Dielettrico

Dielettrico Sostanza che non conduce elettricità e che può essere sede di un campo elettrostatico. Il comportamento dei dielettrici – detti anche isolanti - è opposto a quello dei conduttori: se si collocano due corpi di carica opposta alle estremità di una barretta di materiale dielettrico – ad esempio di vetro – insorge un campo elettrico lungo la barretta; al contrario, se tra le due cariche viene posto un materiale conduttore, la carica fluisce attraverso di esso e il campo elettrico si annulla dopo pochi istanti.

Il comportamento dei materiali dielettrici dipende dalla particolare configurazione elettronica che li caratterizza. Nell’atomo o nella molecola di una sostanza dielettrica, infatti, gli elettroni dell’orbitale più esterno sono saldamente legati al nucleo e non facilmente asportabili. In presenza di un campo esterno, quindi, non succede come nei metalli, che gli elettroni più esterni si liberino dalle rispettive molecole e si muovano in direzione delle zone a potenziale maggiore, ma si verifica il fenomeno della polarizzazione.

Quando un materiale dielettrico viene sottoposto all’azione di un campo elettrico, gli elettroni e i protoni degli atomi che lo costituiscono si orientano nella direzione del campo, provocando in alcuni casi una deformazione molecolare: la nube elettronica tende a spostarsi verso le zone del campo a potenziale maggiore, mentre il nucleo rimane dalla parte rivolta verso il potenziale minore. Ogni molecola del materiale assume così tutte le caratteristiche di un dipolo.

Un dielettrico polarizzato immagazzina una quantità di energia che si rende disponibile quando il campo elettrico esterno viene rimosso. Talvolta il dielettrico può conservare uno stato di polarizzazione residua anche dopo la rimozione del campo polarizzante. Ad esempio, un pezzo di cera raffreddatosi durante l'applicazione di un campo elettrico può conservare il suo stato di polarizzazione per anni. Questo tipo di dielettrici prende il nome di elettreti.

L'efficienza di un dielettrico viene valutata sulla base della sua capacità di immagazzinare energia rispetto al vuoto; un buon dielettrico deve inoltre liberare una rilevante percentuale dell'energia immagazzinata quando il verso del campo polarizzante viene invertito. Le caratteristiche di un dielettrico sono espresse da una costante, detta costante dielettrica relativa, definita come il rapporto tra la costante dielettrica assoluta del materiale e la costante dielettrica assoluta del vuoto. Essa vale quindi 1 per il vuoto e poco più di 1 per l'aria; le ceramiche contenenti ossido di titanio hanno costante dielettrica relativa molto elevata; il vetro, la mica, la porcellana e gli oli minerali, spesso usati come dielettrici, hanno invece costanti che variano tra 2 e 9.

I dielettrici vengono impiegati soprattutto per aumentare l'efficienza dei condensatori. Vedi Isolamento.