Permitivitat

From Viquipèdia
(Redirected from Constant dielèctrica)
Jump to navigation Jump to search
Infotaula de magnitud físicaPermitivitat
Símbolε modifica
Fórmula modifica

En electromagnetisme, la permitivitat (ε) d'un medi és la proporció D / E, on D és el desplaçament elèctric en coulombs per metre quadrat (C/m2) i E és la força del camp elèctric en volts per metre (V/m). En el cas comú d'un medi isòtrop, D i E són paral·lels i ε és un escalar, però en un medi anisòtrop, més general, aquest no és el cas i ε és un tensor de rang 2 (causa de birefringència). La permitivitat ve determinada per la tendència d'un material a polaritzar-se per aplicació d'un camp elèctric, anul·lant d'aquesta manera parcialment el camp intern del material. La permitivitat està relacionada amb la susceptibilitat elèctrica, en aquest sentit, a un condensador una alta permitivitat fa que es pugui emmagatzemar la mateixa càrrega elèctrica amb un camp elèctric menor, la qual cosa porta a una major capacitància del condensador.

La permitivitat es mesura en farads per metre (F/m). També pot ser definida com una magnitud adimensional permitivitat relativa, o constant dielèctrica, normalitzada segons la permitivitat del buit ε0 = 8,85419 10-12F/m.

On s'aplica un camp elèctric corre un corrent elèctric. El corrent total que corre per un medi real està compost de dues parts: un corrent de conducció, i un de desplaçament. El corrent de desplaçament pot ser vist com una resposta elàstica que té el material pel camp elèctric aplicat. A mesura que augmenta el camp elèctric, el corrent de desplaçament s'emmagatzema en el material, i quan el camp elèctric disminueix el material allibera el corrent de desplaçament. Un dielèctric perfecte és un material que mostra només un corrent de desplaçament, que emmagatzema i retorna energia elèctrica con si fos una 'bateria' ideal.

La permitivitat ε i la permeabilitat magnètica μ d'un medi determinen, totes dues juntes, la velocitat de la radiació electromagnètica dins aquest medi.

In vacuo, això ve donat per

on μ0 és la constant magnètica, o permeabilitat de l'espai buit, igual a 4π × 10-7 N·A-2, i c és la velocitat de la llum: 299.792.458 m/s.

En alguns medis, per exemple si els corrents de conducció no són menyspreables, la densitat total del corrent és:

on , σ és la conductivitat (responsable del corrent de conducció) del medi, i εd és la permitivitat relativa (responsable del corrent de desplaçament).

Dins d'aquest formalisme la permitivitat complexa ε* es defineix com:

Per els materials reals, tant la part real, com la imaginària de la permitivitat, són funcions més complicades de freqüència ω per tant això porta a la dispersió òptica dels senyals que contenen freqüències múltiples, aquest materials són anomenats dispersius. Aquesta dependència de la freqüència reflecteix el fet que la polarització del material no respon instantàniament a un camp aplicat perquè la resposta ha de ser sempre causal ( ve després del camp aplicat), la funció dielèctrica ε (ω) ha de tenir pols només per ω amb parts imaginàries positives, i ε(ω) per tant satisfà la relació de Karmers-Kronig. Sigui com sigui, en el rang de freqüències reduït que s'estudia més sovint, les constants dielèctriques es poden aproximar com a independents de la freqüència.

Per una certa freqüència, la part imaginària de ε condueix a la pèrdua d'absorció, si és negativa, ( en l'esmentada convenció per la freqüència), o al seu augment, si és positiva. (Més generalment, es miren les parts imaginaris dels valors propis del tensor dielèctric anisòtrop.)

Vegeu també[edit]