מבודד לעומת דיאלקטרי
מבודד הוא חומר שאינו מאפשר זרימת זרם חשמלי בהשפעת שדה חשמלי. דיאלקטרי הוא חומר בעל תכונות בידוד, המקוטב בהשפעת שדה חשמלי.
עוד על Insulator
ההתנגדות לאלקטרוני הזרימה (או הזרם) של מבודד נובעת מהקשר הכימי של החומר. כמעט לכל המבודדים יש קשרים קוולנטיים חזקים בפנים, כך שהאלקטרונים קשורים בחוזקה לגרעין ומגבילים מאוד את ניידותם. אוויר, זכוכית, נייר, קרמיקה, אבוניט ופולימרים רבים אחרים הם מבודדים חשמליים.
בניגוד לשימוש במוליכים, מבודדים משמשים במצבים שבהם יש לעצור או להגביל את זרימת הזרם. חוטים מוליכים רבים מבודדים בחומר גמיש, כדי למנוע התחשמלות והפרעה לזרימת זרם אחרת ישירות. חומרי בסיס למעגלים מודפסים הם מבודדים, המאפשרים ליצור מגע מבוקר בין רכיבי המעגל הדיסקרטיים. מבנים תומכים עבור כבלי העברת הכוח, כגון תותב עשויים מקרמיקה. במקרים מסוימים, גזים משמשים כמבודד, הדוגמה הנפוצה ביותר היא כבלי הולכה בעלי הספק גבוה.
לכל מבודד יש את הגבולות שלו לעמוד בהפרש פוטנציאל על פני החומר, כאשר המתח מגיע למגביל את האופי ההתנגדות של המבודד נשבר, והזרם החשמלי מתחיל לזרום דרך החומר. הדוגמה הנפוצה ביותר היא ברק, שהוא התמוטטות חשמלית של אוויר עקב מתח עצום בענני רעמים.התמוטטות שבה מתרחשת התמוטטות החשמל דרך החומר ידועה בשם התמוטטות פנצ'ר. במקרים מסוימים, אוויר מחוץ למבודד מוצק עלול להיטען ולהתקלקל כדי להתנהל. תקלה כזו מכונה תקלות מתח הבזק.
עוד על דיאלקטריים
כאשר דיאלקטרי ממוקם בתוך שדה חשמלי, האלקטרונים תחת ההשפעה נעים ממצבי שיווי המשקל הממוצעים שלו ומתיישרים בצורה שתגיב לשדה החשמלי. אלקטרונים נמשכים לכיוון הפוטנציאל הגבוה יותר ומשאירים את החומר הדיאלקטרי מקוטב. מטענים חיוביים יחסית, הגרעינים, מופנים לכיוון הפוטנציאל התחתון. בגלל זה נוצר שדה חשמלי פנימי לכיוון המנוגד לכיוון השדה החיצוני. כתוצאה מכך חוזק שדה נטו נמוך יותר בתוך הדיאלקטרי מאשר בחוץ. לכן, ההבדל הפוטנציאלי בדיאלקטרי הוא גם נמוך.
תכונת הקיטוב הזו מתבטאת בכמות הנקראת קבוע דיאלקטרי. חומר בעל קבוע דיאלקטרי גבוה ידוע בשם דיאלקטרי, בעוד חומרים בעלי קבוע דיאלקטרי נמוך הם בדרך כלל מבודדים.
בעיקר דיאלקטריות משמשות בקבלים, אשר מגדילים את יכולתו של הקבל לאחסן מטען פני השטח, ומכאן נותנים קיבול גדול יותר. נבחרים לשם כך דיאלקטריים עמידים בפני יינון, כדי לאפשר מתחים גדולים יותר על פני אלקטרודות הקבלים. דיאלקטריים משמשים במהודים אלקטרוניים, המציגים תהודה בפס תדרים צר, באזור המיקרוגל.
מה ההבדל בין מבודדים ודיאלקטריים?
• מבודדים הם חומר עמיד בפני זרימת מטען חשמלי, בעוד שדיאלקטריים הם גם חומרים מבודדים בעלי תכונה מיוחדת של קיטוב.
• למבודדים יש קבוע דיאלקטרי נמוך, בעוד שלדיאלקטריים יש קבוע דיאלקטרי גבוה יחסית
• מבודדים משמשים למניעת זרימת מטען בעוד שדיאלקטריים משמשים לשיפור קיבולת אחסון המטען של קבלים.
