Permittivisyydellä

Permittivisyydellä (ε) tarkoitetaan materiaalin ominaisuutta, joka kuvaa, miten sähköinen kenttä vaikuttaa aineeseen ja miten aine vastaa siihen. Se liittyy ionien tai molekyylien polarisaatioon, jolloin kyseinen aine muuttaa sähkökentän voimaa sen sisällä. Permittivisyys määrittää, kuinka paljon kentän aiheuttama varaus siirtyy ja miten tehokkaasti kapasitanssi kasvaa eristeessä.

Sähkökentän ja permittivisyyden välinen suhde voidaan esittää pelkistetysti D = ε E, jossa D on sähkökentän displacement- eli siirtymäkenttä ja E on sähköinen kenttä. Tyhjiön permittiviteetti ε0 on vakio, jonka arvo on noin 8,854×10^-12 F/m. Materiaalin permittiviteetti puolestaan on ε = εr ε0, missä εr on relative tai dielektrinen karkea arvo. Monissa aineissa permittivisyys on suunta- tai tensorin muodossa, jolloin eri suunnissa vaste kenttään voi poiketa.

Permittivisyys vaikuttaa useisiin käytännön ilmiöihin. Esimerkiksi parallel-levykondensaattorin kapasitanssi on C = ε A / d, missä A on pinta-ala ja d eristekerroksen paksuus. Sähkökentän energian tiheys uutetaan muotoon u = 1/2 ε E^2 (yksinkertaisempi muoto) tai u = 1/2 E·D. Taajuusvasteessa käytetään monimutkaista permittivisyyttä ε*(ω) = ε'(ω) - i ε''(ω), joka kuvaa sekä varaamisen että tappion ominaisuuksia; aineen vastetta kutsutaan dielektriseksi dispersioksi ja se riippuu sekä taajuudesta että lämpötilasta.

Permittivisyydellä on keskeinen merkitys eristeiden valinnassa, pakkaa ja rakennetta sekä sähköisten järjestelmien suorituskyvyn määrittämisessä. Nopea ja-lineaarinen vastus, häviöt ja materiaalin lämpötilan vaikutukset otetaan huomioon suunnittelussa.