Der relative permittivity eines Materials unter gegebenen Bedingungen widerspiegelt das Ausmaß, in dem er elektrostatische Linien des Flusses konzentriert. In Fachbegriffen ist es das Verhältnis des Betrags der elektrischen Energie, die in einem Material durch eine angewandte Stromspannung, hinsichtlich dessen versorgt ist, das in einem Vakuum versorgt ist. Ebenfalls ist es auch das Verhältnis der Kapazität eines Kondensators mit diesem Material als ein Dielektrikum im Vergleich zu einem ähnlichen Kondensator, der ein Vakuum als sein Dielektrikum hat.

Fachsprache

Der relative permittivity eines Materials für eine Frequenz der Null ist als sein statischer relativer permittivity oder als seine dielektrische Konstante bekannt. Andere Begriffe, die für den Nullfrequenzverwandten permittivity gebraucht sind, schließen dielektrische statische und unveränderliche dielektrische Verhältniskonstante ein. Während sie sehr üblich bleiben, sind diese Begriffe zweideutig und sind von einigen Standardorganisationen missbilligt worden. Der Grund für die potenzielle Zweideutigkeit ist zweifach. Erstens haben einige ältere Autoren "dielektrische unveränderliche" oder "absolute dielektrische Konstante" für den absoluten permittivity ε aber nicht den relativen permittivity verwendet. Zweitens, während im modernsten Gebrauch "sich dielektrische Konstante" auf einen relativen permittivity bezieht, kann es entweder das statische oder der frequenzabhängige relative permittivity abhängig vom Zusammenhang sein.

Relativer permittivity wird normalerweise als (manchmal oder) angezeigt und wird als definiert

wo ε (ω) ist der komplizierte frequenzabhängige absolute permittivity des Materials, und ε ist das Vakuum permittivity.

Relativer permittivity ist eine ohne Dimension Zahl, die im allgemeinen Komplex ist. Der imaginäre Teil des permittivity entspricht einer Phase-Verschiebung der Polarisation hinsichtlich und führt zur Verdünnung von elektromagnetischen Wellen, die das Medium durchführen. Definitionsgemäß ist der geradlinige relative permittivity des Vakuums 1 gleich, der ε = ε ist, obwohl es theoretische nichtlineare Quant-Effekten im Vakuum gibt, die an hohen Feldkräften bestehen.

Der relative permittivity eines Mediums ist mit seiner elektrischen Empfänglichkeit als verbunden.

Maß

Der relative statische permittivity, ε, kann für statische elektrische Felder wie folgt gemessen werden: Zuerst wird die Kapazität eines Testkondensators, C, mit dem Vakuum zwischen seinen Tellern gemessen. Dann mit demselben Kondensator und Entfernung zwischen seinen Tellern wird die Kapazität C mit einem Dielektrikum zwischen den Tellern gemessen. Die dielektrische Verhältniskonstante kann dann als berechnet werden

Für zeitverschiedene elektromagnetische Felder wird diese Menge frequenzabhängig und wird im Allgemeinen relativen permittivity genannt. Eine indirekte Technik, um ε zu berechnen, ist Konvertierung von RadiofrequenzS-Parameter-Maß-Ergebnissen. Eine Beschreibung oft verwendeter S-Parameter-Konvertierungen für den Entschluss vom frequenzabhängigen ε von Dielektriken kann darin gefunden werden.

Praktische Relevanz

Die dielektrische Konstante ist eine wesentliche Information, wenn sie Kondensatoren, und in anderen Verhältnissen entwirft, wo, wie man erwarten könnte, ein Material Kapazität in einen Stromkreis eingeführt hat. Wenn ein Material mit einer hohen dielektrischen Konstante in ein elektrisches Feld gelegt wird, wird der Umfang dieses Feldes innerhalb des Volumens des Dielektrikums messbar reduziert. Diese Tatsache wird allgemein verwendet, um die Kapazität eines besonderen Kondensatordesigns zu vergrößern. Die Schichten unter geätzten Leitern in gedruckten Leiterplatten (PCBs) handeln auch als Dielektriken.

