誘電率 | 定義と値

誘電率について

誘電率（ダイエレクトリックコンスタント）は、絶縁体または誘電体が電場において電気エネルギーを蓄積する能力を測る指標です。誘電率はκ（カッパ）によって表され、相対誘電率ε_rと同一の量を示します。誘電率は依然として使用されていますが、エンジニアリングの標準化団体によって非推奨とされています。

誘電率の意義

誘電体の誘電率は、真空の誘電率を定義上1としています。空気はほとんどが空の空間であるため、その測定された誘電率は1よりわずかに大きいです。一般的な紙でもコンデンサの容量を大幅に増加させることができ、ストロンチウムチタン酸などの材料は、容量を2桁以上増加させることができます。

誘電率κ_eの誘電材料で完全に満たされた領域では、誘電率定数ε₀を含むすべての静電方程式は、ε₀をκ_eε₀に置き換えることによって修正されます。誘電率が大きいほど、保持できる電荷の量は大きくなります。プレート間の隙間が誘電体で完全に満たされると、キャパシタンスは誘電率の係数によって増加します。

C = ε_rC₀ = κ_eC₀、ここでC₀は誘電体なしのプレート間のキャパシタンスです。

誘電体

一般に、誘電体は高い誘電率を持つ電気絶縁体です。これは、高い分極可能性を意味します。誘電材料が電場に置かれると、電気伝導体として電荷が材料を通って流れるのではなく、材料内の自由電子が漂流することなく、代わりに、平均平衡位置からわずかにシフトし、誘電分極を引き起こします。

誘電材料は固体、液体、または気体であり、その電気特性は化学組成、温度、電場の周波数などの要因に依存します。固体の誘電材料の一般的な例には、セラミックス、ガラス、プラスチック、クォーツなどの特定の種類の結晶が含まれます。

誘電材料の電気特性は、その誘電率によって特徴づけられ、これは材料が電場において電気エネルギーを蓄積する能力の尺度です。高誘電率を持つ誘電材料は、低誘電率を持つものよりも多くの電気エネルギーを蓄積できます。材料の誘電率はまた、コンデンサ内で電気エネルギーを蓄積する能力であるキャパシタンスを決定します。