誘電率と真空誘電率は、電気の分野で使用される 2 つの重要な概念です。静電容量の回路では、静電容量を増加させるために誘電体材料が不可欠です。誘電率は、電場でエネルギーを蓄える誘電材料の能力を測定します。真空誘電率は、コンデンサの静電容量について教えてくれます。
真空誘電率の定義
真空は、物質のない空間として定義されます。誘電率は、電界の影響下で電位エネルギーを保存する材料の保存能力として定義されます。したがって、真空の誘電率は、電場を許容する真空の能力、つまり電場が真空を通過する能力として定義されます。
自由空間の誘電率、電気定数、または真空の分布容量とも呼ばれます。
真空誘電率の式
真空誘電率は、力、長さ、電荷の関係を示します。 2 つの電荷間の力は、クーロンの法則によって与えられます。
どこで、
0 =真空誘電率
µ0 =磁気定数
c0 =光の移動速度
真空誘電率の値
ε0 =8.8541878128(13)×10-12 F⋅m-1 (ファラッド/メートル)。
誘電率の定義
誘電体とは、電気を通しにくい材料です。誘電率は、比誘電率とも呼ばれます。これは、媒体の絶対誘電率と真空の絶対誘電率の比であり、次のように表されます。
どこで ε r は誘電率、ε は媒体の絶対誘電率です。
絶対誘電率:ある点での特定の電界強度により、その点で生成される磁束密度を私たちに知らせる媒体の特性です.
誘電体の使用
コンデンサの設計
誘電率は、回路内のキャパシタンスだけでなく、コンデンサの設計を決定する際にも使用されます。回路の電界は、誘電率の高い材料が導入された場合、誘電体体積内で減少します。この原理をコンデンサの設計に使用して、回路の静電容量を増やすことができます。
電気通信
ポリエチレンは、中心導体と外側シールドの間のフィラーとして同軸ケーブルで使用されます。たとえば、無線周波数の調整に使用される伝送ケーブルです。誘電体は、導波路内のフィルターの形で使用されます。たとえば、導波路内に設置されてフィルターを形成する光ファイバーです。材料の屈折率を制御するのに役立つ光ファイバーは、断面積内の比誘電率の値を調整するために不純物を意図的にドープした誘電体材料です。
気象情報を取得するため
センサーの助けを借りて、コンデンサの静電容量で発生する変化を使用して、比誘電率の変化を検出できます。空気の比誘電率は、温度、湿度、気圧などの要因に依存します。これらのいずれかが変化すると、比誘電率が変化し、コンデンサが変化します。このような変化の主な要因は、温度と湿度です。圧力は非常に安定する傾向があります。静電容量と温度測定を使用して相対湿度を求めるには、特別な式が使用されます。
化学
一部の物質の比誘電率を知ることは、サンプルの調製、分離の設計、または分析化学におけるクロマトグラフィーの実行に重要です。溶媒の比誘電率は、その化学極性の測定値と同等です。極性があり、20 °C の温度で 80.10 の比誘電率を持つ水は、本質的に無極性である n-ヘキサンの比誘電率が 20 °C で 1.89 とは異なります。
結論
したがって、真空の誘電率は、電界を許容する真空の能力、つまり、電界が真空を移動する能力として定義されると結論付けることができます。対照的に、誘電率は、真空の絶対誘電率に対する媒体の絶対誘電率の比です。誘電率は、絶縁体の蓄電能力を教えてくれます。さらに、さまざまな実際のアプリケーションがあります。真空誘電率は、回路のコンデンサの静電容量に関する洞察を与えてくれます。
