Просмотр кода страницы Диэлектрик

{{другое название|изолятор|изолятор}}
[[Файл:Capacitor schematic with dielectric-ru.svg|thumb|300px|Схема конденсатора с параллельными пластинами с диэлектриком. Две пластины с площадью <math>A</math> находятся на  расстоянии <math>d</math>. Когда заряд <math>\pm  Q</math> находится на пластинах, в промежутке между пластинами возникает электрическое поле <math>E</math>.  Диэлектрик поляризуется из-за смещения зарядов в его молекулах и атомах, уменьшая общее внутреннее поле и увеличивая электрическую ёмкость конденсатора.]]
'''Диэле́ктрик''' (изолятор) (от {{lang-grc|διά}} «через; раздельно», и {{lang-grc|[[wikt:ἤλεκτρον#Древнегреческий|ἤλεκτρον]]}} — «[[янтарь]]») — [[вещество]] ([[Изоляционные материалы|материал]]), относительно плохо проводящее [[электрический ток]]. Электрические свойства диэлектриков определяются их способностью к [[Поляризация диэлектриков|поляризации]] во внешнем электрическом поле. Термин введён в науку английским физиком [[Фарадей, Майкл|М. Фарадеем]]<ref name="ФЭ1">{{книга |автор=Леванюк А. П. |часть=Диэлектрики |ссылка часть=http://www.femto.com.ua/articles/part_1/1096.html |заглавие=[[Физическая энциклопедия]] |оригинал= |ссылка= |викитека= |ответственный= Гл. ред. [[Прохоров, Александр Михайлович|А. М. Прохоров]] |издание= |место=М. |издательство=[[Советская энциклопедия]] |год=1988 |том=1|страницы=694—698 |страниц=704 |серия= |isbn= |тираж=100000}}</ref>.

Концентрация свободных носителей [[Электрический заряд|заряда]] в диэлектрике не превышает 10<sup>8</sup> см<sup>−3</sup>. В [[электродинамика|электродинамике]] диэлектрик — среда с малым на рассматриваемой [[Электромагнитные колебания|частоте]] значением тангенса угла диэлектрических потерь (<math>\mathrm{tg}\, \delta \ll1</math>)<ref>''Никольский В. В., Никольская Т. И.'' Электродинамика и распространение радиоволн. М.: Наука, 1989.</ref>, в такой среде сила тока проводимости<ref>Ток проводимости — направленное движение электрических зарядов</ref> много меньше силы [[Ток смещения (электродинамика)|тока смещения]].

Под «идеальным диэлектриком» понимают среду со значением <math>\mathrm{tg}\, \delta=0</math>, прочие диэлектрики называют «реальными» или диэлектриками (средами) «с потерями». С точки зрения [[Зонная теория|зонной теории]] твёрдого тела диэлектрик — вещество с шириной [[Запрещённая зона|запрещённой зоны]] больше 3 [[электрон-вольт|эВ]].

Исследование диэлектрических свойств касается хранения и рассеивания электрической и магнитной энергии в материалах<ref>{{статья|заглавие=Dielectric study on mixtures of ionic liquids|издание={{Нп3|Scientific Reports|Sci. Rep.|en|Scientific Reports}}|том=7|номер=1|страницы=7463|doi=10.1038/s41598-017-07982-3|pmid=28785071|pmc=5547043|arxiv=1703.05625|bibcode=2017NatSR...7.7463T|автор=Thoms, E.; Sippel, P.; et., al.|год=2017|язык=en|тип=journal}}</ref><ref>{{статья|заглавие=Recovery of Alumina Nanocapacitors after High Voltage Breakdown|издание={{Нп3|Scientific Reports|Sci. Rep.|en|Scientific Reports}}|том=7|номер=1|страницы=932|doi=10.1038/s41598-017-01007-9|pmid=28428625|bibcode=2017NatSR...7..932B|pmc=5430567|язык=en|тип=journal|автор=Belkin, A.; Bezryadin, A.; Hendren, L.; Hubler, A.|год=2017}}</ref>. Понятие диэлектрики важны для объяснения различных явлений в электронике, оптике, физике твердого тела и клеточной биофизике.

== Терминология ==
Хотя термин «изолятор» подразумевает низкую электрическую проводимость, диэлектрик обычно означает материалы с высокой [[поляризуемость]]ю. Последнее выражается числом, называемым [[Диэлектрическая проницаемость|относительной диэлектрической проницаемостью]]. Термин «изолятор» обычно используется для обозначения электрической непроводимости, тогда как термин «диэлектрик» используется для подчёркивания способности материала к накоплению энергии посредством поляризации.