Dielektriken werden in RF Übertragungslinien verwendet. In einem koaxialen Kabel kann Polyäthylen zwischen dem Zentrum-Leiter und außerhalb des Schildes verwendet werden. Es kann auch innerhalb von Wellenleitern gelegt werden, um Filter zu bilden. Glasfaserleiter sind Beispiele von dielektrischen Wellenleitern. Sie bestehen aus dielektrischen Materialien, die mit Unreinheiten vorsätzlich lackiert werden, um den genauen Wert von ε innerhalb des Querschnitts zu kontrollieren. Das kontrolliert den Brechungsindex des Materials und deshalb auch der optischen Weisen der Übertragung. Jedoch in diesen Fällen ist es technisch der relative permittivity, dass Sachen, weil sie in der elektrostatischen Grenze nicht bedient werden.

Chemische Anwendungen

Der relative statische permittivity eines Lösungsmittels ist ein Verhältnismaß seiner Widersprüchlichkeit. Zum Beispiel hat (sehr polares) Wasser eine dielektrische Konstante 80.10 an 20 °C, während (sehr nichtpolarer) n-hexane eine dielektrische Konstante 1.89 an 20 °C hat. Diese Information ist von großer Wichtigkeit, wenn sie Trennung, Beispielvorbereitung und Chromatographie-Techniken in der analytischen Chemie entwirft.

Die Korrelation sollte jedoch mit der Verwarnung behandelt werden. Zum Beispiel hat dichloromethane einen Wert von ε 9.08 (20 °C) und ist in Wasser (13 g/L oder 9.8 mL/L an 20 °C) eher schlecht auflösbar; zur gleichen Zeit hat tetrahydrofuran seinen ε = 7.52 an 22 °C, aber ist mit dem Wasser völlig mischbar.

Komplex permittivity

Ähnlich bezüglich absoluten permittivity kann relativer permittivity in echte und imaginäre Teile zersetzt werden:

Medium von Lossy

Wieder, ähnlich bezüglich absoluten permittivity, kann relativer permittivity für lossy Materialien als formuliert werden:

in Bezug auf ein "dielektrisches Leitvermögen" σ (Einheiten S/m, siemens pro Meter), den "über alle dissipative Effekten des Materials summiert; es kann ein wirkliches [elektrisches] verursachtes Leitvermögen durch das Abweichen von Anklage-Transportunternehmen vertreten, und es kann auch auf einen Energieverlust verweisen, der mit der Streuung von ε' [den reellwertigen permittivity] vereinigt ist" (p. 8). Die Erweiterung der winkeligen Frequenz ω = 2πc/λ und der elektrische unveränderliche ε = 1 / (µc), es nimmt ab zu:

wo λ die Wellenlänge ist, ist c die Geschwindigkeit des Lichtes im Vakuum, und κ = µc/2π  60.0 S ist eine kürzlich eingeführte Konstante (Einheiten, die von siemens gegenseitig sind, solch, dass σλκ = ε" unitless bleibt).

Metalle

Obwohl permittivity normalerweise mit dielektrischen Materialien vereinigt wird, können wir noch von einem wirksamen permittivity eines Metalls, mit dem echten relativ permittivity gleich einem sprechen (eq. (4.6), p. 121). Im niederfrequenten Gebiet (der sich von radiofrequencies bis das weite Infrarotgebiet ausstreckt) ist die Plasmafrequenz von Elektronbenzin viel größer als die elektromagnetische Fortpflanzungsfrequenz, so ist der Komplex permittivity ε eines Metalls praktisch eine rein imaginäre Zahl, die in Bezug auf die imaginäre Einheit und ein reellwertiges elektrisches Leitvermögen ausgedrückt ist (eq. (4. 8) - (4.9), p. 122).

Siehe auch

• Curie-Temperatur
• Dielektrische Spektroskopie
• Dielektrische Kraft
• Electret
• Eisenelektrizität
• Grüne-Kubo Beziehungen
• Hohes-k Dielektrikum
• Kramers-Kronig Beziehung
• Geradlinige Ansprechfunktion
• Niedriges-k Dielektrikum
• Verlust-Tangente
• Permittivity
• Brechungsindex