Izolant

Izolanty (dielektrika) sice nemají volné elektrony, které se mohly přemísťovat z jednoho místa na druhé, ale i tak mohou výrazně ovlivnit elektrostatické pole.

Atomy izolantu, který není umístěn v elektrostatickém poli, jsou symetricky uspořádané (viz obr. 11) a nejsou proto zdrojem vlastního elektrostatického pole. Jádra a hlavně elektrony v atomech nejsou pevně vázány. Vlivem vnějšího elektrostatického pole se mohou jak jádra, tak elektrony pohybovat. Tak se původně neutrální atomy (viz obr. 12) stávají elektrické dipóly.

Poznámka: Podstatně snadnější je pohyb elektronů, protože mají ve srovnání s jádrem výrazně menší hmotnost.

Dipólem se atom stává proto, že má smysl mluvit o dvou (di) pólech: kladném a záporném.

Mohou nastat tyto případy:

1. atomová (molekulová) polarizace dielektrika - právě popsaný jev, k němuž může dojít jak v atomech, tak v molekulách

2. orientační polarizace dielektrika - molekuly mnohých látek (voda, …) mají vlastnosti dipólu, i když se nenacházejí v elektrostatickém. poli. Dipóly jsou neuspořádané a navenek se neprojevují. V elektrostatickém poli se usměrní (srovnají) podle směru siločar.

Obr. 11	Obr. 12	Obr. 13

Vlivem elektrostatického pole se vytvoří dipóly, které připomínají polarizovaný atom (viz obr. 12), ale jsou tvořeny větším množstvím polarizovaných atomů. Tyto dipóly se v dielektriku ve vnějším poli uspořádají ve směru elektrické intenzity vnějšího pole (viz obr. 13). Uvnitř dielektrika se jejich silové působení vzájemně vykompenzuje, ale na okraji dielektrika ne. Vzniknou zde indukované náboje, které jsou vázané na dielektrikum: v místě, kde do dielektrika proniká intenzita , je záporný náboj, v místě, kde tato intenzita z dielektrika vychází, je náboj kladný.

Indukované náboje jsou vázány na dipóly a nelze je z dielektrika odvést.

Dielektrikum na obr. 13 tedy nelze rozdělit na dvě opačně nabité části. Rozdělením získáme dva kusy zase jen elektricky neutrálních dielektrik. V dielektriku totiž nedochází k pohybu (k přemístění) nábojů. Přemísťovat se mohou jen volné náboje, které v dielektriku nejsou!

Náboje vzniklé v důsledku polarizace dielektrika vytvářejí vnitřní elektrostatické pole s intenzitou , která míří proti intenzitě vnějšího pole, které polarizaci vyvolalo (viz obr. 13). Velikost výsledné intenzity je a má směr původní intenzity (vždy totiž je ).

Relativní permitivita dielektrika je dána vztahem ; . Vzhledem k tomu, že , je ( platí pro vakuum a přibližně pro vzduch). Kolem nabitého vodivého tělesa v dielektrickém prostředí vznikají vázané náboje opačného znaménka a intenzita okolo tělesa klesne oproti vakuu krát.

Skutečnost, že elektrostatické pole nemůže existovat ve vodivém prostředí, lze využít ke „stínění“ elektrostatického pole. Stačí prostor, který chceme odstínit, obklopit vodivým prostředím. Uvnitř takto vytvořené dutiny je elektrostatické pole nulové a indukční tok začíná a končí na povrchu vodiče.