Oosthoek Encyclopedie

Oosthoek's Uitgevers Mij. N.V (1916-1925)

Gepubliceerd op 29-06-2020

diëlektricum (diëlectricum)

betekenis & definitie

diëlek'tricum (diëlectricum), o. (-ca), een stof die de elektriciteit niet of zeer weinig geleidt.

In de natuurkunde spreekt men van een diëlektricum, als de stof in een elektrisch veld geplaatst is, dat om een of andere reden bij de beschouwingen van belang is (anders spreekt men van een isolator). Tot de diëlektrica behoort, behalve de materiële isolatoren, ook de ledige ruimte.

Kenmerkend voor een diëlektricum is, dat alle elektronen betrekkelijk vast met de bijbehorende atoomkernen verbonden zijn, zodat zij zich niet ver van die kernen kunnen verwijderen. Dit verklaart het geringe geleidingsvermogen van een diëlektricum in tegenstelling tot de geleiders waarin zich ook enige vrije elektronen bevinden, die zich van plaats tot plaats kunnen bewegen. Plaatst men nu (afb.1) een stuk diëlektricum in een elektrisch veld, waarin de veldsterkte b.v. van links naar rechts is gericht, dan werkt op alle positief geladen atoomkernen een kracht naar rechts, terwijl de negatieve elektronen een kracht naar links ondervinden. Dientengevolge ontstaat een verschuiving van de elektronen en de kernen ten opzichte van elkaar. Daardoor ontstaat op de oppervlakte van het stuk diëlektricum aan de linkerkant een negatieve en aan de rechterkant een positieve lading. Binnen in het diëlektricum is evenveel positieve als negatieve lading aanwezig, zodat het binnengebied als geheel niet geladen is. In het gehele diëlektricum heerst een zekere spanningstoestand, omdat de elektronen en kernen enerzijds door de werking van het elektrische veld van elkaar getrokken worden, terwijl anderzijds hun onderlinge bindingskrachten hen bij elkaar houden, het diëlektricum is gepolariseerd.

De aanwezigheid van een diëlektricum heeft invloed op de veldsterkte. Beschouwt men een punt A buiten en een punt B binnen het diëlektricum met in beide punten een positieve eenheidslading. Op beide werkt van links naar rechts de elektrische kracht van het veld; op de lading in B werkt bovendien de van rechts naar links gerichte kracht, afkomstig van de beide vlakteladingen van het diëlektricum. De totale kracht op de in B geplaatste lading is dus kleiner dan die op de lading in A. In het diëlektricum is de veldsterkte dus kleiner dan daarbuiten. Men heeft nu gezocht naar een andere grootheid, die binnen het diëlektricum even groot is als er buiten.

Om deze te vinden, denkt men zich ter plaatse van het punt B een kleine holte in het diëlektricum aangebracht in de vorm van een platte doos loodrecht op de richting van de veldsterkte (afb.2). De linkse wand van de holte is nu positief geladen, de rechtse negatief. Het bedrag van de per m2 aanwezige positieve lading noemt men de diëlektrische polarisatie in het punt B.

Denkt men zich nu weer in B een positieve eenheidslading geplaatst, dan werkt hierop een naar rechts gerichte kracht, die men de elektrische verplaatsing of elektrische verschuiving in B noemt. Deze bestaat uit twee delen: 1. de reeds genoemde veldsterkte in B; 2. de naar rechts gerichte kracht, uitgeoefend door de polarisatieladingen op de wanden van de holte. Hieruit volgt, dat de elektrische verplaatsing in een materieel diëlektricum groter is dan de veldsterkte. In de lege ruimte zijn geen ladingen (dus is de polarisatie nul) en is de elektrische verplaatsing gelijk aan de veldsterkte. De elektrische verplaatsing heeft nu de eigenschap, dat zij geen sprongsgewijze verandering vertoont als men van het ene diëlektricum overgaat op een ander, terwijl de grensvlakte van de beide diëlektrica loodrecht op de elektrische verplaatsing staat.

Als een oorspronkelijk ongepolariseerd diëlektricum door invloed van een elektrisch veld wordt gepolariseerd, is er tijdens dit proces een beweging van elektriciteit, de verschuivingsstroom, met dezelfde magnetische werkingen als een gewone geleidingsstroom. Dit geldt ook voor de ledige ruimte (zie elektromagnetische golven). In een diëlektricum is de elektrische verplaatsing evenredig met de veldsterkte, de evenredigheidsfactor heet diëlektriciteitsconstante.

< >