Dielektrik
<s>Dielektrik ili dielektrični materijal je električni izolator čije naelektrisanje se ne kreće već polarizuje kada je izložen električnom polju.</s><s>Dielektrični materijal sadrži zanemariv broj slobodnih elektrona i jona koji se mogu kretati pod uticajem spoljašnjeg električnog polja, odnosno svaka materija kojoj je električna otpornost veća od 108 Ωm.</s><s>Električna otpornost jantara veća je od 1016 Ωm, a parafina, sumpora i stakla veća od 1014 Ωm.</s>

<s>Istraživanje dielektričnih svojstava odnosi se na skladištenje i disipaciju električne i magnetne energije u materijalima.</s><s>Dielektrici su važni za objašnjavanje raznih fenomena u elektronici, optici, fizici čvrstog stanja, i ćelijskoj biofizici.</s>

<s>Terminologija</s>

<s>Mada termin izolator podrazumeva nisku električnu provodljivost, dielektrik tipično predstavlja materijale sa visokom polarizabilnošću.</s><s>Kasnija veličina se izražava kao relativna permitivnost.</s><s>Termin izolator se generalno koristi za ukazivanje na električnu opstrukciju, dok se termin dielektrik koristi za označavanje kapaciteta skladištenja energije u materijalu (putem polarizacije).</s><s>Uobičajeni primer dielektrika je električno izolacioni materijal između metalnih ploča kondenzatora.</s><s>Polarizacija dielektrika primenjenim električnim poljem povećava površinski naboj kondenzatora za datu jačinu električnog polja.</s>

<s>Termin dielektrik je skovao Vilijam Vivel (od dia- + electric) u responsu na zahtev Majkla Faradeja.</s><s>Perfektni dielektrik je materijal sa nultom električnom provodljivošću (cf. perfektni provodnik beskonačne eletrične provodnosti), koji stoga ispoljava samo struju pomaka; stoga skladišti i vraća električnu energiju kao da je idealan kondenzator.</s>

<s>Električna susceptibilnost</s>

<s>Električna susceptibilnost χe dielečnog materijala izražava koliko lako se on može polarizovati u responsu na električno polje.</s><s>Ovo svojstvo određuje električnu permitivnost materijala i stoga utiče na mnoge druge fenomene u tom medijumu, od kapacitivnosti kondenzatora do brzine svetlosti.</s>

<s>Ona je definisana kao konstanta proporcionalnosti (koja može da bude tenzor) kojom se povezuje električno polje E sa indukovanom dielektričnom polarizacionom gustinom P, tako da je</s>

<s>gde je ε0 električna permitivnost slobodnog prostora.</s>

<s>Susceptibilnost medijuma je povezana sa njegovom relativnom permitivnošću εr sa</s>

<s>U slučaju vakuuma je,</s>

<s>Električni pomak D je povezan sa polarizacionom gustinom P izrazom</s>

<s>Disperzija i kauzalnost 
U opštem slučaju, materijal se ne može momentalno polarizovati u responsu na primenjeno polje.</s><s>Generalnija formulacija kao funkcija vremena je</s>

<s>Drugim rečima, polarizacija je konvolucija električnog polja u ranijem vremenu sa vremenski zavisnom susceptibilnošću datom sa χe(Δt).</s><s>Gornji limit ovog integrala se isto tako može produžiti do beskonačnosti ako se definiše  za .</s><s>Trenutni respons korespondira Dirakovoj delta funkciji susceptibilnosti .</s>

<s>U linearnom sistemu je zgodnije da se primeni Furijeova transformacija i ova relacija napiše kao funkcija frekvencije.</s><s>Usled konvolucione teoreme, integral postaje jednostavni proizvod,</s>

<s>Potrebno je uočiti jednostavnu frekvencionu zavisnost susceptibilnosti, ili ekvivalentno permitivnosti.</s><s>Oblik susceptibilnosti u kontekstu frekvencije karakteriše svojstvo disperzije materijala.</s>

<s>Činjenica da polarizacija može jedino da zavisi od električnog polja iz ranijeg vremena (i.e.,  za ), kao posledica kauzalnosti, nameće Krejmers–Kronigova ograničenja na realne i imaginarne delove susceptibilnosti χe(ω).</s>

<s>Svojstva dielektričnih materijala 
Svojstva dielektričnih materijala opisuju, osim električne otpornosti, još i dielektrična permitivnost, površinska električna otpornost, dielektrična čvrstoća, dielektrični gubitci, polarizacija i drugo.</s>

<s>Površinska električna otpornost 
Površinska električna otpornost čvrstih dielektrika zavisi od relativne vlažnosti okoline, čistoće i poliranosti površine, poroznosti i polarizovanosti, a površinska električna otpornost tečnih dielektrika zavisi od sadržaja i količine nečistoća, temperature, jačine električnog polja i tako dalje.</s>

<s>Dielektrična čvrstoća 
Dielektrična čvrstoća pokazuje izdržljivost dielektrika na povećanje jačine električnog polja.</s><s>Kada jačina električnog polja naraste do određene vrednosti, zbog zagrevanja ili hemijskih promena izazvanih električnim poljem, dolazi do električnog proboja.</s><s>Posledice električnog proboja zavise od agregatnog stanja dielektrika, to jest gasoviti i tečni dielektrici se regenerišu, a čvrsti se ne regenerišu.</s><s>Što je sloj izolatora (dielektrika) između ploča tanji, to je njegova dielektrična čvrstoća veća, to jest on može izdržati više kilovolta po milimetru.</s><s>Tako na primer sloj porculana debljine 1 mm probije se kod jačine polja od 25 kV/mm, a sloj debljine 10 mm kod 20 kV/mm.</s>

