Unterschied zwischen Isolator und Dielektrikum

Isolator gegen dielektrische

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 der Wirkung eines elektrischen Feldes polarisiert.

Mehr über Isolator

Der Widerstand gegen die Flusselektronen (oder den Strom) eines Isolators beruht auf der chemischen Bindung des Materials. Fast alle Isolatoren haben im Inneren starke kovalente Bindungen, so dass die Elektronen fest an den Kern gebunden sind, was ihre Beweglichkeit stark einschränkt. 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 angehalten oder eingeschränkt werden muss. Viele leitende Drähte sind mit einem flexiblen Material isoliert, um einen elektrischen Stromschlag und Interferenzen mit einem anderen Stromfluss direkt zu verhindern. Basismaterialien für Leiterplatten sind Isolatoren, die einen kontrollierten Kontakt zwischen den diskreten Schaltungselementen ermöglichen. Tragstrukturen für die Energieübertragungskabel, wie beispielsweise eine Buchse, sind aus Keramik gefertigt. In einigen Fällen werden Gase als Isolatoren verwendet, am häufigsten sind Hochleistungsübertragungskabel zu sehen.

Jeder Isolator hat seine Grenzen, um einer Potentialdifferenz über dem Material standzuhalten, wenn die Spannung diese Grenze erreicht, da der Widerstand des Isolators bricht und der elektrische Strom durch das Material fließt. Das häufigste Beispiel ist das Blitzen. Dies ist ein elektrischer Zusammenbruch der Luft aufgrund einer enormen Spannung in Gewitterwolken. Ein Durchbruch, bei dem der elektrische Durchbruch durch das Material erfolgt, wird als Durchschlag bezeichnet. In einigen Fällen kann Luft außerhalb eines festen Isolators aufgeladen werden und für die Leitung ausfallen. Ein solcher Durchbruch ist als Überschlagspannungsdurchbruch bekannt.

Mehr über Dielektrika

Wenn sich ein Dielektrikum in einem elektrischen Feld befindet, bewegen sich die Elektronen unter ihrem Einfluss von 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 Richtung entgegengesetzt zur Richtung des äußeren Feldes erzeugt. 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, die eine hohe Dielektrizitätskonstante aufweisen, sind als Dielektrika bekannt, während Materialien mit niedriger Dielektrizitätskonstante üblicherweise Isolatoren sind.

In Kondensatoren werden hauptsächlich Dielektrika verwendet, die die Fähigkeit des Kondensators erhöhen, Oberflächenladung zu speichern, wodurch sich eine größere Kapazität ergibt. Hierfür werden ionisierungsbeständige Dielektrika gewählt, um größere Spannungen an den Kondensatorelektroden zu ermöglichen. Dielektrika werden in elektronischen Resonatoren verwendet, die im Mikrowellenbereich Resonanz in einem schmalen Frequenzband zeigen.