استقامت دی الکتریک

{dielectric strength} [فیزیک] بالاترین ولتاژی که یک مادۀ دی الکتریکی پیش از فروشکست می تواند تحمل کند متـ. استقامت الکتریکی electric strength

در فیزیک، اصطلاح استقامت دی الکتریک به معنای زیر است:
• برای یک ماده عایق ساز الکتریکی خالص، حداکثر میدان الکتریکی که ماده در شرایط ایده آل می تواند تاب آورد بدون اینکه دچار شکست الکتریکی و رسانشی الکتریکی شود ( یعنی بدون از بین رفتن ویژگی های عایق سازی آن ).
• برای یک قطعه خاص از مواد دی الکتریک و محل قرارگیری الکترودها، حداقل میدان الکتریکی اعمال شده ( یعنی ولتاژ اعمال شده تقسیم بر فاصله جداسازی الکترود ) که منجر به شکست می شود. این مفهوم ولتاژ شکست است.
جریان الکتریکی شارش الکتریکی ذرات باردار در یک ماده ناشی از میدان الکتریکی است. ذرات باردار متحرک که مسئول جریان الکتریکی هستند، حامل های بار نامیده می شوند. در مواد مختلف ذرات مختلف به عنوان حامل بار عمل می کنند: در فلزات و سایر جامدات برخی از الکترونهای خارجی هر اتم ( الکترون های رسانا ) قادر به حرکت در پیرامون مواد هستند. در الکترولیتها و پلاسما یونها هستند، اتم ها یا مولکولهای دارای بار الکتریکی و الکترون ها هستند. ماده ای که دارای غلظت بالایی از حامل های بار در دسترس برای رسانش باشد، جریان بزرگی را با میدان الکتریکی معین ایجاد شده توسط ولتاژ مشخصی که از طریق آن اعمال می شود، هدایت می کند و بنابراین مقاومت الکتریکی کمی دارد. این یک رسانای الکتریکی نامیده می شود. ماده ای که حامل های بار کمی داشته باشند، جریان بسیار کمی را با یک میدان الکتریکی مشخص هدایت می کند و از مقاومت بالایی برخوردار است. این نارسانای الکتریکی نامیده می شود.
• با افزایش ضخامت نمونه کاهش می یابد. ( «نقایص» زیر را ببنید )
• با افزایش دمای کاری کاهش می یابد.
• با افزایش فرکانس کاهش می یابد.
• برای گازها ( به عنوان مثال نیتروژن، هگزا فلوراید گوگرد ) با افزایش رطوبت به طور معمول کاهش می یابد زیرا یون های موجود در آب می توانند کانال های رسانایی ایجاد کنند.
• برای گازها مطابق قانون پاشن با فشار افزایش می یابد
• برای هوا، استقامت دی الکتریک با افزایش رطوبت مطلق کمی افزایش می یابد اما با افزایش رطوبت نسبی کاهش می یابد
استقامت دی الکتریک ( در مگاولت بر متر ( MV/m )، یا 6 10⋅ ولت/ متر ) از مواد مختلف متداول هستند:
در SI، واحد استقامت دی الکتریک ولت بر متر ( V/m ) است. همچنین مشاهده واحدهای مرتبط مانند ولت بر سانتی متر ( V/cm )، مگاولت بر متر ( MV/m ) و غیره معمول است.

💡 جرقه الکتریکی یا قوس الکتریکی پدیده‌ای است که بر اثر یونیزاسیون هوا یا گازهای دیگر در حد فاصل میان دو الکترود یا دو نقطه ایجاد شده و تخلیه ناگهانی الکتریکی را به وجود می‌آورد. (مانند آذرخش یا جرقه در شمع خودرو) در واقع هنگامی که شدت میدان الکتریکی در حد فاصل میان دو نقطه به اندازه کافی بزرگ باشد، به‌طوری که موجب یونش هوا شود، یک کانال هدایت الکتریکی یونیزه از طریق هوا یا گازهای دیگر یا مخلوط گازها را ایجاد می‌کند که منجر به عبور جریان الکتریکی به صورت جرقه یا قوس الکتریکی از میان آن دو نقطه خواهد شد. گذر ناگهانی هوا یا یک گاز از حالت نارسانا به حالت رسانا، انتشار مختصری از نور و صدای کوبیده شدن یا ترک خوردگی ایجاد می‌کند. هنگامی که جرقه الکتریکی به‌وجود می‌آید از لحاظ فیزیکی ویژگی عایقی یا استقامت دی الکتریک یا در واقع مقاومت عایقی هوا یا هر گاز دیگر در هم شکسته و به اصطلاح شکست عایقی روی داده‌است. برای ایجاد شکست عایقی در هوا شدت میدان الکتریکی یا در واقع گرادیان ولتاژ در سطح دریا باید به ۳۰ کیلوولت بر سانتیمترمربع برسد. البته تجربه نشان می‌دهد که این مقدار بستگی به عواملی مانند نم نسبی یا رطوبت، فشار جوّ، شکل الکترودها (سوزنی بودن، صفحه بودن یا نیم کره ای شکل بودن) و فاصله متناظر بین الکترودها و حتّی شکل موج پتانسیل الکتریکی اعمال شده (سینوسی یا کسینوسی یا مربعی بودن) بین دو نقطه خواهد داشت. مایکل فاراده این پدیده را به عنوان «درخشش زیبای نور که در تخلیه الکتریسیته معمولی شرکت می‌کند» توصیف کرد.