permittiviteetilla

Permittiviteetti on dielektrisen aineen sähköinen ominaisuus, joka kuvaa sen reagointia ulkoiseen sähkökenttään ja kykyä varastoida sähköistä energiaa. Se määrittää, kuinka voimakkaasti kenttä saa aikaan polarisoitumisen ja siten kuinka paljon energiaa tallentuu aineen sisälle. Sähköisessä muodossa dissiksen ja kentän suhde on D = ε E, jossa D on sähköinen displacement ja E kentän voimakkuus. Tyhjiön permittiviteetti ε0 toimii vertailuarvona; aineen absoluuttinen permittiviteetti ε ja suhteellinen permittiviteetti εr liittyvät toisiinsa ε = εr ε0.

Yksiköt ja mittaukset: Permittiviteetti mitataan SI-unissa faradien per metriä (F/m). εr on dimensionless-arvo. Esimerkkejä: veden εr on noin 80 (alhaisilla taajuuksilla), ilman εr on noin 1,0006, ja monilla muoveilla arvoja on muutamia yksiköistä kymmeniä.

Merkitys käytännössä: Kapasiteetin lasku C = ε A / d kuvaa, miten eriste muuttaa kapasitanssia levyparissa. Energian tiheys u on 1/2 ε E^2. Permittiviteetti määrää myös materiaalin vastuksen elektrisiin häviöihin sekä sen käyttäytymisen vaihtuvissa (AC) kentissä.

Kompleksinen permittiviteetti ja dispersi: AC-kentissä permittiviteetti on usein kompleksinen ε*(ω) = ε'(ω) − i ε''(ω); häviöt kuvaa ε'' ja tan δ = ε''/ε'. ε' kertoo energiaa varastoivan osan, ε'' häviöihin liittyvän osan. Permittiviteetti riippuu taajuudesta ja lämpötilasta sekä siitä, millaisia polarisaatiomekanismeja aineessa esiintyy (elektroninen, ioninen, orientaatio, tilavuusvarastointi). Anisotrooppisissa materiaaleissa ε on matriisi tai tensori, eikä saa olla sama kaikilla suunnilla.

Esimerkkejä ja sovelluksia: Permittiviteetti on keskeinen parametri kondensaattoreissa, sähkökentän simuloinnissa, materiaalitutkimuksissa sekä useissa anturien ja eristeiden teknisissä sovelluksissa.