Jetez un œil à cette toilette en céramique ou à ce lavabo dans votre salle de bain. Probablement pas, mais c'est parce que ce matériau a une propriété qui est souvent négligée. C'est un diélectrique, c'est-à-dire une substance qui est un mauvais conducteur d'électricité, mais un bon moyen de stockage électrique. Que nous parlions de céramique, de verre, d'air ou même de vide (un autre bon diélectrique), les scientifiques utilisent ce qu'on appelle la constante diélectrique, qui est le rapport de la permittivité d'une substance à la permittivité de l'espace libre. Ou, en termes simples, le rapport de la quantité d'énergie électrique stockée dans un matériau par une tension appliquée, par rapport à celle stockée dans le vide.
Confus? Eh bien, peut-être qu'une petite explication est nécessaire pour dissiper certains des obstacles techniques à la compréhension. Tout d'abord, un diélectrique est défini comme un matériau isolant ou un très mauvais conducteur de courant électrique. Lorsque les diélectriques sont placés dans un champ électrique, pratiquement aucun courant n'y circule car, contrairement aux métaux, ils n'ont pas d'électrons libres ou libres qui peuvent dériver à travers le matériau. Au lieu de cela, la polarisation électrique se produit, où les charges positives à l'intérieur du diélectrique sont déplacées minutieusement dans la direction du champ électrique, et les charges négatives sont déplacées minutieusement dans la direction opposée au champ électrique. Cette légère séparation de charge, ou polarisation, réduit le champ électrique à l'intérieur du diélectrique lui-même. Cette propriété, comme déjà mentionné, en fait un mauvais conducteur, mais un bon support de stockage.
En pratique, la plupart des matériaux diélectriques sont solides. Mais, comme déjà mentionné, l'air sec est également diélectrique, tout comme la plupart des gaz purs et secs tels que l'hélium et l'azote. Ceux-ci ont une faible constante diélectrique, alors que des choses comme les oxydes métalliques ont une constante élevée. Les matériaux à constantes diélectriques modérées comprennent la céramique, l'eau distillée, le papier, le mica, le polyéthylène et le verre. À mesure que la constante diélectrique augmente, la densité de flux électrique augmente (la quantité totale de charge électrique par zone), mais seulement si tous les autres facteurs restent inchangés. Ceci permet à son tour à des objets d'une taille donnée, tels que des ensembles de plaques métalliques, de maintenir leur charge électrique pendant de longues périodes de temps et / ou de contenir de grandes quantités de charge.
Du fait qu'ils constituent un bon matériau isolant (ou diélectrique), les oxydes métalliques, l'air sec et le vide sont souvent utilisés dans la construction de condensateurs à haute énergie ainsi que de lignes de transmission radiofréquence, où l'énergie électrique est stockée aux radiofréquences.
Nous avons écrit de nombreux articles sur la constante diélectrique pour Space Magazine. Voici un article sur le fonctionnement des micro-ondes, et voici un article sur le test de table de la relativité générale.
Si vous souhaitez plus d'informations sur la constante diélectrique, consultez ces articles de Hyperphysics et Web Physics.
Nous avons également enregistré un épisode entier d'Astronomy Cast consacré à l'électromagnétisme. Écoutez ici, épisode 103: Électromagnétisme.
Sources:
http://en.wikipedia.org/wiki/Dielectric
http://en.wikipedia.org/wiki/Relative_permittivity
http://en.wikipedia.org/wiki/Flux
http://en.wikipedia.org/wiki/Electrostatic
http://www.britannica.com/EBchecked/topic/162637/dielectric-constant
http://searchcio-midmarket.techtarget.com/sDefinition/0,,sid183_gci546287,00.html
http://www.britannica.com/EBchecked/topic/162630/dielectric
