誘電率と誘電率 | 電気 – 磁気

誘電率と誘電体定数の違い

電磁気学において、誘電率（絶対誘電率とも呼ばれる）は、誘電体または絶縁体の電気分極能を測る尺度です。一方、誘電体定数は、絶縁体や誘電体が電場内で電気エネルギーを蓄える能力を測定します。相対誘電率、ε_rで示される量は、κ（カッパ）で示される誘電体定数と同じものです。誘電体定数は依然として使用されていますが、工学における標準化団体によって非推奨とされています。

誘電率の役割

誘電率は、誘電体が電場内で電気エネルギーを蓄える能力も特徴づけます。ストロンチウムチタン酸塩のように誘電率が高い材料は、誘電率が低い材料よりも適用された電場に対してより多く分極し、その結果、材料内により多くのエネルギーを蓄積します。静電気学において、誘電率はコンデンサの容量を決定する上で重要な役割を果たします。絶対誘電率はしばしば、絶対誘電率εと真空の誘電率ε₀の比として示される無次元の相対誘電率、ε_rによって表されます。

絶対誘電率と相対誘電率

相対誘電率と絶対誘電率の主な違いは、相対誘電率が無次元単位であるのに対し、絶対誘電率の単位がファラド毎メートルであることです。真空の相対誘電率は定義上、単位（1）です。空気はほとんど空洞であるため、その測定された相対誘電率はわずかに1を超えるだけです（κ_air = 1.0006）。一般的な紙でさえ、コンデンサの容量を著しく増加させることができ、ストロンチウムチタン酸塩のような材料は、容量を2桁以上増加させることができます。相対誘電率が大きいほど、保持できる電荷の量も大きくなります。プレート間の隙間が誘電体で完全に埋められている場合、コンデンサの容量は相対誘電率の因子によって増加します。

C = ε_rC₀ = κeC₀ ここで、C₀は誘電体なしでのプレート間の容量です。

真空の誘電率

真空の誘電率（自由空間の誘電率または電気定数とも呼ばれる）、ε₀は、電荷に応答して形成される電場の密度を「許容」する尺度の物理定数です。これは、電場内に蓄えられるエネルギーや容量にも関連しています。もっと驚くべきことに、これは光の速度と根本的に関連しています。