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Permittivität ist die Fähigkeit eines Materials, elektrische Energie in einem elektrischen Feld zu speichern. Früher wurde es als bezeichnet Dielektrizitätskonstante eines Materials oder Stoffes. Die Permittivität ist a physikalische Größe was beschreibt, wie a elektrisches Feld ein Mittel davon beeinflusst und beeinflusst.

Das relative Permittivität${displaystyle varepsilon_{r}}$ wird durch die Fähigkeit eines Materials bestimmt, polarisieren durch den Bau von a elektrisches Feld, wodurch das Feld innerhalb des Materials teilweise reduziert wird. Das Konzept steht in engem Zusammenhang mit der elektrische Anfälligkeit . In einem Kondensator ermöglicht eine erhöhte Dielektrizitätskonstante für dasselbe Ladung wird mit einem kleineren elektrischen Feld (und damit einem geringeren Stromspannung, was die Kapazität erhöht). In dem SI-System gilt

${displaystyle varepsilon _{r}={frac {varepsilon }{varepsilon _{0}}}=1 chi ,}$

wahr ${displaystyle varepsilon _{0}}$ das elektrische Feldkonstante ist; ${displaystyle varepsilon _{0}=8{,}854,187,817,6ldots imes 10^{-12}}$ Farad pro Meter (F/m).

Die relative Permittivität ist dimensionslos.

Beschreibung

In dem elektrische Theorie ist der dielektrische Verschiebung${displaystyle {vec {D}}}$ definiert, was zeigt, wie unter dem Einfluss von a elektrisches Feld${displaystyle {vec {E}}}$ die Anordnung elektrischer Ladungen im Medium ändert sich, einschließlich Ladungsverschiebung und elektrischer Umorientierung Dipole. Die Permittivität bezieht sich sowohl auf

${displaystyle {vec {D}}=varepsilon cdot {vec {E}}}$

in welchem ${Anzeigestil Varepsilon }$ ein Skalar ist wie das Medium isotrop oder sonst ein 3×3Matrix.

Die Permittivität kann als Funktion der Frequenz einen reellen oder komplexen Wert annehmen. Im Allgemeinen ist der Wert nicht konstant, da er je nach Position im Medium, Frequenz des angelegten Feldes, Feuchtigkeit, Temperatur oder anderen Parametern variieren kann. In einem nichtlinear Medium kann die Permittivität von der Stärke des elektrischen Feldes abhängen.

Im SIEinheiten ist die Permittivität ausgedrückt in Farad pro Meter (w/m). Die dielektrische Verschiebung ${displaystyle {vec {D}}}$ wird ausgedrückt in coulomb pro Quadratmeter (Cm²), während das elektrische Feld ${displaystyle {vec {E}}}$ im Volt pro Meter (V/m) wird ausgedrückt. ${displaystyle {vec {D}}}$ und ${displaystyle {vec {E}}}$ stellen ein ähnliches Phänomen dar, nämlich die Wechselwirkung zwischen geladenen Objekten. ${displaystyle {vec {D}}}$ hängt mit den Ladungsdichten zusammen, die mit dieser Wechselwirkung verbunden sind. ${displaystyle {vec {E}}}$ hängt mit dem zusammen Kräfte und Potentialunterschiede. Das elektrische Feldkonstante${displaystyle varepsilon _{0}}$ ist der Skalarfaktor, der eine Beziehung zwischen den Werten von herstellt ${displaystyle {vec {D}}}$ und ${displaystyle {vec {E}}}$ in ein Vakuum stellen.

Permittivität in einem Medium

Im allgemeinen Fall von a isotrop mittelmäßig sein ${displaystyle {vec {D}}}$ und ${displaystyle {vec {E}}}$ parallel Vektoren und ist ${Anzeigestil Varepsilon }$ ein Skalar. Im Allgemeinen anisotrop Medium Materialien ist dies nicht der Fall und ist ${Anzeigestil Varepsilon }$ ein tensor von Rang 2 (was? Doppelbrechung Ursachen). Die Permittivität ${Anzeigestil Varepsilon }$ und magnetische Permeabilität${Anzeigestil mu}$ eines Mediums bestimmen zusammen die Phasengeschwindigkeitv des elektromagnetische Strahlung durch dieses Medium:

${displaystyle v={frac {1}{sqrt {varepsilon mu }}}}$.

Wenn ein elektrisches Feld an ein Medium angelegt wird, ist a elektrischer Strom. Das Gesamtdurchfluss der in einem Medium fließt, besteht im Allgemeinen aus zwei Teilen: einem Leitungsstrom und einem Verschiebungsstrom. Das Verschiebungsstrom kann als elastische Reaktion des Materials auf das angelegte elektrische Feld angesehen werden. Wenn die Feldgröße erhöht wird, wird der Verschiebungsstrom im Material gespeichert und wenn das Feld verringert wird, gibt das Material diesen Strom ab. Die elektrische Verschiebung lässt sich in einen Vakuumbeitrag und einen Materialbeitrag aufteilen über:

${displaystyle {vec {D}}=varepsilon _{0}{vec {E}} {vec {P}}=varepsilon _{0}{vec {E}} Varepsilon _{0}chi {vec {E}} =varepsilon _{0}{vec {E}}links(1 Licht),}$

wahr ${displaystyle {vec {P}}}$ das Polarisation des Mediums und ${Anzeigestil-Chi}$ die elektrische Suszeptibilität des Mediums. Die relative Permittivität und Anfälligkeit eines Stoffes scheinen miteinander verbunden zu sein: ${displaystyle varepsilon _{r}=chi 1}$.

Tabelle der statischen relativen Permittivität

In der folgenden Tabelle sind einige Stoffe mit ihrer statischen relativen Permittivität bei 298 . aufgeführt k:

Material	${displaystyle varepsilon _{r}}$
Asphalt	2,7
Bakelit	4,5
Benzol	6,0
Chloroform	4,8
Diamant	5,5
Ebonit	2,7-2,9
Ethanol	24-26
Germanium	16
Glas	5-16
Holz	3-7
Quarz	4,3
Himmel (bei 273 K und 1 Geldautomat)	1,00056
Marmor	8,5
Glimmer	6-7
Nylon	3,5
Öl	1,5-4,7
Papier-	2,2-3
Polyimid	3,4-3,5
Polystyrol	2,55
Porzellan	6,5
PVC	4,5
Silizium	12
Teflon	2,1
Terpentin	2,2
Tetrahydrofuran	7,6
Toluol	2,4
Wasser	78,5