ฉนวนกับไดอิเล็กทริก
ฉนวนเป็นวัสดุที่ไม่อนุญาตให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้า ไดอิเล็กตริกเป็นวัสดุที่มีคุณสมบัติเป็นฉนวน ซึ่งโพลาไรซ์ภายใต้ผลกระทบของสนามไฟฟ้า
เพิ่มเติมเกี่ยวกับฉนวน
ความต้านทานกระแสอิเล็กตรอน (หรือกระแส) ของฉนวนเกิดจากการยึดติดทางเคมีของวัสดุ ฉนวนเกือบทั้งหมดมีพันธะโควาเลนต์ที่แข็งแรงอยู่ภายใน ดังนั้นอิเล็กตรอนจึงถูกผูกมัดอย่างแน่นหนากับนิวเคลียสซึ่งจำกัดการเคลื่อนไหวอย่างมาก อากาศ, แก้ว, กระดาษ, เซรามิก, อีโบไนต์ และโพลีเมอร์อื่นๆ เป็นฉนวนไฟฟ้า
ตรงข้ามกับการใช้ตัวนำไฟฟ้า ฉนวนถูกนำมาใช้ในสถานการณ์ที่ต้องหยุดหรือจำกัดการไหลของกระแส สายไฟนำไฟฟ้าจำนวนมากหุ้มฉนวนด้วยวัสดุที่มีความยืดหยุ่น เพื่อป้องกันไฟฟ้าช็อตและการรบกวนกับกระแสไฟอื่นโดยตรง วัสดุพื้นฐานสำหรับแผงวงจรพิมพ์เป็นฉนวน ซึ่งช่วยให้สามารถควบคุมการสัมผัสระหว่างองค์ประกอบวงจรแยกได้ โครงสร้างรองรับสำหรับสายส่งกำลัง เช่น บุชชิ่งทำจากเซรามิก ในบางกรณี ก๊าซถูกใช้เป็นฉนวน ตัวอย่างที่เห็นบ่อยที่สุดคือสายส่งกำลังแรงสูง
ฉนวนทุกตัวมีขีดจำกัดในการทนต่อความต่างศักย์ระหว่างวัสดุ เมื่อแรงดันไฟฟ้าถึงที่จำกัดลักษณะความต้านทานของฉนวนแตก และกระแสไฟฟ้าเริ่มไหลผ่านวัสดุ ตัวอย่างที่พบบ่อยที่สุดคือการทำให้ขาวขึ้น ซึ่งเป็นการสลายทางไฟฟ้าของอากาศเนื่องจากแรงดันไฟฟ้ามหาศาลในเมฆฝนฟ้าคะนองการพังทลายที่การสลายทางไฟฟ้าเกิดขึ้นผ่านวัสดุนั้นเรียกว่าการพังทลายของการเจาะ ในบางกรณี อากาศภายนอกฉนวนที่เป็นของแข็งอาจมีประจุและสลายไปเป็นตัวนำไฟฟ้า การสลายดังกล่าวเรียกว่าการสลายแรงดันไฟแฟลชโอเวอร์
เพิ่มเติมเกี่ยวกับไดอิเล็กทริก
เมื่อไดอิเล็กตริกถูกวางในสนามไฟฟ้า อิเล็กตรอนที่อยู่ภายใต้อิทธิพลจะเคลื่อนที่จากตำแหน่งสมดุลโดยเฉลี่ยและจัดแนวเพื่อให้ตอบสนองต่อสนามไฟฟ้า อิเล็กตรอนจะถูกดึงดูดเข้าหาศักยภาพที่สูงขึ้นและทำให้วัสดุอิเล็กทริกมีโพลาไรซ์ ประจุที่ค่อนข้างเป็นบวกซึ่งก็คือนิวเคลียสจะมุ่งตรงไปยังศักย์ไฟฟ้าที่ต่ำกว่า ด้วยเหตุนี้สนามไฟฟ้าภายในจึงถูกสร้างขึ้นในทิศทางตรงกันข้ามกับทิศทางของสนามภายนอก ส่งผลให้ความแรงของสนามสุทธิภายในอิเล็กทริกต่ำกว่าภายนอก ดังนั้นความต่างศักย์ในอิเล็กทริกก็ต่ำเช่นกัน
คุณสมบัติโพลาไรซ์นี้แสดงโดยปริมาณที่เรียกว่าค่าคงที่ไดอิเล็กตริก วัสดุที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกสูงเรียกว่าไดอิเล็กตริก ในขณะที่วัสดุที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกต่ำมักจะเป็นฉนวน
ไดอิเล็กทริกส่วนใหญ่ใช้ในตัวเก็บประจุ ซึ่งเพิ่มความสามารถในการเก็บประจุที่พื้นผิวของตัวเก็บประจุ ดังนั้นจึงให้ความจุมากขึ้น ไดอิเล็กทริกที่ทนทานต่อการแตกตัวเป็นไอออนถูกเลือกไว้สำหรับสิ่งนี้ เพื่อให้มีแรงดันไฟฟ้าที่มากกว่าทั่วอิเล็กโทรดของตัวเก็บประจุ ไดอิเล็กตริกถูกใช้ในเครื่องสะท้อนเสียงอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งแสดงการสั่นพ้องในย่านความถี่แคบๆ ในภูมิภาคไมโครเวฟ
ฉนวนและไดอิเล็กทริกต่างกันอย่างไร
• ลูกถ้วยไฟฟ้าเป็นวัสดุที่ทนต่อการไหลของประจุไฟฟ้า ในขณะที่ไดอิเล็กตริกก็เป็นวัสดุฉนวนที่มีคุณสมบัติพิเศษของโพลาไรซ์เช่นกัน
• ลูกถ้วยมีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกต่ำ ในขณะที่ไดอิเล็กตริกมีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกค่อนข้างสูง
• ใช้ฉนวนป้องกันการไหลของประจุในขณะที่ไดอิเล็กตริกใช้เพื่อปรับปรุงความจุในการจัดเก็บประจุของตัวเก็บประจุ