Диелектрик у електричном пољу
Диелектици (изолатори) су материјали који не проводе или лоше проводе наелектрисање. Разлике између проводника и диелектрика су последица њихове унутрашње структуре.
У диелектрицима скоро и не постоје слободни електрони. Код њих није могуће раздвајање позитивног и негативног наелектрисања, пошто су електрони нераскидиво везани за језгра атома. Под дејством електричног поља, може да дође до прерасподеле наелектрисања, али само у оквиру самог атома или молекула.
Сваки молекул је изграђен од позитивно и негативно наелектрисаних честица: позитивна су језгра, а негативни су електрони. Позитивно језгро се налази у центру електронског омотача. Поклапају се центри позитивног и негативног наелектрисања, тако да долази до потпуног међусобног компензовања деловања позитивног и негативног наелектрисања.
Ако се такви молекули нађу у електричном пољу, распоред њихових наелектрисаних честица ће се променити у односу на претходно стање. Успоставља се ново равнотежно стање, при коме се силе спољашњег електричног поља уравнотежују електричним силама атома. Позитивно језгро се не налази у центру електронског омотача. Центри позитивног и негативног наелектрисања се не поклапају. На тај начин се атом (молекул) поларизује и постаје електрични дипол.
Атоми (молекули) који имају два центра разноименог наелектрисања називају се електрични дипол.
Поларизација атома (молекула) диелектрика под дејством електричног поља назива се поларизација диелектрика.
Постоје диелектрици (на пример: вода) чији су молекули поларизовани без дејства спољашњег електричног поља. То су природни електрични диполи, а одговарајући молекули су поларни молекули.
Ако не постоји спољашње електрично поље, природни електрични диполи у диелектрику су распоређени хаотично, без икаког реда. Али, у електричном пољу настаје њихово уређивање (оријентација) – позитивна страна молекула се усмерава у смеру електричног поља, а негативна у супротном смеру.
На тај начин је извршена оријентациона поларизација диелектрика.
Последица поларизације диелектрика је формирање унутрашњег електричног поља (Ei), које је усмерено супротно од спољашњег електричног поља (E0).
Због тога се смањује јачина електричног поља у диелектрику:
Колико је јачина електричног поља у диелектрику мања од јачине спољашњег електричног поља зависи од особина диелектрика. Број који показује колико пута је мања јачина електричног поља у диелектрику у односу на јачину електричног поља у вакууму назива се релативна диелектрична пропустљивост.
E0 – јачина електричног поља у вакууму
E – јачина електричног поља у диелектрику
– релативна диелектрична пропустљивост
Код проводника у електричном пољу наелектрисање се распоређује само по спољашњој површини, а код диелектрика по целој запремини. У првом случају наелектрисање тела карактерише површинска, а у другом запреминска густина наелектрисања.
График јачине електричног поља и потенцијала – проводник и диелектрик:
| Електрични дипол | Електрична капацитивност |