Термин «диэлектрик» был придуман Уильямом Уэвеллом в ответ на просьбу Майкла Фарадея<ref>{{книга|заглавие=Biographical Encyclopedia of Scientists|издательство=[[CRC Press]]|год= 1994|isbn=978-0-7503-0287-6|страницы=943|автор=Daintith, J.}}</ref><ref>James, Frank A. J. L., editor. The Correspondence of Michael Faraday, Volume 3, 1841—1848, {{cite web|url = http://hermital.org/book/holoprt5-1.htm#F5.8|title = Letter 1798, William Whewell to Faraday, p. 442.|access-date = 2012-05-18|archive-url = https://web.archive.org/web/20161223121046/http://hermital.org/book/holoprt5-1.htm#F5.8|archive-date = 2016-12-23|deadlink = yes}} The Institution of Electrical Engineers, London, United Kingdom, 1996. {{ISBN|0-86341-250-5}}</ref>. Идеальным диэлектриком является материал с нулевой электрической проводимостью<ref>{{книга |ссылка=https://books.google.com/books?id=ZecSEXlJE0YC&pg=PA21 |заглавие=Microwave Engineering – R. S. Rao (Prof.) |язык=en |access-date=2020-04-04 |archive-date=2023-07-07 |archive-url=https://web.archive.org/web/20230707074352/https://books.google.com/books?id=ZecSEXlJE0YC&pg=PA21 |url-status=live }}</ref>.

== Физические свойства ==
Условно к [[Электрический проводник|проводникам]] относят материалы с удельным электрическим [[Электрическое сопротивление|сопротивлением]] ρ &lt; 10<sup>−5</sup> Ом·м, а к диэлектрикам — материалы, у которых ρ &gt; 10<sup>8</sup> Ом·м. Удельное сопротивление хороших проводников может составлять всего 10<sup>−8</sup> Ом·м, а у лучших диэлектриков превосходить 10<sup>16</sup> Ом·м. Удельное сопротивление [[полупроводник]]ов в зависимости от строения и состава материалов, а также от условий внешней среды может изменяться в пределах 10<sup>−5</sup>—10<sup>8</sup> Ом·м.

Хорошими проводниками электрического тока являются [[металлы]]. Из 105 [[Химический элемент|химических элементов]] лишь 25 являются неметаллами, причём 12 элементов могут проявлять полупроводниковые свойства. Но кроме элементарных веществ известны тысячи [[Химическое соединение|химических соединений]], [[сплав]]ов или [[Композиционный материал|композитов]] со свойствами проводников, полупроводников или диэлектриков. Чёткую границу между значениями удельного сопротивления различных классов материалов провести достаточно сложно. Например, многие полупроводники при низких температурах ведут себя подобно диэлектрикам. В то же время диэлектрики при сильном нагревании могут проявлять свойства полупроводников. Качественное различие состоит в том, что для металлов проводящее состояние является основным, а для полупроводников и диэлектриков — возбуждённым.

Развитие [[Радиотехника|радиотехники]] потребовало создания материалов, в которых специфические электромагнитные свойства на радиочастотах сочетаются с необходимыми физико-механическими параметрами. Такие материалы называют высокочастотными. Для понимания электрических, магнитных и механических свойств материалов, а также причин старения нужны знания их химического и фазового состава, атомной структуры и структурных дефектов.

== Параметры ==
Параметры диэлектриков определяют их механические ([[упругость]], [[прочность]], [[Твёрдость|твердость]], [[вязкость]]), тепловые ([[тепловое расширение]], [[Теплоёмкость|теплоемкость]], [[теплопроводность]]), электрические ([[электропроводность]], [[Поляризация диэлектриков|поляризация]], поглощение энергии, [[электрическая прочность]]), магнитные, оптические свойства, а также определяют их электрический, механический, тепловой отклики на воздействие электрического поля, механического напряжения, температуры{{sfn|Рез|с=18|1989}}.

== Примеры ==
К диэлектрикам относятся различные газы, жидкости, например, масла, [[стекло|стёкла]], различные [[смолы]], [[пластмасса|пластмассы]] и т.д.

Удельное сопротивление [[Деионизированная вода|деионизированной воды]] (см. также: [[бидистиллят]]) — 18 МОм·см.

К диэлектрикам относят также параэлектрики — нелинейные диэлектрики, не обладающие спонтанной поляризацией, относительная диэлектрическая проницаемость которых уменьшается с ростом температуры (титанаты стронция, калия, кадмия; сегнетоэлектрики выше температуры Кюри).

