Struktura

Dielektrikum v elektrickém poli

Dielektrikum v elektrickém poli

Dokonalé dielektrikum (izolant) neobsahuje žádné částice, které by v něm mohly vést elektrický proud.

Celkový kladný náboj v 1 kg dielektrika je asi 5.107 C, je tedy dosti velký. V elektricky neutrálním tělese má stejnou velikost i záporný náboj, jehož nositelem jsou elektrony.

Elektrické pole, do kterého dielektrické těleso vložíme, působí silami na elektricky nabité částice dielektrika. V atomu se přesunou částice s těmito náboji na různé strany (póly) atomu, a tím dojde k polarizaci atomu. Polarizací se v dielektriku z jednotlivých atomů vytvářejí dipóly.

obrazek

Obr. 1: Polarizace atomu

 

Elektrický dipól

Částice v atomu se přesunou na různé strany, a tím dojde k polarizaci atomu. Z jednotlivých atomů se vytvářejí dipóly.

Vlivem polarizace se těleso jeví jako elektricky nabité, protože jedna jeho povrchová vrstva má kladný náboj a druhá záporný náboj.


obrazek

Obr. 2: Model polarizovaného dielektrika

 

Uspořádáním dipólů v dielektriku vzniká elektrické pole, které zmenšuje vnější elektrické pole.  Z toho důvodu je relativní permitivita látek vždy menší než relativní permitivita vakua.


obrazek

Obr. 3: Uspořádání dipólů v elektrickém poli

 

 Jakmile elektrické pole zanikne, mizí i polarizace dielektrika. Těleso je opět elektricky neutrální.

Polarizace může vznikat nejen působením elektrického pole, ale také tlakem na tzv. piezoelektrické krystaly. Na jejich povrchu vznikají velké potenciálové rozdíly.

 

Průraz dielektrika

Zvětší-li se intenzita elektrického pole nad určitou mez, vytrhnou se některé elektrony z obalů atomu dielektrika. Ty pak strhují i další, až dojde k hromadnému průchodu elektronů dielektrikem. Dielektrikem prochází proud, tzn. že došlo k  průrazu dielektrika.

Tato změna je nevratná.

 

Elektrická pevnost

Každé dielektrikum odolává průrazu jen do určité míry, podle své elektrické pevnosti.

Elektrická pevnost závisí na chemické čistotě, na povrchovém znečištění a na mechanickém namáhání. Např. v místě ohybu je elektrická pevnost izolantu menší. Elektrickou pevnost také ovlivňuje teplota, tlak a vlhkost prostředí, ve kterém se izolant nachází.

Pravděpodobnost průrazu izolantu se zmenší, upraví-li se do několika vrstev, čímž vznikne vrstvený izolant. Po průrazu jedné vrstvy se nenaruší izolační schopnost ostatních vrstev. Čím je vrstva dielektrika větší, tím je větší také jeho elektrická pevnost.

Jednotka elektrické pevnosti je volt na metr - V.m-1.

Z přírodních látek má největší elektrickou pevnost slída, asi 80 MV.m-1. Údaje o elektrické pevnosti jsou uvedeny v tabulkách.

Každé těleso je tedy schopné pojmout jen určitý největší volný náboj.

Říkáme, že má určitou kapacitu.

 

Zdroje

  • BLAHOVEC, A. Elektrotechnika I. 1. vyd. Praha: Informatorium, 1995. ISBN 80-85427-72-9.
  • TKOTZ, Klaus et al. Příručka pro elektrotechnika. 2. doplněné vyd. Praha: Europa – Sobotáles, 2006. ISBN 80-86706-13-3.
  • VOŽENÍLEK, Ladislav a Miloš ŘEŠÁTKO. Základy elektrotechniky I. 3. vyd. Praha: SNTL – Nakladatelství technické literatury, 1990. ISBN 80-03-00435-7.

Obrázky

  • Obr. 1: BLAHOVEC, A. Elektrotechnika I. 1. vyd. Praha: Informatorium, 1995. ISBN 80-85427-72-9.
  • Obr. 2: BLAHOVEC, A. Elektrotechnika I. 1. vyd. Praha: Informatorium, 1995. ISBN 80-85427-72-9.
  • Obr. 3: TKOTZ, Klaus et al. Příručka pro elektrotechnika. 2. doplněné vyd. Praha: Europa – Sobotáles, 2006. ISBN 80-86706-13-3.

Procvič si

1. Co se děje v dielektriku při vložení do elektrického pole?

2. Co je elektrický dipól?

3. Co se stane při průrazu dielektrika?

4. Čemu se říká elektrická pevnost dielektrika?

Logolink