Isolator vs. Dielektrikum
Ein Isolator ist ein Material, das unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes keinen elektrischen Stromfluss zulässt. Ein Dielektrikum ist ein Material mit isolierenden Eigenschaften, das unter Einwirkung eines elektrischen Feldes polarisiert.
Mehr über Isolatoren
Der Widerstand gegen die fließenden Elektronen (oder den Strom) eines Isolators beruht auf der chemischen Bindung des Materials. Fast alle Isolatoren haben starke kovalente Bindungen im Inneren, sodass die Elektronen fest an den Kern gebunden sind, was ihre Mobilität stark einschränkt. Luft, Glas, Papier, Keramik, Ebonit und viele andere Polymere sind elektrische Isolatoren.
Im Gegensatz zur Verwendung von Leitern werden Isolatoren in Situationen eingesetzt, in denen der Stromfluss unterbrochen oder eingeschränkt werden muss. Viele Leiterdrähte sind mit einem flexiblen Material isoliert, um elektrische Schläge und Interferenzen mit einem anderen Stromfluss direkt zu verhindern. Basismaterialien für Leiterplatten sind Isolatoren, die einen kontrollierten Kontakt zwischen den diskreten Sch altungselementen ermöglichen. Tragstrukturen für die Energieübertragungskabel, wie z. B. Durchführungen, bestehen aus Keramik. In einigen Fällen werden Gase als Isolator verwendet, am häufigsten gesehenes Beispiel sind Hochleistungsübertragungskabel.
Jeder Isolator hat seine Grenzen, um einer Potentialdifferenz über dem Material standzuh alten, wenn die Spannung diese Grenze erreicht, bricht die Widerstandsnatur des Isolators und der elektrische Strom beginnt durch das Material zu fließen. Das häufigste Beispiel sind Blitze, bei denen es sich um einen elektrischen Zusammenbruch der Luft aufgrund der enormen Spannung in Gewitterwolken handelt. Ein Durchschlag, bei dem der elektrische Durchschlag durch das Material erfolgt, wird als Durchschlag bezeichnet. In manchen Fällen kann Luft außerhalb eines festen Isolators aufgeladen werden und zum Leiten zusammenbrechen. Ein solcher Durchbruch wird als Überschlagsspannungsdurchbruch bezeichnet.
Mehr über Dielektrika
Wenn ein Dielektrikum in ein elektrisches Feld gebracht wird, bewegen sich die Elektronen unter dem Einfluss von ihren durchschnittlichen Gleichgewichtspositionen und richten sich so aus, dass sie auf das elektrische Feld reagieren. Elektronen werden vom höheren Potential angezogen und verlassen das dielektrische Material polarisiert. Relativ positive Ladungen, die Kerne, sind auf das niedrigere Potential gerichtet. Aus diesem Grund wird ein internes elektrisches Feld in der Richtung erzeugt, die der Richtung des externen Felds entgegengesetzt ist. Dies führt zu einer geringeren Nettofeldstärke innerhalb des Dielektrikums als außerhalb. Daher ist auch die Potentialdifferenz im Dielektrikum gering.
Diese Polarisationseigenschaft wird durch eine Größe ausgedrückt, die Dielektrizitätskonstante genannt wird. Materialien mit hoher Dielektrizitätskonstante werden als Dielektrika bezeichnet, während Materialien mit niedriger Dielektrizitätskonstante normalerweise Isolatoren sind.
In Kondensatoren werden hauptsächlich Dielektrika verwendet, die die Fähigkeit des Kondensators erhöhen, Oberflächenladungen zu speichern, wodurch eine größere Kapazität entsteht. Dafür werden ionisationsbeständige Dielektrika gewählt, um größere Spannungen an den Kondensatorelektroden zu ermöglichen. Dielektrika werden in elektronischen Resonatoren verwendet, die eine Resonanz in einem schmalen Frequenzband im Mikrowellenbereich aufweisen.
Was ist der Unterschied zwischen Isolatoren und Dielektrika?
• Isolatoren sind Materialien, die dem elektrischen Ladungsfluss widerstehen, während Dielektrika ebenfalls isolierende Materialien mit besonderen Polarisationseigenschaften sind.
• Isolatoren haben eine niedrige Dielektrizitätskonstante, während Dielektrika eine relativ hohe Dielektrizitätskonstante haben
• Isolatoren werden verwendet, um einen Ladungsfluss zu verhindern, während Dielektrika verwendet werden, um die Ladungsspeicherkapazität von Kondensatoren zu verbessern.
