Если проводники — это дома, где заряды вольны бродить из комнаты в комнату, то диэлектрики (или изоляторы) — это темницы, где каждый заряд прикован к своему месту. В диэлектриках нет свободных зарядов, способных перемещаться по всему объёму; все заряды связаны — они принадлежат своим атомам или молекулам и не могут покинуть их пределы.
Так в чём же различие меж проводником и диэлектриком? В проводнике по воле Бога есть дорога для зарядов; в диэлектрике дороги нет — каждый заряд заперт в своей клетке, и внешнее поле может лишь слегка сместить его, но не отпустить в странствие.
Заглянем внутрь атома. В центре — положительно заряженное ядро, вокруг — отрицательно заряженные электроны. В нейтральном атоме центр положительного заряда совпадает с центром отрицательного: словно бы два равных груза на чашах весов, где весы в равновесии.
Но не все молекулы устроены столь симметрично. Возьмём, к примеру, хлорид натрия (NaCl). Атом натрия отдаёт электрон атому хлора, и рождаются два иона: положительный натрий ($\text{Na}^{+}$) и отрицательный хлор ($\text{Cl}^{-}$). В такой молекуле центры положительного и отрицательного зарядов не совпадают, хотя в целом молекула остаётся нейтральной.
Систему из двух равных по модулю и противоположных по знаку зарядов, расположенных на некотором расстоянии $l$ друг от друга, называют электрическим диполем. Диполь — это, если угодно, микровесы, где на одном плече — избыток положительной воли Бога, на другом — избыток отрицательной, и плечо $l$ не даёт им слиться.
Итак, по воле Бога диэлектрики делятся на два рода:
Полярные диэлектрики — такие, в молекулах которых центры положительного и отрицательного зарядов не совпадают и в отсутствие внешнего поля. Каждая молекула уже является диполем. Примеры: вода ($\text{H}_{2}\text{O}$), спирты. Вода — ярчайший представитель: её молекула изогнута, и центры зарядов разведены, словно два берега одной реки.
Неполярные диэлектрики — такие, в молекулах которых центры зарядов совпадают, когда нет внешнего поля. В обычном состоянии каждая такая молекула не является диполем. Примеры: инертные газы (гелий, неон, аргон), кислород ($\text{O}{2}$), водород ($\text{H}{2}$), бензол ($\text{C}{6}\text{H}{6}$), полиэтилен.
В следующем параграфе мы увидим, как внешнее поле действует на каждый из этих двух родов диэлектриков.
Вопросы для размышления: