Dielektrik v električnem polju. Prevodni plošči ploščnega kondenzatorja s površino S in medsebojnim razmakom d naj sta naelektreni z nabojema Q > 0 in -Q (slika 1).


Slika 1.
Električna poljska jakost E0 pred vnosom lističa in električno polje E kasneje.


Slika 2.
Vektorja električnega polja v izolantu.

Med ploščama bo vektor poljske jakosti E0 usmerjen v desno: E0x = Q / Se0 = s / e0; poimenujmo ga primarno polje. Prosta naboja plošč bosta ob notranjih stenah; v in izza njiju bo poljska jakost E0 enaka nič. Vstavimo nato med plošči dielektrični listič enake debeline kot je razmak med njima. Listič se bo polariziral! Negativni vezani naboji v njem se bodo pomaknili rahlo v levo, v nasprotni smeri primarnega polja; inducirali se bodo električni dipoli. Ob levi steni lističa se bo pojavil določen presežek negativnih vezanih nabojev, ob desni pa enak višek pozitivnih, z gostotama ±s1. Oblogi vezanih nabojev generirata tudi lastno električno polje: izven lističa je njuno polje E1 nično, v njem pa je usmerjeno v levo, E1x = -s1/ e0. Komponento x nove jakosti E v lističu določa sedaj vsota obeh prejšnjih,

 ki pa je očitno manjša od prvotne jakosti. Zaradi tega se v enaki meri zmanjša tudi napetost med ploščama: od vrednosti U0 = E0xd na vrednost U = Exd.

 
Relativna dielektričnost in dielektričnost snovi. Zmanjšanje jakosti polja je odvisno od stopnje polarizacije oziroma od vrste dielektrika. Kvocient med staro in novo poljsko jakostjo je dielektrikova relativna dielektričnost er:

 Relativno dielektričnost izolantov oziroma dielektrikov se določa empirično, z meritvijo (preglednica 1).

snov

er

 

 

vakuum

1

zrak

1,0006

papir

2 - 2,5

polietilen

2,2

olje

2 - 5

guma

3

porcelan

5,7

steklo

5 do 10

sljuda

6

alkohol

15 - 30

glicerin

56,2

destilirana voda

81,1

barijev titanat

1200

 

 

 

 

 

 

  

 


Preglednica 1.
Relativne dielektričnosti dielektrikov

Iz razpredelnice je moč razbrati: 1) zrak se v električnem polju skorajda ne polarizira, 2) tipični izolanti dosežejo relativno dielektričnost do nekako deset, 3) izstopajo tekočine s polarnimi molekulami in 4) posebni izolanti imajo izrazito visoko relativno dielektričnost. Oprimo se na relativno dielektričnost in izrazimo ploskovno gostoto vezanih nabojev:

Razmerje razkriva, da je gostota vezanih nabojev ob stenah lističa manjša od gostote prostih nabojev v prevodnih ploščah. Iz preproste relacije med staro in novo jakostjo med ploščama kondenzatorja izhaja še ena zveza:

 Iz nje je razvidno, da je poljska jakost v dielektriku obratnosorazmerna z ere0. Če dielektrik ni polarizabilen, je ta faktor enak dielektričnosti (e0) praznega prostora oziroma vakuuma, sicer pa je er-kratnik dielektričnosti vakuuma. Tu se ponuja prilika, da dielektrični snovi priredimo njej lastno dielektričnost na tale način: