25.11: 감수성, 유전율 및 유전 상수

외부 전기장에 놓이면 유전체 물질이 분극화됩니다. 유전 물질의 전하 밀도는 결합 밀도와 자유 전하 밀도의 합으로 주어지며, 전체 전하 밀도는 전체 전기장으로 표현될 수도 있습니다. 결합 전하 밀도는 분극 측면에서 측정할 수 있으며, 이는 전기 변위와 분극 사이의 관계로 이어집니다.

분극은 선형 유전체의 전기장에 비례합니다. 이는 무차원량인 전기 감수성이라는 새로운 비례 상수를 도입합니다. 전기 민감도는 물질이 분극되는 경향을 말하며 자유 공간에서는 0입니다.

이러한 표현식을 풀어 두 번째 비례 상수, 즉 물질의 유전율을 얻을 수 있습니다.

재료의 유전율과 자유 공간의 투자율 사이의 비율은 상대 유전율 또는 유전 상수라고 불리는 세 번째 비례 상수를 제공합니다.

이것은 유전체 매질이 있는 것과 없는 커패시터의 커패시턴스 사이의 관계를 제공하는 동일한 비례 상수입니다. 자유 공간의 유전 상수 값은 1입니다. 커패시터에 유전 매체가 있으면 항상 에너지 저장량이 증가하여 커패시턴스가 증가합니다. 따라서 모든 매체의 유전 상수는 항상 1보다 큽니다.

편광 유전체에서, 총 전하 밀도는 결합 및 자유 전하 밀도의 합입니다. 결합 전하 밀도에 대한 표현을 상기하고 총 전기장 측면에서 총 전하 밀도를 다시 작성하면 편광 측면에서 전기 변위에 대한 표현을 얻을 수 있습니다.

선형 유전체의 경우, 분극은 총 전기장에 비례합니다. 비례 상수는 물질의 전기 감수성이라고하며, 자유 공간의 유전율은 전기 감수성을 무차원으로 만듭니다.

적용된 전기장의 경우 전기 민감도가 증가하면 편광이 증가합니다.

편광에 대한 표현을 대체하면 전기 변위도 총 전기장에 비례한다는 것을 의미합니다.

비례성의 새로운 상수는 물질의 유전율입니다. 자유 공간의 유전율에 대한 재료의 유전율의 비율은 유전 상수라고도 하는 상대 유전율을 제공합니다.

이것은 주어진 전기장에 대한 전하를 저장하는 능력을 추정합니다. 유전 상수가 더 높은 재료는 에너지 저장을 늘리기 위해 커패시터에 사용됩니다.