Helyezzünk egy semleges, de vezető test közelébe egy elektromosan töltöttet! A töltött a semleges test minden protonjára és elektronjára erővel hat. A protonok a kristályrácsban kötöttek, ezért a helyükön maradnak, de mert a test vezető, a szabad elektronjai elmozdulnak. A test egyik vége ezért pozitív, a másik negatív lesz (9.kép). A test (bár összességében nincs töltése), elektromos kölcsönhatást mutat, kifelé nem semleges. A jelenséget villamos megosztásnak nevezzük. Ha eltávolítjuk a töltött testet, a megosztás megszűnik, az egyensúly visszaáll, a vezető test kifelé újra semlegesség válik. Az elektromos megosztással magyarázható a villámlás is.

90. ábra
A megosztó hatás megszűnése után
az elektronok visszaáramlanak a földbe

Megosztás szigetelő anyagokban

A szigetelőanyagokban nincsenek szabad töltéshordozók, de atomi illetve molekuláris szinten eleve dipólusok, vagy külső villamos tér hatására azzá tehetők. (90 ábra) Dipólus: pozitív és negatív töltés súlypontja nem esik egybe. Ezeknek a dipólusoknak külső tér hatására történő rendeződését nevezzük polarizációnak.

91. ábra

A rendeződött dipólusok erőtere ellentétes irányú a külső erőtérrel (91. ábra). A szigetelőanyagok belsejében tapasztalható eredő térerősség ezért kisebb, mint légüres térben.

92. ábra

Átütés, átütési szilárdság

Egy polarizált anyagban a térerősséget növelve a polarizáltság tovább fokozódik. Az elektron pályája egyre elnyújtottabb lesz, végül az elektron leszakad az atomról. Szabad töltéshordozó lesz, melyet a nagy térerősség felgyorsít. A száguldó elektron útja során ütközik erősen polarizálódott más atomokkal, így azok elektronja is szabaddá válik. A szabad töltéshordozók száma emiatt lavina-szerűen megnövekszik, és a szigetelő vezetővé válik. A folyamat egy kritikus térerősségnél és hirtelen (általában fény és hangtüneménnyel kísérve) következik be. A jelenséget átütésnek, azt a legnagyobb térerősséget pedig, amelynél a szigetelő még nem üt át, átütési szilárdságnak nevezzük.

Anyagok átütési szilárdsága
Anyag	E [ kV/cm ]
Levegő	21
Száraz papír	25-40
Titánoxid	20-100
Alumíniumoxid	100-150
Transzf. Olaj	80-200
PVC	100-300
Polietilén	200
Polisztirol	220-500

 

Dielektromos veszteség

A polarizációhoz energia szükséges, melyet az anyag a villamos térből vesz fel. A felvett energia a szigetelőanyagban elnyelődik és melegedést okoz, ezért polarizációs veszteségnek nevezzük.

Minden szigetelőanyag tartalmaz kevés szabad töltéshordozót, ezért kis mértékben vezet. Ez is veszteség, melyet átvezetésnek nevezünk. Az átvezetési és a polarizációs veszteség együtt a szigetelőanyag dielektromos vesztesége.

 

 

Piezovillamosság

Mechanikai deformáció (húzás, nyomás, hajlítás vagy csavarás) hatására az anyag polarizálódik. A polarizáció az anyag felszínén feszültséget hoz létre. Ez a piezovillamos jelenség (92. ábra).

A keletkezett feszültség arányos a deformációval, polaritását pedig a deformáció iránya határozza meg.

 

 

93. ábra
A piezovillamos anyagban deformáció hatására feszültség keletkezik

 

A legismertebb piezovillamos anyag a ferroelektromos Seignette só, de ilyen tulajdonságot mutat a kvarc (SiO₂) és sok ferroelektromos kerámia is.

A piezovillamos jelenség alapján működik sok jelátalakító (pl. a kristálymikrofon, a lemezjátszó hangszedője, hangszóró stb. 10. kép) és a gázgyújtó is. Mikrofonokban és hangszedőkben a parányi deformáció 1-1000 mV-os feszültséget kelt, míg a gázgyújtó hasáb formájú tömbjében keletkező feszültség elérheti a 40 kV-ot is.