Szigetelő kontra dielektrikum
A szigetelő olyan anyag, amely nem teszi lehetővé az elektromos áram áramlását elektromos tér hatására. A dielektrikum olyan szigetelő tulajdonságú anyag, amely elektromos tér hatására polarizálódik.
További információ az Insulatorról
A szigetelő áramlási elektronjaival (vagy áramával) szembeni ellenállása az anyag kémiai kötéséből adódik. Szinte az összes szigetelő belsejében erős kovalens kötések vannak, így az elektronok szorosan kötődnek az atommaghoz, ami erősen korlátozza mobilitásukat. A levegő, az üveg, a papír, a kerámia, az ebonit és sok más polimer elektromos szigetelő.
A vezetékek használatával szemben a szigetelőket olyan helyzetekben használják, amikor az áramot le kell állítani vagy korlátozni kell. Sok vezető vezetéket rugalmas anyaggal szigetelnek, hogy megakadályozzák az áramütést és az interferenciát egy másik árammal. A nyomtatott áramköri lapok alapanyagai szigetelők, amelyek lehetővé teszik a diszkrét áramköri elemek közötti ellenőrzött érintkezést. Az erőátviteli kábelek tartószerkezetei, például a perselyek kerámiából készülnek. Egyes esetekben gázokat használnak szigetelőként, leggyakrabban a nagy teljesítményű átviteli kábelek.
Minden szigetelőnek megvannak a határai, hogy ellenálljon az anyagon átívelő potenciálkülönbségnek, amikor a feszültség eléri azt a határt, amely a szigetelő ellenállását korlátozza, és az elektromos áram elkezd átfolyni az anyagon. A leggyakoribb példa a villámlás, amely a levegő elektromos meghibásodása a zivatarfelhők hatalmas feszültsége miatt. Az a meghibásodás, amikor az elektromos meghibásodás az anyagon keresztül megy végbe, defektes meghibásodásnak nevezik. Egyes esetekben a szilárd szigetelőn kívüli levegő feltöltődhet, és lebomolhat a vezetőképesség miatt. Az ilyen meghibásodást flashover feszültség leállásnak nevezik.
További információ a dielektrikumról
Amikor egy dielektrikum egy elektromos térbe kerül, a hatás alatt álló elektronok elmozdulnak átlagos egyensúlyi helyzetükből, és úgy igazodnak egymáshoz, hogy reagáljanak az elektromos térre. Az elektronok a magasabb potenciál felé vonzódnak, és a dielektromos anyagot polarizálva hagyják. A viszonylag pozitív töltések, az atommagok az alacsonyabb potenciál felé irányulnak. Emiatt belső elektromos tér jön létre a külső tér irányával ellentétes irányba. Ez alacsonyabb nettó térerősséget eredményez a dielektrikumon belül, mint a külső térerősség. Ezért a dielektrikum potenciálkülönbsége is alacsony.
Ezt a polarizációs tulajdonságot a dielektromos állandónak nevezett mennyiség fejezi ki. A nagy dielektromos állandójú anyagokat dielektrikumoknak nevezzük, míg az alacsony dielektromos állandójú anyagokat általában szigetelők.
A kondenzátorokban főként dielektrikumokat használnak, amelyek növelik a kondenzátor felületi töltéstároló képességét, ezáltal nagyobb kapacitást adnak. Ehhez az ionizációnak ellenálló dielektrikumokat választanak, hogy nagyobb feszültséget tegyenek lehetővé a kondenzátorelektródákon. Dielektrikumokat olyan elektronikus rezonátorokban használnak, amelyek szűk frekvenciasávban mutatnak rezonanciát a mikrohullámú tartományban.
Mi a különbség a szigetelők és a dielektrikumok között?
• A szigetelők olyan anyagok, amelyek ellenállnak az elektromos töltésáramlásnak, míg a dielektrikumok speciális polarizációs tulajdonságú szigetelő anyagok.
• A szigetelők dielektromos állandója alacsony, míg a dielektrikumok dielektromos állandója viszonylag magas
• A szigetelőket a töltés áramlásának megakadályozására, míg a dielektrikumokat a kondenzátorok töltéstároló kapacitásának javítására használják.
