Dielektrikum

Dielektrikum, Bezeichnung für Substanzen, die Elektrizität nur schwach oder wie im Falle von Isolatoren (Nichtleiter) gar nicht weiterleiten. Im Gegensatz dazu haben elektrisch leitende Substanzen diese Eigenschaft nicht. Zwei unterschiedlich elektrisch geladene Körper, die auf beiden Seiten eines Glasstückes (eines Dielektrikums) angebracht werden, ziehen sich gegenseitig an. Wenn jedoch ein Stück Kupfer (ein Leiter) zwischen die beiden Körper gebracht wird, sorgt das leitende Kupfer für einen Ausgleich der Ladungen.

In den meisten Fällen erhält ein Dielektrikum seine Eigenschaften durch Polarisation. Wenn ein Dielektrikum in ein elektrisches Feld gebracht wird, richten sich die im Dielektrikum enthaltenen Dipole nach dem Feld aus. Unter Dipol versteht man allgemein die Anordnung zweier entgegengesetzter Ladungen – z. B. ein Molekül mit einem elektrisch positiven und elektrisch negativen Ende. Aufgrund dieser Polarisation steht das Dielektrikum unter Spannung und speichert Energie, die wieder abgegeben werden kann, sobald das elektrische Feld entfernt wird. Die Polarisation eines Dielektrikums ähnelt der Polarisation bei der Magnetisierung eines Eisenstücks (siehe Magnetismus). Wie bei einem Magneten bleibt ein Teil der Polarisation erhalten, wenn die Polarisierungskraft entfernt wird. Ein Dielektrikum aus einer Wachsplatte, die unter elektrischer Spannung gehärtet wurde, bewahrt seine Polarisation über Jahre hinweg. Ein solches Dielektrikum wird als Elektret bezeichnet.

Die Fähigkeit eines Dielektrikums, Energie zu speichern, wird im Vergleich zum Vakuum ausgedrückt. Bei dieser Dielektrizitätskonstante wurde der Wert für Vakuum als eins festgelegt. Die Werte dieser Konstante variieren von etwas über eins für Luft bis über 100 für bestimmte Keramiksorten (z. B. Bariumtitanat = 109, Ferroelektrika bis 12 000). Quarzglas, Glimmer, Porzellan und einige chlorierte bzw. nichtchlorierte Aromaten haben Konstanten im Bereich von zwei bis neun. Die Fähigkeit eines Dielektrikums, elektrischen Feldern ohne Verlust ihrer isolierenden Eigenschaft standzuhalten, wird als Durchschlagsfestigkeit bezeichnet. Ein gutes Dielektrikum muss einen Großteil seiner gespeicherten Energie abgeben, wenn das elektrische Feld umgekehrt wird. Der Anteil, der bei der so genannten elektrischen Friktion verloren geht, wird Leistungsfaktor des Dielektrikums genannt. Besonders Dielektrika mit einer hohen Dielektrizitätskonstanten sind in allen Zweigen der Elektrotechnik weit verbreitet, da sie zur Erhöhung der Leistungsfähigkeit von Kondensatoren beitragen. Siehe Isolator