Izvorni kod stranice Dielektrik

[[Datoteka:Dielektrik 01.png|mini|desno|250px|Polarizirani dielektrični materijal.]]
[[Datoteka:Insects in baltic amber.jpg|mini|desno|250px|[[Jantar]] je jedan od najboljih dielektričnih materijala (posle [[vakuum]]a).]]
[[Datoteka:Dielectric polarisation.svg|desno|mini|desno|250px|Polarizacija dielektrika. ''E'' je [[jačina električnog polja]] (spoljašnje) i ''P'' je indukovana [[polarizacija]].]]
[[Datoteka:Paraelectric polarisation.svg|mini|desno|250px|Polarizacija paraelektrika.]]
[[Datoteka:Ferroelectric polarisation.svg|mini|desno|250px|Polarizacija [[feroelektricitet|feroelektrika]].]]

'''Dielektrik''' ili '''dielektrični materijal''' je [[električni izolator]] čije [[naelektrisanje]] se ne kreće već [[Električna polarizacija|polarizuje]] kada je izložen električnom polju. Dielektrični [[materijal]] sadrži zanemariv broj slobodnih [[elektron]]a i [[jon]]a koji se mogu [[kretanje|kretati]] pod uticajem spoljašnjeg [[električno polje|električnog polja]], odnosno svaka materija kojoj je [[Električni otpor|električna otpornost]] veća od 10<sup>8</sup> [[Om|Ω]][[metar|m]]. Električna otpornost [[jantar]]a veća je od 10<sup>16</sup> Ωm, a [[parafin]]a, [[sumpor]]a i [[staklo|stakla]] veća od 10<sup>14</sup> Ωm.<ref>''Dielektrik'', [http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=15003] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2015.</ref>

Istraživanje dielektričnih svojstava odnosi se na skladištenje i disipaciju električne i magnetne energije u materijalima.<ref>[[Arthur R. von Hippel]], in his seminal work, ''Dielectric Materials and Applications'', stated: "''Dielectrics''... are not a narrow class of so-called insulators, but the broad expanse of ''nonmetals'' considered from the standpoint of their interaction with electric, magnetic, or electromagnetic fields. Thus we are concerned with gases as well as with liquids and solids, and with the storage of electric and magnetic energy as well as its dissipation." (Technology Press of MIT and John Wiley, NY, 1954).</ref><ref>{{cite journal|last=Thoms|first=E.|last2=Sippel|first2=P.|last3=et.|first3=al.|title=Dielectric study on mixtures of ionic liquids|journal=Sci. Rep.|volume=7|issue=1 |pages=7463|year=2017|doi=10.1038/s41598-017-07982-3|pmid=28785071|pmc=5547043|arxiv=1703.05625|bibcode=2017NatSR...7.7463T}}</ref><ref>{{cite journal|last=Belkin|first=A.|last2=Bezryadin|first2=A.|last3=Hendren|first3=L.|last4=Hubler|first4=A.|title=Recovery of Alumina Nanocapacitors after High Voltage Breakdown|journal=Sci. Rep.|volume=7|pages=932|year=2017|doi=10.1038/s41598-017-01007-9|pmid=28428625|bibcode=2017NatSR...7..932B}}</ref> Dielektrici su važni za objašnjavanje raznih fenomena u [[electronics|elektronici]], [[optics|optici]], [[solid-state physics|fizici čvrstog stanja]], i [[cell biophysics|ćelijskoj biofizici]].

== Terminologija ==

Mada termin ''[[Insulator (electricity)|izolator]]'' podrazumeva nisku [[Električna provodljivost|električnu provodljivost]], ''dielektrik'' tipično predstavlja materijale sa visokom [[polarizability|polarizabilnošću]]. Kasnija veličina se izražava kao [[Dielektrična konstanta|relativna permitivnost]]. Termin izolator se generalno koristi za ukazivanje na električnu opstrukciju, dok se termin dielektrik koristi za označavanje kapaciteta skladištenja [[Energy storage|energije]] u materijalu (putem polarizacije). Uobičajeni primer dielektrika je električno izolacioni materijal između metalnih ploča [[kondenzator]]a. Polarizacija dielektrika primenjenim električnim poljem povećava površinski naboj kondenzatora za datu jačinu električnog polja.<ref name=britannica1>[https://global.britannica.com/science/dielectric Dielectric] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20210427153917/https://global.britannica.com/science/dielectric |date=2021-04-27 }}. ''[[Encyclopædia Britannica]]'': "Dielectric, insulating material or a very poor conductor of electric current. When dielectrics are placed in an electric field, practically no current flows in them because, unlike metals, they have no loosely bound, or free, electrons that may drift through the material."</ref>

