A2C - Salerno

I campi elettrici sono in grado di propagarsi sia nel vuoto che nella materia. Non solo i materiali conduttori ma anche i dielettrici interagiscono con i campi elettrici. Per dielettrico, o isolante elettrico, si intende un materiale incapace di condurre la corrente elettrica. A differenza dei conduttori, nei dielettrici non esistono cariche elettriche libere a causa dell'elevata energia necessaria per far passare gli elettroni dalla banda di valenza alla banda di conduzione.

Solitamente, il campo elettrico non riesce a fornire tale energia e nei dielettrici risulta impossibile il passaggio di correnti come invece avviene nei conduttori. Ciò non significa però che un dielettrico non risenta dell'esposizione a campi elettrici, anzi.
Gli atomi e le molecole che formano il dielettrico si comportano come tanti dipoli microscopici, che si polarizzano, ossia si orientano, in seguito all'applicazione di un campo elettrico esterno.

Tale effetto microscopico può essere descritto in forma macroscopica mediante un vettore indicato con la lettera P e detto vettore di polarizzazione, oppure vettore intensità di polarizzazione.
In altri termini, un campo elettrico induce nel dielettrico una polarizzazione del dielettrico stesso descrivibile con il vettore P. Tale fenomeno è noto come induzione elettrica, ed è descritto dal vettore D, noto appunto come induzione elettrica. In un qualunque punto del materiale dielettrico sottoposto all'azione di un campo elettrico esterno, si ha che:

D = ε0 E + P

dove ε0 è la costante dielettrica del vuoto.

La maggior parte dei materiali isolanti può essere considerata come un dielettrico lineare, omogeno ed isotropo.
In questo caso i vettori D ed E diventano praticamente uguali a meno di una costante ε:

D = ε E = ε0 εr E

Dove ε è la costante dielettrica assoluta del mezzo ed εr è detta costante dielettrica relativa, una costante numerica pura che dipende dal materiale.
Le 3 costanti sono legate da una relazione semplice:

ε = ε0  εr

Tenendo conto di queste relazioni, l'equazione D = ε0  E + P si può riscrivere in funzione del vettore P e si ha:

P = (εr - 1) ε0 E

Il termine fra parentesi (εr - 1) viene anche indicato con la lettera greca χ ed è detto suscettività elettrica.
La suscettività elettrica di un materiale dielettrico esprime l'attitudine di quest'ultimo a polarizzarsi in presenza di campi elettrici esterni.

I materiali dielettrici, grazie alle loro proprietà, trovano largo impiego in elettronica ed elettrotecnica, specie nella realizzazione dei condensatori

Si ringrazia il Dott. Luigi Rescigno per il supporto scientifico.