Ряд диэлектриков проявляют интересные физические свойства. К ним относятся [[электрет]]ы, [[пьезоэлектрик]]и, [[пироэлектрик]]и, [[сегнетоэластики]], [[сегнетоэлектрик]]и, [[сегнетоэлектрический релаксор|релаксоры]] и [[сегнетомагнетики]].

== Использование ==
При применении диэлектриков одного из наиболее обширных классов электротехнических материалов довольно четко определилась необходимость использования как пассивных, так и активных свойств.

Диэлектрики используются не только как [[изоляционные материалы]].

=== Пассивные свойства ===
Пассивные свойства диэлектрических материалов используются, когда их применяют в качестве электроизоляционных материалов и диэлектриков [[Электрический конденсатор|конденсаторов]] обычных типов. Электроизоляционными материалами называют диэлектрики, которые не допускают утечки электрических зарядов, то есть с их помощью отделяют электрические цепи друг от друга или токоведущие части устройств, приборов и аппаратов от проводящих, но не токоведущих частей (от корпуса, от «земли»). В этих случаях [[диэлектрическая проницаемость]] материала не играет особой роли или она должна быть возможно меньшей, чтобы не вносить в схемы [[Паразитная ёмкость|паразитных ёмкостей]]. Если материал используется в качестве диэлектрика конденсатора определённой ёмкости и наименьших размеров, то при прочих равных условиях желательно, чтобы этот материал имел большую диэлектрическую проницаемость.

=== Активные свойства диэлектриков ===
Активными диэлектриками, диэлектрические свойства которых зависят от приложенного напряжения, влияния внешней среды являются [[Сегнетоэлектрик|сегнетоэлектрики]], [[пьезоэлектрики]], [[пироэлектрики]], [[электролюминофоры]], материалы для излучателей и затворов в лазерной технике, [[электреты]] и др.

== Примечания ==
{{примечания}}

== Ссылки ==
* {{БСЭ3|заглавие=Диэлектрик}}
* [http://electricalschool.info/spravochnik/material/561-kharakteristiki-jelektroizoljacionnykh.html Характеристики электроизоляционных материалов]
* [https://www.youtube.com/watch?v=0BipN0VBn_8 Производство диэлектриков]

== Литература ==
* {{книга | автор  = Поплавко Ю. М. | заглавие = Физика диэлектриков | место = Киев | издательство  = Вища школа | год = 1980 | страниц  = 400 |isbn = | серия = Учебное пособие для вузов | ref  = Pop}}
* {{книга | автор  = Рез И. С., Поплавко Ю. М. | заглавие = Диэлектрики. Основные свойства и применения в электронике | место = М. | издательство  = Радио и связь | год = 1989 | страниц  = 288 |isbn = 5-256-00235-X | ref  = Рез}}
* {{книга | автор  = [[Богородицкий, Николай Петрович|Богородицкий Н. П.]], [[Волокобинский, Юрий Михайлович|Волокобинский Ю. М.]], [[Воробьёв, Александр Акимович|Воробьев А. А.]], [[Тареев, Борис Михайлович|Тареев Б. М.]] | заглавие = Теория диэлектриков | место = М.Л. | издательство  = Энергия | год = 1965 | страниц  = 344 |тираж = 10000 | isbn = | ref  = Бог}}
* {{книга | автор  = [[Орешкин, Павел Тимофеевич|Орешкин П. Т.]] | заглавие = Физика полупроводников и диэлектриков | место = М. | издательство  = Высшая школа | год = 1977 | страниц  = 448 |тираж = 22000 | isbn = | ref  = Оре}}
* ''[[Горелик, Семён Самуилович|Горелик С. С.]], [[Дашевский, Вениамин Яковлевич|Дашевский В. Я.]]'' Материаловедение полупроводников и диэлектриков. — М., Металлургия, 1988. — 574 с.
* ''[[Киселёв, Всеволод Фёдорович|Киселёв В. Ф.]]'' Поверхностные явления в полупроводниках и диэлектриках. — М., Наука, 1970. — Тираж 7800 экз. — 399 с.
* ''Флоренский П. А.'' Диэлектрики и их техническое применение. Ч. 1 : Общие свойства диэлектриков. — М.: Р. И. О. ГЛАВЭЛЕКТРО ВСНХ. 1924.
* Радиационно-индуцированные процессы в широкозонных нестехиометрических оксидных диэлектриках / ''С. В. Никифоров, [[Кортов, Всеволод Семёнович|В. С. Кортов]]''. - Москва : Техносфера, 2017. - 271 с.- (Мир физики и техники); ISBN 978-5-94836-490-2

{{rq|refless|wikify}}
{{ВС}}
{{Материалы по электропроводным свойствам}}

[[Категория:Диэлектрики|*]]