Costante dielettrica e permittività

Costante Dielettrica vs Permittività

In elettromagnetismo, la permittività, nota anche come permittività assoluta, è una misura della polarizzabilità elettrica di un dielettrico o di un isolante. La costante dielettrica di un isolante misura la capacità dell’isolante o del dielettrico di immagazzinare energia elettrica in un campo elettrico. La permittività relativa, denotata da ε_r, rappresenta la stessa quantità della costante dielettrica denotata da κ (kappa). Benché la costante dielettrica sia ancora utilizzata, è stata deprecata dalle organizzazioni di standardizzazione in ingegneria.

Caratteristiche della Permittività

La permittività caratterizza anche la capacità del dielettrico di immagazzinare energia elettrica in un campo elettrico. Un materiale con alta permittività, come il titanato di stronzio, si polarizza di più in risposta a un campo elettrico applicato rispetto a un materiale con bassa permittività, immagazzinando così più energia nel materiale. In elettrostatica, la permittività gioca un ruolo importante nel determinare la capacità di un condensatore.

Permittività Assoluta e Relativa

La permittività assoluta è spesso rappresentata dalla permittività relativa dimensionale, ε_r, che è il rapporto tra la permittività assoluta ε e la permittività del vuoto ε₀. La principale differenza tra permittività relativa e assoluta è che la permittività relativa è una unità adimensionale, mentre le unità di permittività assoluta sono farad per metro. La permittività relativa del vuoto è per definizione unitaria. Poiché l’aria è prevalentemente spazio vuoto, la sua permittività relativa misurata è leggermente superiore all’unità (κ_aria = 1.0006).

Impatto sui Condensatori

Materiali comuni come la carta possono aumentare significativamente la capacità di un condensatore, e alcuni materiali, come il titanato di stronzio, possono aumentare la capacità di più di due ordini di grandezza. Maggiore è la permittività relativa, maggiore è la quantità di carica che può essere trattenuta. La capacità di un condensatore aumenta di un fattore di permittività relativa quando lo spazio tra le piastre è completamente riempito da un dielettrico. C = ε_rC₀ = κeC₀ dove C₀ è la capacità tra le piastre senza dielettrico.

Permittività del Vuoto

La permittività del vuoto (anche chiamata permittività dello spazio libero o costante elettrica), ε₀, è una costante fisica che misura quanto densamente un campo elettrico può formarsi in risposta a cariche elettriche. È anche collegata all’energia immagazzinata all’interno di un campo elettrico e alla capacità. Sorprendentemente, è fondamentalmente legata alla velocità della luce.