دی‌الکتریک

دی‌الکتریک، یک عایق الکتریکی است که می‌تواند با اعمال میدان الکتریکی، قطبیده شود. دی‌الکتریک ایده‌آل بار آزاد ندارد. هنگامی‌که یک دی‌الکتریک در میدان الکتریکی خارجی قرار می‌گیرد، بارهای آزاد القائی که در هادی‌ها به سوی سطح حرکت کرده و چگالی بار و میدان الکتریکی داخلی را صفر می‌کردند، دیگر وجود ندارند. اما چون دی‌الکتریک بار مقیّد دارد، نمی‌توان نتیجه گرفت که تأثیری بر میدان الکتریکی قرارگرفته در آن ندارند.

هادی‌ها از اتم‌هایی با هسته بار مثبت، و پیرامون آن الکترون‌هایی با بار منفی، تشکیل شده‌اند. اگرچه مولکول‌های دی‌الکتریک‌ها از نظر ماکروسکوپی خنثی هستند، حضور میدان الکتریکی خارجی باعث اِعمال نیرو بر بار شده، و در نتیجه بارهای مثبت و منفی در جهات مخالف کمی جابه‌جا می‌شوند. این جابه‌جایی اگر چه نسبت به ابعاد اتمی کوچک است بااین‌حال، دی‌الکتریک را قطبیده، و تولید دوقطبی‌های الکتریکی می‌کند. از آنجا که دوقطبی‌های الکتریکی دارای پتانسیل و شدت میدان الکتریکی غیرصفر هستند، دوقطبی‌های الکتریکی القاشده میدان الکتریکی را داخل و خارج دی‌الکتریک تغییر می‌دهند.

مولکول‌های بعضی از دی‌الکتریک‌ها، حتی در نبود میدان قطبندهٔ خارجی، گشتاور دوقطبی دائمی دارند. این مولکول‌ها معمولاً از دو یا چند اتم ناهمسان تشکیل شده و بر عکس مولکول‌های ناقطبیده که گشتاور دوقطبی دائمی ندارند، مولکول قطبیده نامیده می‌شوند. یک مثال، مولکول آب است که از دو اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن تشکیل می‌شود. اتم‌ها خود را چنان مرتب نمی‌کنند که مولکولی با گشتاور دوقطبی صفر به‌وجود آورند، یعنی اتم‌های هیدروژن، دقیقاً در طرف‌های قطری مقابل اتم‌های اکسیژن قرار نمی‌گیرند. گشتاورهای دوقطبی مولکول‌های قطبیده از مرتبه 10 کولن در متر هستند. در نبود میدان خارجی، تک‌تک دوقطبی‌های یک دی‌الکتریک قطبیده، به صورت اتفاقی پراکنده‌اند و گشتاور دوقطبی خالص از دیدگاه ماکروسکوپی به‌وجود نمی‌آورند. میدان الکتریکی اعمال‌شده، بر تک‌تک دوقطبی‌ها گشتاوری وارد نموده، می‌خواهد آن‌ها را مشابه حالت بالا هم‌راستا با میدان کند.

مثالی از دی‌الکتریک، مادهٔ عایقی است که بین صفحات فلزی یک خازن قرار می‌گیرد. قطبش این دی‌الکتریک با میدان الکتریکی اعمال‌شده، ظرفیت خازن را افزایش می‌دهد.