thumb|250px|Szigetelőszalag thumb|250px Szigetelőnek (vagy dielektrikumnak) nevezzük azokat az anyagokat, melyek az elektromos áramot elhanyagolható mértékben vezetik. Az elektromos ellenállásuk jellemzően 1012 Ω felett van. A szigetelőkben a tiltott sáv szélessége nagy, nagyobb mint 3 eV (kb. 0,5 aJ), amelyet szobahőmérsékleten csak nagyon kevés elektron képes megszerezni. A szigetelő anyagokban ezért kevés szabad elektron van, az anyag vezetőképessége kicsi. Gyakorlatilag nem vezet, szigetel. Ideális szigetelőben egyetlen szabad töltéshordozó sincs. Az atomok hőmozgása miatt a gyakorlatban ilyen nem fordul elő, vagyis szigetelő anyagainkra inkább rossz vezető elnevezést kellene használni. A szigetelő anyagok a gázok, az olajok, a szilárd halmazállapotúak közül az üveg, műanyagok, kerámiák, csillám stb. A desztillált víz is inkább szigetelő, míg a különböző sókat tartalmazó víz már vezető.
A jelenségkör szorosan összefügg az anyagok elektromos és mágneses energiát tároló képességével. Ennek egyik mennyisége a χe elektromos szuszceptibilitás (vagy más néven dielektromos szuszceptibilitás), amely azt méri, hogy a szigetelő mennyire polarizálódik külső elektromos tér hatására. Ez a mennyiség összefüggésben áll azzal is, hogy milyen a fény terjedési sebessége a közegben. A jó dielektrikum poláros molekulái a külső elektromos tér rákapcsolásakor az erőtér irányába állnak be. Ez a dielektromos polarizáció jelensége, ami növeli a kondenzátor kapacitását.
Az elektrotechnikában a szigetelőket az áram szivárgásának megakadályozására és a vezetők megtámasztására használják.
Kondenzátorokban A dielektrikumot a kondenzátorlemezek közé helyezik, ezzel a kondenzátornak megnő az elektromos kapacitása és az átütési feszültsége (a vákuumhoz képest).
Jellemzői A dielektrikumokra jellemző mennyiségek a permittivitás, a veszteségi szög és az átütési feszültség. Az iparban alkalmazott dielektrikumok nagyon magas átütési feszültségű, nagy szakítószilárdságú, vegyileg stabil, kúszóárammal szemben ellenálló anyagok. Permittivitás A síkkondenzátor kapacitása egyenesen arányos a benne levő dielektrikum permittivitásával:
ahol C a kapacitás, εr a dielektrikum relatív permittivitása, a vákuum permittivitása, A a fegyverzetek felülete, és d a fegyverzetek közötti távolság.
Néhány anyag relatív permittivitása:
paraffin1,9 - 2,2csillám4 - 8üveg5 - 16porcelán6 - 8speciális kerámiák~ 100bárium-titanát~ 1000víz81etil-alkohol24petróleum2,1levegő1,000 59neoprén6,7papír3,7kvarc4,3stroncium-titanát300réz-oxid18titán-dioxid~ 80CaTiO3~ 160(SrBi)TiO3~ 1000benzol~ 2,3nitrobenzol37hidrogén1,000264kén-dioxid1,0099
A levegő relatív permittivitását a legtöbb számításban egynek veszik, mivel maga a számítás sokkal pontatlanabb. A víz kiugróan magas permittivitása a vízmolekula erős polározottságának, és ebből következő nagy dipólusnyomatékának köszönhető.
Veszteségi szög A dielektromos veszteségi tényezőnek is nevezett veszteségi szög a D dielektrikus eltolás és az E erőtér által bezárt szög. Kiszámítása:
ahol e*(w) a komplex permittivitás, és w a váltóáram frekvenciája.
Átütési feszültség Az átütési feszültség az a feszültség, aminél a dielektrikum vezetővé válik. Az eközben végbement kémiai reakciók miatt a szilárd dielektrikumot ki kell dobni, mivel ez a folyamat visszafordíthatatlan. A folyékony és a gáz halmazállapotú dielektrikumokban az áramlás visszaállítja a szigetelőképességet, bár a kémiai reakciók termékei az anyagban maradnak. Ez a feszültség egyenesen arányos a dielektrikum vastagságával, ezért V/m-ben mérik. Gyakorlati okok miatt azonban inkább a MV/cm mértékegységet használják.
Táblázat a dielektrikumok átütési feszültségéről. Az adatok MV/cm-ben értendők. paraffin10csillám2,5 - 4,2üveg4 - 14porcelán1 - 4speciális kerámiák0,45bárium-titanát> 0,025víz3etil-alkoholpetróleumlevegő> 0,025 (nyomásfüggő)neoprén12papír0,5 - 16kvarc4 - 6stroncium-titanátréz-oxidtitán-dioxid1 - 2CaTiO3~ (SrBi)TiO3~ benzol1,6nitrobenzol37hidrogénkén-dioxid Lásd még félvezető
Források Permittivitás Kapazität, Dielektrika, Energiespeicherung Dielektrikum - Techniklexikon Dielektrika im elektrischen Feld Elektromaschinenbauer Permettivität
Külső hivatkozások
Átütés szigetelőanyagokban Magyar porcelán és üveg szigetelők Elektromágnesség Dielektromos gömb elektromos térben Ohne Dielektrikum - mit Dielektrikum
Kategória:Anyagok Kategória:Elektromos ellenállás Kategória:Szilárdtestfizika