Согласно зонной теории твердого тела диэлектрики - это вещества, у которых запрещенная зона настолько велика, что в нормальных условиях электропроводность в них отсутствует.
По назначению диэлектрические материалы можно разделить на электроизоляционные материалы и активные диэлектрики.
По агрегатному состоянию диэлектрические материалы подразделяют на твердые, жидкие и газообразные.
Особую группу составляют твердеющие материалы, которые в исходном состоянии являются жидкостями, а в процессе изготовления изоляции отверждаются и в период эксплуатации представляют собой твердые вещества, например компаунды, клеи, лаки и эмали.
По химической основе диэлектрические материалы подразделяют на органические и неорганические.
Для оценки эксплуатационных свойств диэлектриков и возможных областей их применения необходимо изучить физические явления, которые происходят в материалах при воздействии на них электромагнитного поля, и определить основные электрические, механические, тепловые, влажностные и физико-химические свойства. Рассмотрим только электрические свойства диэлектриков.
К электрическим свойствам диэлектриков относят поляризацию, электропроводность, диэлектрические потери и пробой.
Поляризация диэлектриков. Диэлектрик, помещенный между электродами, к которым подводится электрическое напряжение, поляризуется.
Поляризация - это процесс, состоящий в ограниченном смещении или ориентации связанных зарядов в диэлектрике при воздействии на него электрического поля.
В любом веществе, в том числе и в диэлектрике, независимо от наличия или отсутствия в нем свободных электрических зарядов всегда имеются связанные заряды: электроны оболочек атомов, атомные ядра, ионы. Под действием внешнего электрического поля связанные электрические заряды в диэлектрике смещаются со своих равновесных положений: положительные в направлении вектора напряженности поля Е (к отрицательному электроду), а отрицательные - в обратном (рис.1.14).
Так как в глубине диэлектрика положительные и отрицательные заряды взаимно компенсируются, нескомпенсированные электрические заряды остаются только на поверхности диэлектрика. При этом у внутренней поверхности отрицательного электрода образуются нескомпенсированные положительные заряды, а у положительного - отрицательные. У диэлектриков, содержащих дипольные молекулы, при поляризации наблюдается также ориентация диполей в электрическом поле. Поляризация приводит к образованию в каждом элементарном объеме диэлектрика dV индуцированного (наведенного) электрического момента dp. Образование индуцированного электрического момента в диэлектрике и представляет собой явление поляризации.
Электропроводность диэлектриков. Диэлектрические материалы обладают некоторой электропроводностью, которая связана с направленным перемещением заряженных частиц (электронов, ионов, миллионов).

Электроны образуются при ионизации молекул вещества и соударения заряженных частиц с поверхностью анода. Ионы создаются при ионизации нейтральных молекул под воздействием внешних факторов (космических лучей, радиоактивного излучения и др.) и диссоциации основного вещества и примесей. Молионы формируются в коллоидных системах.
Электропроводность диэлектриков в большинстве случаев носит ионный характер, т. е. носителями зарядов являются ионы.
Электропроводность диэлектриков оценивается удельным электрическим сопротивлением постоянному току, Ом·м,