Termin ''[[:wikt:dielectric|dielektrik]]'' je skovao [[William Whewell|Vilijam Vivel]] (od ''[[:wikt:dia-|dia]]-'' + ''electric'') u responsu na zahtev [[Michael Faraday|Majkla Faradeja]].<ref>{{Cite book|author=Daintith, J. |title=Biographical Encyclopedia of Scientists|publisher=CRC Press|year=1994|isbn=978-0-7503-0287-6|pages=943}}</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=03. 03. 2019|archive-url=https://web.archive.org/web/20161223121046/http://hermital.org/book/holoprt5-1.htm#F5.8|archive-date=23. 12. 2016|url-status=dead}} The Institution of Electrical Engineers, London, United Kingdom. {{page|year=1996|isbn=978-0-86341-250-9|pages=}}</ref> ''Perfektni dielektrik'' je materijal sa nultom električnom provodljivošću ([[cf.]] [[perfect conductor|perfektni provodnik]] beskonačne eletrične provodnosti),<ref>{{cite book|url={{Google books |plainurl=yes |id=ZecSEXlJE0YC |pages=21 }} |title=Microwave Engineering – R. S. Rao (Prof.) |publisher= |date=|accessdate=8. 11. 2013}}</ref> koji stoga ispoljava samo [[Displacement current|struju pomaka]]; stoga skladišti i vraća električnu energiju kao da je idealan kondenzator.

== Električna susceptibilnost ==
{{Main article-lat|Električna susceptibilnost|Permitivnost}}

[[Električna susceptibilnost]] ''χ<sub>e</sub>'' dielečnog materijala izražava koliko lako se on može [[polarization density|polarizovati]] u responsu na električno polje. Ovo svojstvo određuje električnu [[permittivity|permitivnost]] materijala i stoga utiče na mnoge druge fenomene u tom medijumu, od kapacitivnosti [[capacitor|kondenzatora]] do [[speed of light|brzine svetlosti]].

Ona je definisana kao konstanta proporcionalnosti (koja može da bude [[tenzor]]) kojom se povezuje električno polje '''E''' sa indukovanom dielektričnom [[polarization (electrostatics)|polarizacionom gustinom]] '''P''', tako da je

:<math>\mathbf{P} = \varepsilon_0 \chi_e \mathbf{E},</math>

gde je ''ε''<sub>0</sub> [[Dielektrična konstanta vakuuma|električna permitivnost slobodnog prostora]].

Susceptibilnost medijuma je povezana sa njegovom relativnom permitivnošću ''ε<sub>r</sub>'' sa

:<math>\chi_e\ = \varepsilon_r - 1.</math>

U slučaju vakuuma je,

:<math>\chi_e\ = 0.</math>

[[Električna indukcija|Električni pomak]] '''D''' je povezan sa polarizacionom gustinom '''P''' izrazom

:<math>\mathbf{D} \ = \ 
  \varepsilon_0 \mathbf{E} + \mathbf{P} \ = \ 
  \varepsilon_0 \left(1 + \chi_e\right) \mathbf{E} \ = \ 
  \varepsilon_0 \varepsilon_r \mathbf{E}.
</math>

=== Disperzija i kauzalnost ===
U opštem slučaju, materijal se ne može momentalno polarizovati u responsu na primenjeno polje. Generalnija formulacija kao funkcija vremena je
:<math>\mathbf{P}(t) = \varepsilon_0 \int_{-\infty}^t \chi_e\left(t - t'\right) \mathbf{E}\left(t'\right)\, dt'.</math>

Drugim rečima, polarizacija je [[konvolucija]] električnog polja u ranijem vremenu sa vremenski zavisnom susceptibilnošću datom sa ''χ<sub>e</sub>''(Δ''t''). Gornji limit ovog integrala se isto tako može produžiti do beskonačnosti ako se definiše {{nowrap|''χ<sub>e</sub>''(Δ''t'') {{=}} 0}} za {{nowrap|Δ''t'' < 0}}. Trenutni respons korespondira [[Dirakova delta funkcija|Dirakovoj delta funkciji]] susceptibilnosti {{nowrap|''χ<sub>e</sub>''(Δ''t'') {{=}} ''χ<sub>e</sub>δ''(Δ''t'')}}.

U linearnom sistemu je zgodnije da se primeni [[Furijeova transformacija]] i ova relacija napiše kao funkcija frekvencije. Usled [[convolution theorem|konvolucione teoreme]], integral postaje jednostavni proizvod,
:<math>\mathbf{P}(\omega) = \varepsilon_0 \chi_e(\omega) \mathbf{E}(\omega).</math>

Potrebno je uočiti jednostavnu frekvencionu zavisnost susceptibilnosti, ili ekvivalentno permitivnosti. Oblik susceptibilnosti u kontekstu frekvencije karakteriše svojstvo [[Disperzija (fizika)|disperzije]] materijala.

Činjenica da polarizacija može jedino da zavisi od električnog polja iz ranijeg vremena (i.e., {{nowrap|''χ<sub>e</sub>''(Δ''t'') {{=}} 0}} za {{nowrap|Δ''t'' < 0}}), kao posledica [[Uzročnost|kauzalnosti]], nameće [[Kramers–Kronig relation|Krejmers–Kronigova ograničenja]] na realne i imaginarne delove susceptibilnosti ''χ<sub>e</sub>''(''ω'').

== Svojstva dielektričnih materijala ==
Svojstva dielektričnih [[materijal]]a opisuju, osim [[Električni otpor|električne otpornosti]], još i [[dielektrična permitivnost]], površinska električna otpornost, dielektrična čvrstoća, dielektrični gubitci, [[polarizacija]] i drugo.

=== Površinska električna otpornost ===
Površinska električna otpornost čvrstih dielektrika zavisi od [[Vlažnost vazduha|relativne vlažnosti okoline]], čistoće i [[Poliranje|poliranosti]] površine, [[poroznost]]i i polarizovanosti, a površinska električna otpornost [[tečnost|tečnih]] dielektrika zavisi od sadržaja i količine nečistoća, [[temperatura|temperature]], jačine [[električno polje|električnog polja]] i tako dalje.

=== Dielektrična čvrstoća ===
Dielektrična čvrstoća pokazuje izdržljivost dielektrika na povećanje jačine električnog polja. Kada jačina električnog polja naraste do određene vrednosti, zbog zagrevanja ili hemijskih promena izazvanih električnim poljem, dolazi do električnog proboja. Posledice električnog proboja zavise od [[Agregatna stanja|agregatnog stanja]] dielektrika, to jest [[gas]]oviti i tečni dielektrici se [[Regeneracija|regenerišu]], a [[Čvrsto agregatno stanje|čvrsti]] se ne regenerišu. Što je sloj izolatora (dielektrika) između ploča tanji, to je njegova dielektrična čvrstoća veća, to jest on može izdržati više kilo[[volt]]a po [[milimetar|milimetru]]. Tako na primer sloj [[porculan]]a debljine 1&nbsp;mm probije se kod jačine polja od 25 kV/mm, a sloj debljine 10&nbsp;mm kod 20 kV/mm.

=== Dielektrični gubici ===
Dielektrični gubitci [[električna energija|električne energije]] nastaju u dielektricima zbog [[Električna provodljivost|električne provodljivosti]], [[jonizacija|jonizacije]], polarizacije, nehomogenosti i drugo. U dielektrične gubitke zbog polarizacije pripadaju i [[rezonancija|rezonantni]] gubitci koji nastaju pri određenim [[frekvencija]]ma promenljivoga spoljašnjeg električnog polja.

=== Polarizacija dielektrika ===
'''Polarizacija dielektrika''' ili '''dielektrična polarizacija''' je razmicanje pozitivnog i negativnog [[električni naboj|električnog naboja]] delova [[čestica]] koje čine dielektričnu materiju, to jest povećavanje [[električni dipolni moment|električnog dipolnog momenta]] ili usmeravanje čestica (na primer [[polarni molekul|polarnih molekula]]) u smeru spoljašnjeg [[električno polje|električnog polja]] tako da se na međusobno suprotnim stranama tela pojavljuje jednaka količina električnog naboja suprotnog predznaka, to jest povećava se [[električna polarizacija]]. [[Polarizacija]] dielektrika zavisi od vrste dielektrika, jačine i brzine promjene spoljašnjeg električnog polja, temperature, kod gasovitih dielektrika i od [[pritisak|pritiska]]. Na mikroskopskom nivou polarizacija može biti elektronska (sile spoljašnjeg električnog polja delujući u suprotnom smeru na [[elektron]]e i [[Atomsko jezgro|jezgra atoma]] malo pomaknu elektronske omotače tako da se jezgre atoma više ne nalaze u središtima atoma), orijentacijska (spoljašnje električno polje zakreće [[molekul]]e, odnosno električne [[dipol]]e) i jonska (pod delovanjem spoljašnjeg električnog polja pomiču se [[jon]]i dielektrika).

Polarizaciju dielektrika otkrio je [[Michael Faraday|M. Faradej]]. 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]]. Svaki je takav delić jedan električni [[dipol]]. Čim prestane delovati električno polje, većina dielektrikâ gubi polarizaciju, to jest postaje električno neutralna.

Električna influencija zbiva se i u [[Električni izolator|električnom izolatoru]] koji se zove dielektrik. Ako se naelektrisanom elektroskopu približi izolator, listići elektroskopa će malo pasti, što se objašnjava električnom influencijom u dielektriku. Raznoimeni [[elektricitet]] bližeg kraja dielektrika privlači jedan deo električnog naboja koji se nalazi na elektroskopu, pa se naboj smanjuje na njegovim listićima. U dielektriku su svi [[elektron]]i nerazdvojno vezani s pozitivnim [[atomska jezgra|atomskim jezgrama]], pa se u dielektricima pozitivni i negativni naboji mogu samo premeštati jedan prema drugome. Najjednostavniji oblik neutralnog [[molekul]]a je [[dipol]] koji se sastoji od pozitivnog i negativnog naboja. Ako nema spoljašnjeg [[električno polje|električnog polja]], ti su dipoli porazbacani bilo kako. 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. 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.<ref>Velimir Kruz: "Tehnička fizika za tehničke škole", "Školska knjiga" Zagreb, 1969.</ref>

=== Elektronska polarizacija ===
'''Elektronska polarizacija''' nastaje kad se pod uticajem električnog polja na dielektrik za malu udaljenost menja položaj [[elektron]]a uglavnom u spoljašnjim ljuskama [[Elektronska ljuska|elektronskih omotača]] svih [[molekul]]a ili [[atom]]a (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.

=== Jonska polarizacija ===
'''Jonska polarizacija''' nastaje delovanjem električnoga polja na [[jon]]ske [[kristal]]e. 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 [[Kristalna rešetka|kristalnoj rešetci]].

=== Orijentaciona polarizacija ===
'''Orijentaciona polarizacija''' uglavnom nastaje kod [[gas]]ovitih i [[tečnost|tečnih]] dielektrika kad električno polje deluje na [[polarni molekul|polarne molekule]] (molekule koji nisu električno neutralni, na primer [[voda]]) orijentišući ih u smeru polja. U čvrstim dielektricima polarni molekuli teže menjaju položaj jer su vezani za susedne molekule međumolekularim silama.

=== Spontana polarizacija ===
'''Spontana polarizacija''' pojavljuje se bez uticaja električnog polja kod tela načinjenih od dielektrične materije specifičnih svojstava ([[feroelektricitet]]).<ref>''Polarizacija dielektrika'', [http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=15001] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2017.</ref>

== Reference ==
{{reflist|30em}}

== Literatura ==
{{refbegin|30em}}
* {{Cite book|ref=harv|last=Jackson|first=John David|authorlink=John David Jackson (physicist)|title=Classical Electrodynamics|publisher=[[John Wiley & Sons]]|edition=3 rd|date=10. 8. 1998|url={{Google books |plainurl=yes |id=U3LBQgAACAAJ }}|isbn=978-0-471-30932-1}}{{Dead link|date=March 2023 |bot=InternetArchiveBot |fix-attempted=yes }} 808 or 832 pages.
* {{Cite book|ref=harv|last=Scaife|first=Brendan|authorlink=Brendan Scaife|title=Principles of Dielectrics (Monographs on the Physics & Chemistry of Materials)|publisher=[[Oxford University Press]]|edition=2 nd|date=3. 9. 1998|url={{Google books |plainurl=yes |id=9GBP9uBwpScC }}|isbn=978-0198565574}}
{{refend}}

== Vanjske veze ==
{{Commonscat-lat|Dielectric}}
* [http://www.lightandmatter.com/html_books/0sn/ch11/ch11.html Electromagnetism] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20110603233123/http://www.lightandmatter.com/html_books/0sn/ch11/ch11.html |date=2011-06-03 }} – A chapter from an online textbook
* [https://web.archive.org/web/20070116093447/http://wiki.4hv.org/index.php/Dielectric_Sphere_in_Electric_Field Dielectric Sphere in an Electric Field]
* [http://www.doitpoms.ac.uk/tlplib/dielectrics/index.php DoITPoMS Teaching and Learning Package "Dielectric Materials"]

{{Authority control}}

[[Kategorija:Magnetizam]]
[[Kategorija:Izolatori]]