Jetez un coup d’œil à la toilette ou au lavabo en céramique de votre salle de bain. Vous êtes-vous déjà dit qu’il a quelque chose en commun avec le verre, le mica, le plastique ou même l’air sec? Jamais estiment qu’il pourrait être utile dans la construction de condensateurs. Probablement pas, mais c’est parce que ce matériau possède une propriété qui est souvent négligé. C’est un diélectrique, ce qui signifie une substance qui est un mauvais conducteur de l’électricité, mais un bon moyen de stockage électrique., Qu’il s’agisse de céramique, de verre, d’air ou même de vide (un autre bon diélectrique), les scientifiques utilisent ce qu’on appelle la constante diélectrique, qui est le rapport de la permittivité d’une substance à la permittivité de l’espace libre. Ou, en d’autres termes, le rapport de la quantité d’énergie électrique stockée dans un matériau par une tension appliquée, par rapport à celle stockée dans le vide.
Confus? Eh bien, peut-être qu’une petite explication est nécessaire pour dissiper certains des obstacles techniques à la compréhension., Tout d’abord, un diélectrique est défini comme un matériau isolant ou un très mauvais conducteur de courant électrique. Lorsque les diélectriques sont placés dans un champ électrique, pratiquement aucun courant ne s’y écoule car, contrairement aux métaux, ils n’ont pas d’électrons librement liés ou libres qui peuvent dériver à travers le matériau. Au lieu de cela, une polarisation électrique se produit, où les charges positives dans le diélectrique sont déplacées minutieusement dans la direction du champ électrique, et les charges négatives sont déplacées minutieusement dans la direction opposée au champ électrique., Cette légère séparation de charge, ou polarisation, réduit le champ électrique dans le diélectrique lui-même. Cette propriété, comme déjà mentionné, en fait un mauvais conducteur, mais un bon support de stockage.
En pratique, la plupart des matériaux diélectriques sont solides. Mais, comme déjà mentionné, l’air sec est également diélectrique, tout comme la plupart des gaz purs et secs tels que l’hélium et l’azote. Ceux-ci ont une faible constante diélectrique, alors que des choses comme les oxydes métalliques ont une constante élevée. Les matériaux avec des constantes diélectriques modérées comprennent la céramique, l’eau distillée, le papier, le mica, le polyéthylène et le verre., À mesure que la constante diélectrique augmente, la densité du flux électrique augmente (la quantité totale de charge électrique par zone), mais seulement si tous les autres facteurs restent inchangés. Cela permet à des objets d’une taille donnée, tels que des ensembles de plaques métalliques, de maintenir leur charge électrique pendant de longues périodes et/ou de contenir de grandes quantités de charge.,
Parce qu’ils constituent un bon matériau isolant (ou diélectrique), les oxydes métalliques, l’air sec et le vide sont souvent utilisés dans la construction de condensateurs à haute énergie ainsi que des lignes de transmission radiofréquence, où l’énergie électrique est stockée à des fréquences radio.
Nous avons écrit de nombreux articles sur la constante diélectrique pour l’Univers aujourd’hui. Voici un article sur le fonctionnement des micro-ondes, et voici un article sur le test de relativité générale sur table.
Si vous souhaitez plus d’informations sur la constante diélectrique, consultez ces articles de Hyperphysics et Web Physics.,
Nous avons également enregistré un épisode entier de Astronomy Cast tout sur l’électromagnétisme. Ecoutez ici, Episode 103: Électromagnétisme.