dielektrikum

I enkelte stoffer er molekylene permanent polarisert eller polare. Molekylene i andre stoffer polariseres først når de blir påvirket av et elektrisk felt. Polare molekyler vil vanligvis peke i tilfeldige retninger, men kan orienteres i samme retning ved påvirkning av et ytre felt. Når molekylene har samme polarisasjonsretning, sier man at stoffet er polarisert. I et polarisert stoff vil elektriske krefter fra molekylene virke sammen og svekke det opprinnelige feltet i stoffet. Forholdet mellom feltstyrken som ville opptrådt i tomt rom og feltstyrken i dielektrikum kalles relativ permittivitet (dielektrisitetskonstant), en størrelse som brukes for å angi et stoffs dielektriske egenskaper. Størrelsen avhenger av stoffegenskaper som renhetsgrad, temperatur, mekaniske spenninger og trykk, og dessuten av frekvensen til det elektriske felt og, for krystallinske stoffer, av feltets retning i forhold til krystallaksene.

Når et stoff der molekylene er polare, påvirkes av et elektrisk felt, vil indre krefter mellom molekylene motvirke rotasjonen, og det avgis derfor energi i form av varme til stoffet når det polariseres (se høyfrekvensoppvarming). På den annen side vil varmebevegelsen i stoffet hindre en fullstendig polarisasjon og sørge for at stoffet depolariseres straks feltet tas bort. Enkelte sorter polare molekyler vil meget lett orientere seg etter hverandre. Stoff av slike molekyler har spesielt stor permittivitet og kalles paralektriske materialer.

Andre materialer har dielektriske egenskaper som minner om de magnetiske egenskapene i jern ved at en spontan elektrisk polarisering oppstår under en bestemt temperatur. Slike stoff kalles derfor ferroelektriske (se ferroelektriske materialer). Noen dielektrika, for eksempel harpiks, vil når de polariseres i flytende form og størkner før feltet fjernes, bli permanent polarisert. Varmebevegelsen er da ikke tilstrekkelig til å bryte bindingene mellom molekylene og depolarisere stoffet. Slike stoff kalles elektreter.

I alle dielektrika av polare molekyler vil orienteringen av molekylene ta en viss tid, stoffets relaksasjonstid, som kan variere fra en brøkdel av et sekund til noen tusen år. I løpet av denne tiden forandres permittiviteten, og det overføres energi fra feltet til stoffet. Anbringes et stoff med lang relaksasjonstid mellom platene på en kondensator, vil kapasitansen øke med tiden under oppladningen, og spenningen vil etter en plutselig oppladning synke langsomt uten at kondensatoren utlades. Omvendt vil den etter en plutselig utladning delvis opplades igjen av seg selv, i det ladningen som var bundet til det polariserte dielektrikum, frigjøres når polarisasjonen avtar.

I en vekselstrømskrets gjør den samme effekt seg gjeldende som en hysterese-effekt, en forsinket opp- og utladning av kondensatoren og et energitap som følge av denne hysterese. Ved dielektrisk tap i en kondensator forstår man summen av energitapet som skyldes hysterese og det som skyldes at det går strøm mellom platene fordi mellomrommet er fylt med et dielektrikum som ikke er noen fullkommen isolator.

Gjennomslagsfasthet er den feltstyrke som må til for å få merkbar ladningstransport gjennom stoffet. Dette oppstår når elektroner som frigjøres fra sitt molekyl, blir så sterkt akselerert i feltet at de kan slå løs nye elektroner og derved utløse et elektronskred eller et gnistoverslag gjennom dielektrikum. I faste dielektrika kan slike overslag føre til permanent skade ved at det dannes ledende kanaler gjennom isolasjonsmaterialet.