Isolator gegen Dielektrikum
Ein Isolator ist ein Material, das keinen elektrischen Stromfluss unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes zulässt. Ein Dielektrikum ist ein Material mit isolierenden Eigenschaften, das unter Einwirkung eines elektrischen Feldes polarisiert.
Mehr über Insulator
Der Widerstand gegen die Strömungselektronen (oder den Strom) eines Isolators beruht auf der chemischen Bindung des Materials. Fast alle Isolatoren haben starke kovalente Bindungen im Inneren, so dass die Elektronen fest an den Kern gebunden sind und ihre Mobilität stark einschränken. Luft, Glas, Papier, Keramik, Ebonit und viele andere Polymere sind elektrische Isolatoren.
Im Gegensatz zur Verwendung von Leitern werden Isolatoren in Situationen verwendet, in denen der Stromfluss gestoppt oder eingeschränkt werden muss. Viele leitende Drähte sind mit einem flexiblen Material isoliert, um Stromschläge und Störungen eines anderen Stromflusses direkt zu vermeiden. Grundmaterialien für Leiterplatten sind Isolatoren, die einen kontrollierten Kontakt zwischen den diskreten Schaltungselementen ermöglichen. Tragstrukturen für die Stromübertragungskabel, wie z. B. Buchsen, bestehen aus Keramik. In einigen Fällen werden Gase als Isolator verwendet. Das am häufigsten gesehene Beispiel sind Hochleistungsübertragungskabel.
Jeder Isolator hat seine Grenzen, um einer Potentialdifferenz über dem Material standzuhalten, wenn die Spannung diese Grenze erreicht, bricht der Widerstand des Isolators und der elektrische Strom beginnt durch das Material zu fließen. Das häufigste Beispiel ist das Aufhellen, bei dem es sich um einen elektrischen Luftausfall aufgrund einer enormen Spannung in Gewitterwolken handelt. Ein Durchschlag, bei dem der elektrische Durchschlag durch das Material auftritt, wird als Pannenschaden bezeichnet. In einigen Fällen kann Luft außerhalb eines festen Isolators aufgeladen werden und sich zum Verhalten zersetzen. Ein solcher Durchschlag ist als Überschlagsspannungsdurchschlag bekannt.
Mehr über Dielektrika
Wenn ein Dielektrikum in einem elektrischen Feld platziert wird, bewegen sich die unter dem Einfluss stehenden Elektronen aus ihren durchschnittlichen Gleichgewichtspositionen und richten sich so aus, dass sie auf das elektrische Feld reagieren. Elektronen werden in Richtung des höheren Potentials angezogen und lassen 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 Feldes 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 als Dielektrizitätskonstante bezeichnet wird. Materialien mit einer hohen Dielektrizitätskonstante werden als Dielektrika bezeichnet, während Materialien mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante üblicherweise Isolatoren sind.
In Kondensatoren werden hauptsächlich Dielektrika verwendet, die die Fähigkeit des Kondensators erhöhen, Oberflächenladung zu speichern, wodurch eine größere Kapazität erhalten wird. Hierfür werden ionisationsbeständige Dielektrika gewählt, um größere Spannungen an den Kondensatorelektroden zu ermöglichen. Dielektrika werden in elektronischen Resonatoren verwendet, die im Mikrowellenbereich Resonanz in einem engen Frequenzband zeigen.
Was ist der Unterschied zwischen Isolatoren und Dielektrika?
• Isolatoren sind Materialien, die gegen elektrischen Ladungsfluss beständig sind, während Dielektrika auch Isoliermaterialien mit besonderen Polarisationseigenschaften sind.
• Isolatoren haben eine niedrige Dielektrizitätskonstante, während Dielektrika eine relativ hohe Dielektrizitätskonstante haben
• Isolatoren verhindern den Ladungsfluss, während Dielektrika die Ladungsspeicherkapazität von Kondensatoren verbessern.
