誘電体の強度とは
誘電体の強度とは、絶縁材料が本質的に耐えることができる最高の電場強度を定義します。これは、材料がその絶縁特性を失うことなく耐えることができる最大の電圧として測定されます。十分に強い電場の下では、絶縁体の絶縁特性が崩壊し、電荷の流れを許します。誘電体の強度は、材料を通して誘電体の崩壊を生じさせるのに必要な最大電圧として測定されます。乾燥空気の誘電体の強度は約3 MV/mです。材料の誘電体の強度は、温度、湿度、不純物や欠陥の存在などの要因によって変動することがあります。
誘電体の強度の測定
SI単位系では、誘電体の強度の単位はボルト毎メートル(V/m)です。ボルト毎センチメートル(V/cm)、メガボルト毎メートル(MV/m)などの関連単位も一般的です。この量は、温度、微量の不純物、金属電極の小さな不規則性など、制御が難しい他の要因によって大きく影響を受けます。このため、誘電体の強度についてはおおよその数値しか提供できません。
重要な材料の誘電体の強度
以下は、10種類の重要な誘電体のおおよその誘電体の強度（キロボルト毎ミリメートル、kV/mm）です：
空気 – 3 kV/mm
真空 – 20-150 kV/mm（真空のレベルによる）
ダイヤモンド – 1-2 MV/mm
ガラス – 0.01-1 MV/mm（タイプと品質による）
紙 – 5-50 kV/mm（厚さと品質による）
雲母（ミカ）- 10-200 kV/mm（タイプと品質による）
磁器 – 10-40 kV/mm
テフロン – 60-120 kV/mm
ポリエチレン – 15-50 kV/mm（密度と品質による）
PVC（ポリ塩化ビニル）- 40-50 kV/mm
これらの値は、温度、湿度、不純物や欠陥の存在などの要因によって材料の誘電体の強度が変動することがあるため、概算値として提供されます。また、破壊電圧は試験される材料の特定の形状と方向に依存することがあります。
コンデンサー内の誘電体
誘電体は多くの用途がありますが、最も重要な用途はコンデンサー内です。多くのコンデンサーでは、プレートの間に紙やプラスチックなどの絶縁材料があります。このような材料を誘電体と呼び、プレートの物理的な分離を維持するために使用されます。コンデンサーのプレートの間に固体誘電体を配置することは、三つの機能を果たします：
プレートの間の非常に小さい隔たりを実際の接触なしで維持する機械的問題を解決します。
誘電体を使用することで、コンデンサーのプレート間の可能な最大電位差を増加させます。
大きな電場にさらされた任意の絶縁材料は、部分的なイオン化を経験し、それを通して導電性を許します。これを誘電体の崩壊と呼びます。
空気の誘電体の強度は約3 kV/mmです。多くの誘電材料は、空気よりも強い電場に耐えることができます。したがって、誘電体を使用することで、コンデンサーはより高い電位差を維持し、より多くの電荷とエネルギーを蓄積することができます。
