber auch dielektrisch, ebenso wie die meisten reinen, trockenen Gase wie Helium und Stickstoff. Diese haben eine niedrige Dielektrizitätskonstante, während Dinge wie Metalloxide eine hohe Konstante haben. Materialien mit moderaten Dielektrizitätskonstanten umfassen Keramik, destilliertes Wasser, Papier, Glimmer, Polyethylen und Glas., Wenn die Dielektrizitätskonstante zunimmt, nimmt die elektrische Flussdichte zu (die Gesamtmenge der elektrischen Ladung pro Fläche), jedoch nur, wenn alle anderen Faktoren unverändert bleiben. Dies wiederum ermöglicht es Objekten einer bestimmten Größe, wie beispielsweise Metallplatten, ihre elektrische Ladung über lange Zeiträume zu halten und/oder große Ladungsmengen zu halten.,
Wegen ihrer guten Isoliermaterial (oder Dielektrikum), Metalloxide, trockene Luft und Vakuum sind oft in den Bau von Hochenergiekondensatoren sowie Hochfrequenzübertragungsleitungen, wo elektrische Energie bei Funkfrequenzen gespeichert verwendet.
Wir haben heute viele Artikel über die Dielektrizitätskonstante für das Universum geschrieben. Hier ist ein Artikel darüber, wie Mikrowellen funktionieren, und hier ist ein Artikel über den Tischtest der allgemeinen Relativitätstheorie.
Wenn Sie weitere Informationen zur Dielektrizitätskonstante wünschen, lesen Sie diese Artikel aus Hyperphysik und Webphysik.,
Wir haben auch eine ganze Episode der Astronomie über Elektromagnetismus aufgenommen. Hören Sie hier, Episode 103: Elektromagnetismus.