r = 1 / γ,

где γ - удельная электрическая проводимость, См/м.
При включении диэлектрика в цепь постоянного напряжения происходит резкий скачок тока, а затем уменьшение его до постоянного значения. Это постоянное значение называется током сквозной проводимости .
Диэлектрические потери. Диэлектрические потери связаны со сложными явлениями, которые происходят в материале при воздействии на него электрического поля. Они проявляются на постоянном и переменном токе. Однако качество диэлектрика на постоянном токе обычно характеризуется не диэлектрическими потерями, а удельным объемным и поверхностным сопротивлениями.
При воздействии электрического поля на любое вещество часть потребляемой им электрической энергии превращается в тепловую и рассеивается.
Рассеянную часть поглощенной диэлектриком электрической энергии называют диэлектрическими потерями.
Пробой. Явление образования в диэлектрике проводящего канала под действием электрического поля называют пробоем.
Если проводящий канал проходит от одного электрода к другому и замыкает их, происходит полный пробой.
Если проводящий канал не достигает хотя бы одного из электродов, происходит неполный пробой.
При частичном пробое пробивается лишь газовое или жидкое включение твердого диэлектрика.
У твердых диэлектриков кроме пробоя по объему возможен пробой по поверхности, такой пробой называют поверхностным.
Напряженность однородного электрического поля, приводящую к пробою, называют электрической прочностью.
Механизмы пробоя газообразных, жидких и твердых диэлектриков имеют существенные различия.
К органическим диэлектрикам относятся материалы, в составе которых находится углерод.
В качестве органических диэлектриков в промышленности применяют как природные, так и синтетические полимеры, которые получают методом химического синтеза. Часто их называют смолами.
Открытие синтетических полимеров сыграло большую роль в развитии многих отраслей, в том числе электротехники и радиоэлектроники.
Большинство органических диэлектриков представляют собой высокомолекулярные вещества, которые содержат очень большое число атомов или простейших молекул. Основу многих высокомолекулярных диэлектриков составляют полимерные соединения, которые получают из мономеров (низкомолекулярных соединений) в процессе реакций полимеризации или поликонденсации.
Широко применяются такие органические диэлектрики как полистирол, винипласт, оргстекло, фторопласты, полиэфирные и эпоксидные смолы, полиамиды, пластмассы, пластики, лаки, эмали.
К твердым неорганическим диэлектрикам относят стекла, стеклокристаллические материалы, оксидные электроизоляционные пленки, керамику, слюду и материалы на ее основе.
Жидкие диэлектрики представляют собой низкомолекулярные вещества органического происхождения, которые бывают полярными и неполярными. Их электрофизические свойства в значительной степени зависят от строения молекул и наличия примесей. Примеси образуются при окислении и разложении углеводородных фракций, при поглощении воды и попадании частичек волокнистых материалов.
Жидкие диэлектрики характеризуются диэлектрической проницаемостью ε, электропроводностью, диэлектрическими потерями (тангенс угла диэлектрических потерь tgδ ), электрической прочностью Епр.
Электрическая прочность жидких диэлектриков в основном определяется наличием посторонних примесей, полярностью жидкости, температурой и другими факторами. Присутствующие в жидкости пузырьки газа ионизируются, выделяя энергию, которая приводит к местному перегреву жидкости. Это ведет к образованию газового канала между электродами и в результате к пробою жидкости. Кроме газовых включений значительным фактором, снижающим электрическую прочность жидких диэлектриков, является вода. Капельки воды поляризуются под влиянием электрического поля и образуют между электродами цепочки с повышенной проводимостью, по которым и происходит электрический пробой. Электрическая прочность жидкостей, содержащих примеси, ниже, чем у очищенных.
В качестве жидких электроизоляционных материалов в электротехнических устройствах используют нефтяные масла (трансформаторное, кабельное, конденсаторное), жидкие синтетические диэлектрики (хлорированные углеводороды, кремний- и фторорганические жидкости, сложные эфиры различных типов) и растительные масла.
Газообразные диэлектрики при использовании их в качестве электроизоляционных материалов имеют высокое удельное сопротивление r, малую (близкую к единице) диэлектрическую проницаемость ε, малый тангенс угла диэлектрических потерь tgδ.
Основным недостатком газообразной электрической изоляции является ее низкая электрическая прочность, однако в ряде случаев этот недостаток не имеет значения.
В качестве газообразных диэлектриков применяют воздух, инертные и электроотрицательные газы.
В ряде случаев воздух является основным изолирующим материалом, например в воздушных конденсаторах. На участках воздушных линий электропередачи воздух образует единственную изоляцию между голыми проводами. Однако чаще всего он является вспомогательным диэлектриком, окружающим детали и узлы. По причине своей распространенности он входит в состав многих устройств.
Основным используемым явлением обычных (пассивных) диэлектриков является поляризация, индуцируемая внешним электрическим полем.
Активные диэлектрики отличаются от обычных тем, что их электрическими свойствами можно управлять в широком диапазоне, воздействуя на них электрическим, магнитным, тепловым полями и т.д. Так, поляризация может создаваться не только электрическим полем, но и при деформации (пьезоэлектрический эффект), намагничиванием (сегнетомагнитный эффект), изменением температуры (пироэлектрический эффект). Возможны также и обратные явления.
Активные диэлектрики используют для генерации, усиления, модуляции и преобразования электрических сигналов.
К активным диэлектрикам относят сегнетодиэлектрики, пьезоэлектрики, электреты, диэлектрики для оптической генерации, электрооптические материалы.