Вещества (тела) с очень малой электропроводностью (практически несущественной), называются диэлектриками (изоляторами). К диэлектрикам принадлежат газы, некоторая часть жидкостей (как правило это минеральные масла, лаки) и почти все твёрдые материалы, за исключением металлов (которые все обладают разной электропроводностью) и угля (графита).

Однако же, в некоторых случаях в диэлектриках начинается расщепление молекул на ионы (например, под воздействием высокой температуры или в сильном электрическом поле), и тогда диэлектрики теряют свои изолирующие свойства и превращаются в проводники.

Диэлектрики имеют свойство поляризоваться и в них возможно длительное существование электростатического поля.

Поляризация диэлектриков

Если электрическое поле создаётся в вакууме, то величина и направление вектора напряженности поля в данной точке зависят только от величины и места расположения зарядов, создающих поле. Если же поле создается в каком-либо диэлектрике, то в молекулах данного диэлектрика идут физические процессы, которые оказывают влияние на воздействующее электрическое поле.

Под воздействием сил электрического поля электроны на орбитах смещаются в направлении, противоположном направлению воздействующего поля. В результате этого те молекулы, которые ранее были нейтральными, становятся диполями с равными зарядами ядра и электронов на орбитах. Это явление называется поляризацией диэлектрика. При исчезновении поля пропадает и смещение. Молекулы вновь становятся электрически нейтральными.

Поляризованные молекулы — диполи, создают своё электрическое поле, направление которого противоположно направлению основного (внешнего) воздействующего поля, поэтому добавочное поле, складываясь с основным, ослабляет его.

Соответственно, чем сильнее поляризуется диэлектрик, тем слабее будет результирующее поле, и тем меньше становится его напряжённость в каждой точке при тех же зарядах, которые создают основное поле, а следовательно, диэлектрическая проницаемость такого диэлектрика выше.

Когда диэлектрик находится в переменном электрическом поле, тогда и смещение электронов становится тоже переменным. Такой процесс приводит к усилению движения частиц и, соответственно, к нагреву диэлектрика.

И чем чаще изменяется электрическое поле, тем сильнее будет нагреваться диэлектрик. На практике это явление используется для нагрева мокрых (влажных, сырых) материалов с целью их просушки или получения химических реакций, которые происходят при повышенной температуре.

Пробивная напряженность диэлектриков

В нормальных условиях диэлектрик обладает совсем незначительной электропроводностью. Это полезное свойство сохраняется, пока напряженность электрического поля не увеличится до некоторого критического значения. Это значение у каждого диэлектрика своё.

В сильном электрическом поле происходит расщепление молекул диэлектрика на ионы и тело, которое в слабом поле было диэлектриком, становится проводником.

Напряженность электрического поля, при достижении которой начинается ионизация молекул диэлектрика, называется пробивной напряженностью (электрической прочностью) диэлектрика.

Величина напряженности электрического поля, которая допускается в диэлектрике при его использовании в электрических установках, называется допустимой напряженностью. Допустимая напряженность, как правило, в несколько раз меньше пробивной. Отношение пробивной напряженности к допустимой определяет запас прочности диэлектрика.

Лучшими изоляторами (диэлектриками) являются вакуум и газы, особенно при высоком давлении.

Надо сказать, что у газов и жидких диэлектриков изолирующие свойства восстанавливаются при уменьшении напряженности поля до величины, меньшей пробивной напряженности данного диэлектрика.

В таблице ниже указаны значения пробивной напряженности (при нормальных условиях и в однородном постоянном ноле) наиболее распространенных диэлектриков (некоторых).

Значения пробивной напряженности диэлектриков