<s>Dielektrični gubici 
Dielektrični gubitci električne energije nastaju u dielektricima zbog električne provodljivosti, jonizacije, polarizacije, nehomogenosti i drugo.</s><s>U dielektrične gubitke zbog polarizacije pripadaju i rezonantni gubitci koji nastaju pri određenim frekvencijama promenljivoga spoljašnjeg električnog polja.</s>

<s>Polarizacija dielektrika 
Polarizacija dielektrika ili dielektrična polarizacija je razmicanje pozitivnog i negativnog električnog naboja delova čestica koje čine dielektričnu materiju, to jest povećavanje električnog dipolnog momenta ili usmeravanje čestica (na primer polarnih molekula) u smeru spoljašnjeg električnog polja tako da se na međusobno suprotnim stranama tela pojavljuje jednaka količina električnog naboja suprotnog predznaka, to jest povećava se električna polarizacija.</s><s>Polarizacija dielektrika zavisi od vrste dielektrika, jačine i brzine promjene spoljašnjeg električnog polja, temperature, kod gasovitih dielektrika i od pritiska.</s><s>Na mikroskopskom nivou polarizacija može biti elektronska (sile spoljašnjeg električnog polja delujući u suprotnom smeru na elektrone i jezgra atoma malo pomaknu elektronske omotače tako da se jezgre atoma više ne nalaze u središtima atoma), orijentacijska (spoljašnje električno polje zakreće molekule, odnosno električne dipole) i jonska (pod delovanjem spoljašnjeg električnog polja pomiču se joni dielektrika).</s>

<s>Polarizaciju dielektrika otkrio je M. Faradej.</s><s>Prema njegovom shvatanju svaki delić dielektrika u električnom polju polarizuje se u smeru polja, pa se kao konačan rezultat na suprotnim stranama tela stvara površinski elektricitet.</s><s>Svaki je takav delić jedan električni dipol.</s><s>Čim prestane delovati električno polje, većina dielektrikâ gubi polarizaciju, to jest postaje električno neutralna.</s>

<s>Električna influencija zbiva se i u električnom izolatoru koji se zove dielektrik.</s><s>Ako se naelektrisanom elektroskopu približi izolator, listići elektroskopa će malo pasti, što se objašnjava električnom influencijom u dielektriku.</s><s>Raznoimeni elektricitet bližeg kraja dielektrika privlači jedan deo električnog naboja koji se nalazi na elektroskopu, pa se naboj smanjuje na njegovim listićima.</s><s>U dielektriku su svi elektroni nerazdvojno vezani s pozitivnim atomskim jezgrama, pa se u dielektricima pozitivni i negativni naboji mogu samo premeštati jedan prema drugome.</s><s>Najjednostavniji oblik neutralnog molekula je dipol koji se sastoji od pozitivnog i negativnog naboja.</s><s>Ako nema spoljašnjeg električnog polja, ti su dipoli porazbacani bilo kako.</s><s>Međutim, kad se dielektrik nalazi u električnom polju, na primer između nabijenih ploča, dipoli se delomično poređaju u smeru toga polja, to jest pozitivni se naboji orijentišu prema jednom kraju tela, a negativni prema drugom.</s><s>Dielektrik u kojem je izvršeno uređivanje dipola u smeru električnog polja zove se polarizovani dielektrik, a sam poređaj dipola u dielektriku zove se dielektrična polarizacija.</s>

<s>Elektronska polarizacija 
Elektronska polarizacija nastaje kad se pod uticajem električnog polja na dielektrik za malu udaljenost menja položaj elektrona uglavnom u spoljašnjim ljuskama elektronskih omotača svih molekula ili atoma (elektroni u dielektriku ne napuštaju svoje molekule ili atome sve dok električno polje ne postane toliko jako da dođe do proboja dielektrika) i svi molekuli ili atomi postaju dipoli orijentisani u smeru električnog polja.</s>

<s>Jonska polarizacija 
Jonska polarizacija nastaje delovanjem električnoga polja na jonske kristale.</s><s>Pod uticajem električnoga polja joni se u dielektriku udaljavaju za male udaljenosti (pozitivni i negativni joni udaljavaju se u suprotnim smerovima) od svojih položaja u kristalnoj rešetci.</s>

<s>Orijentaciona polarizacija 
Orijentaciona polarizacija uglavnom nastaje kod gasovitih i tečnih dielektrika kad električno polje deluje na polarne molekule (molekule koji nisu električno neutralni, na primer voda) orijentišući ih u smeru polja.</s><s>U čvrstim dielektricima polarni molekuli teže menjaju položaj jer su vezani za susedne molekule međumolekularim silama.</s>

<s>Spontana polarizacija 
Spontana polarizacija pojavljuje se bez uticaja električnog polja kod tela načinjenih od dielektrične materije specifičnih svojstava (feroelektricitet).</s>

<s>Reference</s>

<s>Literatura</s>

<s>808 or 832 pages.</s>

<s>Spoljašnje veze</s>

<s>Electromagnetism  – A chapter from an online textbook
 Dielectric Sphere in an Electric Field
 DoITPoMS Teaching and Learning Package "Dielectric Materials"</s>

<s>Električna i magnetna polja u materiji
Materijali</s>

