permittiviteetillä

Permittiviteetti, symboli ε, on sähkömagnetiikassa keskeinen suure, joka kuvaa dielektrisen aineen polarisoitumisen kykyä ja sitä kautta varastoituvan sähköenergian määrää. Se kertoo, miten aine reagoi sähkökenttään ja miten kenttä käyttäytyy materiaalin sisällä Maxwellin yhtälöissä.

Jos aine on lineaarinen ja isotrooppinen, sähkökentän ja sähkökentän induoiman dislokaation välinen suhde on D = ε E. Aineen kokonaispermittiviteetti ε koostuu vacuumin permittiviteetista ε0 sekä suhteellisesta permittiviteetista εr: ε = ε0 εr. Vakio ε0 on noin 8.854187817×10^-12 faradia metriä kohden, ja εr on adimensionaalinen lukuarvo, joka kuvaa materiaalin polarointikykyä verrattuna vapaaseen tilaan.

Käytännössä kapasiteetin arvoon vaikuttaa myös ε neliö. Kapasitanssi voidaan arvioida yleisesti C = ε A / d, jossa A on pinta-ala ja d etäisyys. Dielektrisen materiaalin häviöt ja taajuusvaste kuvataan kompleksisella permittiviteetilla ε*(ω) = ε'(ω) - i ε''(ω). Tässä ε' kuvaa varastoitua energiaa ja ε'' häviöenergiaa; tan δ = ε''/ε'. Permittiviteetti voi olla myös tensorinen, jolloin sen kuvaus vaatii εij-matriisia anisotropisissa aineissa.

Permittiviteetti vaikuttaa sekä sähköisten laitteiden että materiaalien käytännön ominaisuuksiin. Taajuudesta riippuen ε' ja ε'' muuttuvat: dielektrinen lakkaus sekä erilaiset resonanssimallit (Debye, Lorentz) selittävät ilmiöitä. Optiikassa permittiviteetti yhdessä magneettivakion kanssa määrittää refraktiivisuuden, ja ei-magnettisissa materiaaleissa n ≈ sqrt(εr). Lämpötila, kosteus ja rakenne voivat merkittävästi muuttaa permittiviteettia.