Substanțele (corpurile) cu conductibilitate electrică neglijabilă se numesc dielectrice sau izolatoare. Dielectricele sau non-conductoarele reprezintă o clasă mare de substanțe utilizate în inginerie electrică care este importantă în scopuri practice. Ele servesc la izolarea circuitelor electrice, precum și la informarea dispozitivelor electrice cu privire la proprietățile speciale care permit utilizarea mai completă a volumului și a greutății materialelor din care sunt fabricate. Substanțele din toate stările de agregare pot fi dielectrice: în gaz, lichid și solid. Ca dielectrică gazoasă, aerul, dioxidul de carbon și hidrogenul sunt utilizate în practică atât în stările normale cât și în cele comprimate. Toate aceste gaze au o rezistență aproape infinit de mare. Proprietățile electrice ale gazelor sunt izotrope. Dintre substanțe lichide, apă pură din punct de vedere chimic, multe substanțe organice, uleiuri naturale și artificiale (ulei transformator, sovol, etc.) posedă proprietăți dielectrice. Dielectricele lichide au și proprietăți izotrope. Calitățile izolatoare ridicate ale acestor substanțe depind de puritate.De exemplu, proprietățile izolatoare ale uleiului transformator sunt reduse atunci când umiditatea este absorbită din aer. Cele mai utilizate în practică sunt dielectricele solide. Acestea includ substanțe de origine anorganică (porțelan, cuarț, marmură, mica, sticlă etc.) și organice (hârtie, chihlimbar, cauciuc, diverse substanțe organice artificiale). Majoritatea acestor substanțe sunt caracterizate de calități electrice și mecanice ridicate și sunt utilizate pentru izolarea dispozitivelor electrice proiectate pentru uz interior și exterior. O serie de substanțe își păstrează proprietățile izolatoare ridicate nu numai la normal, dar și la temperaturi ridicate (siliciu, cuarț, compuși organosilici). Dielectricele solide și lichide au o anumită cantitate de electroni liberi, datorită căreia rezistivitatea unui dielectric bun este de aproximativ 1015 - 1016 ohm x m. În anumite condiții, în dielectrice, moleculele sunt împărțite în ioni (de exemplu, sub influența temperaturii ridicate sau într-un câmp puternic), în acest caz, dielectricele își pierd proprietățile izolatoare și devin conductoare. Dielectricele au proprietatea de a polariza și câmpul electrostatic poate dura mult timp în ele. O caracteristică distinctivă a tuturor dielectricelor este nu numai o mare rezistență la trecerea curentului electric, determinată de prezența în ele a unui număr mic de electroni care se mișcă liber pe tot parcursul dielectricului, ci și o schimbare a proprietăților lor sub influența unui câmp electric, care se numește polarizare. Polarizarea are un efect mare asupra câmpului electric într-un dielectric. Unul dintre principalele exemple de utilizare a dielectricelor în practica electrică este izolarea elementelor dispozitivelor electrice de la sol și una de cealaltă, astfel încât o descompunere a izolației perturbe funcționarea normală a instalațiilor electrice, conducând la accidente. Pentru a evita acest lucru, în proiectarea mașinilor și instalațiilor electrice, izolarea elementelor individuale este selectată astfel încât, pe de o parte, rezistența câmpului să nu depășească rezistența lor electrică nicăieri în dielectrice și, pe de altă parte, astfel încât izolarea să fie utilizată în părți individuale ale dispozitivelor cât mai mult posibil complet (fără stocuri excedentare). Pentru a face acest lucru, în primul rând, trebuie să știți cum este distribuit câmpul electric în dispozitiv. Apoi, selecția materialelor corespunzătoare și grosimea acestora pot rezolva în mod satisfăcător problema de mai sus Polarizare dielectrică Dacă un câmp electric este creat în vid, atunci mărimea și direcția vectorului de forță a câmpului la un moment dat depind doar de mărimea și locația încărcărilor care creează câmpul. Dacă câmpul este creat în orice dielectric, atunci în moleculele acestuia din urmă, au loc procese fizice care afectează câmpul electric. Sub acțiunea forțelor electrice ale câmpului, electronii în orbite sunt deplasați în direcția opusă câmpului. Drept urmare, moleculele anterior neutre devin dipoli cu sarcini egale ale nucleului și electronilor din orbite. Acest fenomen se numește polarizare dielectrică. Când câmpul dispare, deplasarea dispare și ea. Moleculele devin din nou neutre din punct de vedere electric. Molecule polarizate - dipolii își creează propriul câmp electric, a cărui direcție este opusă direcției câmpului principal (extern), astfel că câmpul suplimentar, atunci când este adăugat la cel principal, îl slăbește. Cu cât dielectricul este mai puternic polarizat, cu atât câmpul rezultat este mai slab, cu atât intensitatea acesteia este mai mică la fiecare punct pentru aceleași sarcini care creează câmpul principal și, prin urmare, constanta dielectrică a acestui dielectric este mai mare. Dacă dielectricul se află într-un câmp electric alternativ, atunci deplasarea electronilor devine de asemenea variabilă. Acest proces duce la creșterea mișcării particulelor și, în consecință, la încălzirea dielectricului. Cu cât câmpul electric se schimbă mai des, cu atât mai mult se încălzește dielectricul. În practică, acest fenomen este utilizat pentru încălzirea materialelor umede pentru a le usca sau pentru a obține reacții chimice care apar la temperaturi ridicate. Polare și nonpolare Cu toate că dielectricele practic nu conduc electricitate, cu toate acestea, sub influența unui câmp electric, își schimbă proprietățile. În funcție de structura moleculelor și de natura efectului câmpului electric asupra lor, dielectricele sunt împărțite în două tipuri: nepolare și polare . În dielectricele nepolare, dacă nu se află într-un câmp electric, electronii circulă pe orbitele având un centru care coincide cu centrul nucleului. Prin urmare, acțiunea acestor electroni poate fi considerată ca acțiunea sarcinilor negative situate în centrul nucleului. Deoarece centrii de acțiune a particulelor încărcate pozitiv protoni - sunt de asemenea concentrați în centrul nucleului, în spațiul exterior atomul este perceput ca fiind neutru electric. Când aceste substanțe sunt introduse în câmpul electrostatic, electronii sunt deplasați de forțele de câmp, iar centrele de acțiune ale electronilor și protonilor nu coincid. În spațiul exterior, atomul în acest caz este perceput ca un dipol, adică, ca un sistem cu două sarcini punctuale egale cu valori diferite -q și + q situate la o anumită distanță mică a, egală cu deplasarea centrului orbitei electronilor în raport cu centrul nucleului. Într-un astfel de sistem, o sarcină pozitivă este părtinitoare în direcția de forță a câmpului, o încărcare negativă în direcția opusă. Cu cât este mai mare forța externă a câmpului, cu atât este mai mare deplasarea relativă a sarcinilor în fiecare moleculă. Când câmpul dispare, electronii revin la stările lor originale de mișcare în raport cu nucleul atomic și dielectricul devine din nou neutru. Modificarea de mai sus a proprietăților unui dielectric sub influența unui câmp se numește polarizare electronică. În dielectricii polari, moleculele sunt dipoli. Fiind într-o mișcare termică haotică, momentul dipolului își schimbă constant poziția. Aceasta duce la compensarea câmpurilor dipol ale moleculelor individuale și la faptul că în afara dielectricului, când nu există câmp extern, un câmp macroscopic este absent. Când aceste substanțe sunt expuse unui câmp electrostatic extern, dipolii se vor roti și vor fi aranjați axial de-a lungul câmpului. Acest aranjament complet comandat va fi împiedicat de mișcarea termică. Cu o rezistență mică a câmpului, numai dipolii se rotesc cu un anumit unghi în direcția câmpului, care este determinat de echilibrul dintre acțiunea câmpului electric și efectul mișcării termice. Pe măsură ce intensitatea câmpului crește, rotația moleculelor și, în consecință, gradul de polarizare cresc. În astfel de cazuri, distanța a dintre sarcinile dipolilor este determinată de proiecția medie a axelor dipolilor pe direcția de rezistență a câmpului. Pe lângă acest tip de polarizare, care se numește polarizare orientativă, polarizarea electronilor apare și în aceste dielectrice datorită deplasării sarcinii Modelele de polarizare descrise mai sus sunt de bază pentru toate substanțele izolante: gazoase, lichide și solide. În dielectricele lichide și solide, în care distanța medie între molecule este mai mică decât în gaze, fenomenul de polarizare este complicat, deoarece pe lângă deplasarea centrului orbitei electronilor în raport cu nucleul sau rotirea dipolilor polari, se observă și interacțiunea dintre molecule. Deoarece atomii și moleculele individuale din masa dielectrică polarizează doar și nu se descompun în ioni încărcați pozitiv și negativ, sarcinile ambelor semne sunt egale în fiecare element al volumului dielectric polarizat. Prin urmare, dielectricul rămâne neutru electric în totalitate. O excepție sunt încărcările polilor moleculelor situate la suprafețele de delimitare ale dielectricului. Astfel de sarcini formează straturi subțiri încărcate pe aceste suprafețe. Într-un mediu omogen, fenomenul de polarizare poate fi reprezentat ca un aranjament armonios al dipolilor.