Permitivita vakua (ε₀), relativní permitivita prostředí

Permitivita vakua, fyzikální veličina popisující závislost intenzity elektrického pole a elektrické indukce

Permitivita je důležitá fyzikální veličina. Permitivita popisuje závislost intenzity elektrického pole a elektrické indukce ve vakuu a dalších prostředích. Permitivita je jednotkou SI, která se označuje jako ε. Permitivitu lze vypočíst ze vztahu

ε = D / E

nebo

ε₀ = 1 / (μ₀ . c²)

kde D je elektrická indukce, E intenzita elektrického pole, μ₀ permeabilita vakua a c rychlost světla. Pro permitivitu vakua tak dostáváme hodnotu

ε₀ = 8,854 187 818 . 10^-12 C² . N^-1 . m^-2 = 8,854 187 818 . 10^-12 F . m^-1

Permitivita prostředí výrazně ovlivňuje velikost sil, které budou působit mezi dvěma bodovými elektrickými náboji. Permitivita totiž vystupuje v Coulombově zákoně v konstantě úměrnosti k

k = 1 / (4 π ε₀)

kde pro vakuum je k = 8,987 . 10⁹ N . m² . C^-2. To platí pro vakuum. Vložíme-li ale mezi dva bodové elektrické náboje dielektrikum s permitivtou ε, budou na sebe tyto náboje vždy působit silou menší než ve vakuu. Platí totiž, že

ε = ε₀ . ε_r

kde ε_r je relativní permitivita (dříve zvaná také dielektrická konstanta) daného prostředí a je vždy větší než 1! Tak např. relativní permitivita vzduchu je 1,000 54, papíru 3,5, skla 7,6, vody 80. Relativní permitivita diamantu je 13,1, kamenné soli 5,9, polystyrenu 2,4, teflon 2,1.

U většiny dielektrik nabývá ε_r hodnot obvykle od 1 do 10, u feroelektrických materiálů mezi 100 až 1 000. Ale např. krystal BaTiO₃ má ε_r asi 3 700. Hodnoty ε_r naleznete např. ve fyzikálních tabulkách.

Relativní permitivita je bezrozměrná konstanta, kterou definoval již M. Faraday jako poměr kapacity kondenzátoru s dielektrikem a stejného kondenzátoru vakuového:

ε_r = C / C₀

Výsledná relativní permitivita není ovlivněna jen použitým dielektrikem, ale také teplotou, tlakem a frekvencí.

Další související články: