Диелектрици / Изолатори

Диелектрика е не-проводим материал, който има уникалната способност да предотвратява електрическата проводимост, но в същото време е способен да абсорбира електричен заряд. Наистина, той ще носи абсорбирания заряд докато се достигне степента на насищане, и тогава, ако енергийният му източник е все още свързан и опитващ се да вкара повече електричество в него, ще настъпи срив, който ще доведе до създаването на път/проход през който електричния заряд ще се изпразни. Този феномен, наречен диелектричен срив със сигурност може да се предотврати, защото след настъпването на срива солидният материал става неизползваем. Ако въпреки това, преди да настъпи срива, когато заряда се акумулира в диелектрика и достига точката на засищане и достигне нива на волтаж по-големи от волтажа на зареждащата се електрическа верига, тогава волтажа на диелектрика ще се самоизпразни (също като при късо съединение – много бурно) обратно през енергийния източник.

От ранните дни на електрониката откриватели като Фарадей, Максуел, и Лорд Келвин откриват, че диелектриците не просто изолират; и че дори  простия Leyden кондензатор (Leyden jar condenser) задържа значително повече електричество, отколкото плосък-лист кондензатор с въздух между листата – това е така защото той има диелектрика стъкло между електродите си. Открито е, че диелектриците проявяват т.нар. ‘еластичен стрес’, който позволява на структурата му да абсорбира необикновени количества заряд.

Томас Таунсенд Браун, пионерът в областта на електрокинетиката, или както той я нарича ‘електрогравитационен’ ефект, открива че някои диелектрици се представят много по-добре, когато са заредени на бавен темп на осцилиране отколкото други* и той е бил човека, който първоначално създава, през 1958, науката за ‘употреба’ на изолиращи материали с частици, които имат висока маса (частиците с висока атомна маса, които той е използвaл са били оловни оксидни гранули) за усилване на абсорбацията на електрически заряд от диелектрика. За да разберем как се случва това, можем да си представим, че такива частици създават ‘интерфейсове’ (‘interfaces’) с основната структура на диелектрика, и че противоположно поляризираните частици се акумулират на всяка страна на тези ‘интерференции’, тогава това, което Браун е изобретил е бил клъстър от мини  capacitors, които са държани в диелектрично тяло (като самото то е било свързано във проводник).

[* Бележка: TT Браун е бил първият, който е патентовал тази идея през 1928 (British 300,311), и в Американския си патент 1,974,483 of 1934 той е писал за кинетичната реакция, която е открил, "Ясно е след разсъждение върху фигурите, че какъвто и да е тип диелектрик поставен под условията разкрити тук, произвежда едновременно директни и реактивни сили както е показано. Тези сили, въпреки това, са различни при диелектрици с различни физични характеристики и грубо казано са пропорционални на масивността."

И наистина, неговите изследвания в ‘масивността’ са били ключовият елемент от работата на Браун през 50-те години. Той е искал да продължи работата си с К.Ф.Бръш, физик, който е открил някои аномалии между масата и гравитацията в някои материали, и е заключил че:

"степента на масата към теглото не е еднаква при всички видове материя, както се предполагаше, и показателя маса-тегло не е константна величина дори при еднакви видове материя."

(За изследванията на Brush виж Proc. Amer. Philosophical Soc. Том LIII (1914) стр118; Том LX (1921) стр43; Том LXI (1922) стр167; Том LXII (1923) стр75; Том LXIII (1924) стр57; Том LXIV (1925) стр36; Vol LXV (1926) стр207; Том LXVII (1928) стр105; Том LXVIII (1929) стр55. Журнал на Института Франклин Том. 206 (1928) стр143. Физичен Преглед Том 31 (1928) стр 1113 (увод); Том 35 (1930) стр296 (увод); Том 37 (1931) стр460 (увод); Том 38 (1931) стр1920 (увод) ).

Както може да бъде видяно от неговите изследвания документирани в "Програмата за Космически Кораб" (c. 1955) и в документите му относно Електрохидродинамиката (1960) Браун е предложил да се проведе обширно изследване върху електрогравитационните ефекти на различни диелектрици и отбелязъл бъдещото производство на супер-леки пластове с висока-маса служещи за авиационни метални продукти. (виж Семейния сайт на ТТ Браун).

За съжаление, Браун е писал много рядко за научни журнали – той има една статия относно неговия ‘гравитатор’ публикувана в журнала "Наука и Изобретения" от Август 1929, (преиздадена в списание “Nexus" през Август-Септ. 2000 стр. 45), но нито едно от откритията му са били наистина обяснение в пълните си детайли, въпреки че използването на диелектриците може да бъде открито в неговия US патент 3,187,206 (виж страницата за Електрокинетици).]

Абсорбиране на диелектрика се получава, когато към диелектрика има приложен ток, който поляризира структурата на молекулярния интерфейс на позитивен и негативен заряд, но когато приложения ток се намали до нула, носеният заряд се движи много бавно, и така че когато дойде следващия ‘пулс’ от електрически заряд той се наслагва върху предишния непреместен заряд, и така нататък, откъдето следва акумулативния ефект, който се носи при помпенето на повече заряд. (виж Диелектрици П. Дж. Харъп (1972) стр71; Електростатици – И приложенията им А. Д. Муур (1973) стр122; Р. Кохлраух Ann. Phys. Том 91 (1854) стр56-82, стр179-214.)

Сега диелектриците се подразделят на притежаващи не-полярни, полярни, параелектрични, и фероелектрични (желязоелектрични) характеристики и се знае много по-добре как се държат различните електрици при различни радио и по-високи честоти (как тяхната диелектрична константа може да се промени от тези честоти).

Patrick Flanagan, който е бил физик е работел с НАСА по космическата програма Gemini и американската флота, имала голям респект към откритията на TT Brown и, наистина, той също е използвал материали покрити с олово за създаване на високо енергиен ефект на “електронна каскада” в неговия Генератор на електронно поле (US патент 4,743,275 (Май 10, 1988)). Flanagan по-нататък открива, че ако покритието е било направено с парамагнитни гранули (на силиконов карбид), тогава ефекта на електронното поле на диелектрика се увеличава многократно.

Може би ако диелектрика е покрит с парамагнитни частици, as in the process of adding антимон или фосфор (neg-dopants) или добавянето на индий или бор (as pos-dopants) към изолиращите материали, така че да се направят полупроводници за увеличаване на ефективността им ("Разбиране на Микровълните" Алън У. Скот (1993) стр138).

Съединяващият ефект на проводниковия интерфейс в диелектрика може да бъде увеличен чрез добавянето на частици носещи свободен-електрон в силно магнитно поле (или като електрик в силно магнитно поле), така че частиците да бъдат подредени в паралелни пластове, като в микроскопичната решетка на кварца, или като в производствения процес използвн за направата на изкуствени диелектрици, където на макро ниво, сферите или пръчките са конфигурирани в диелектричната структура и разделени с микровълнови широчини (така че да се усилят специфичните осцилации) (Виж "Metallic Delay Lens" от У. Е. Кок в "Bell System Tech Jrnl." (Яну 1948) том 27 стр58-82; "Антени" от Джон Д. Краус (1988) p670) (и виж бележка 40).