Permitivita
Permitivita | |
---|---|
Název veličiny a její značka | Permitivita |
Hlavní jednotka SI a její značka | farad na metr F ⋅ m−1 |
Definiční vztah | |
Dle transformace složek | skalární |
Zařazení jednotky v soustavě SI | odvozená |
Permitivita (absolutní permitivita) je v elektrotechnice fyzikální veličina označovaná obvykle řeckým písmenem
Charakteristika[editovat | editovat zdroj]
V izotropním dielektriku je permitivita skalární veličina. V obecném případě se však jedná o tenzor druhého řádu, protože u neizotropních dielektrik mohou mít vektory intenzity elektrického pole a elektrické indukce různý směr. Ve střídavém elektrickém poli mohou kmitat s posunutou fází a pro vyjádření permitivity se používá komplexní číslo (viz dále).
Permitivita jako skalární veličina[editovat | editovat zdroj]
Nejnižší permitivitu má vakuum a jeho hodnota je někdy označována jako fyzikální konstanta permitivita vakua –
Permitivita dielektrika určitého materiálu je však často reprezentována poměrem absolutní permitivity k permitivitě vakua. Tato bezrozměrná veličina se nazývá relativní permitivita, někdy zkráceně permitivita (materiálu). Dříve byla nazývána „dielektrická konstanta”, což je zastaralé fyzikální, inženýrské[1] a chemické označení.[2]
- ,
kde
Definiční vztah[editovat | editovat zdroj]
Permitivitu lze určit ze vztahu
- ,
kde je elektrická indukce a intenzita elektrického pole.
V izotropním dielektriku se jedná o skalární veličinu. V obecném případě se jedná o tenzor druhého řádu, protože u neizotropních dielektrik mohou mít vektory intenzity elektrického pole a elektrické indukce různý směr. V takovém případě je vztah vhodné zapsat například ve složkovém tvaru:
- .
Pro střídavé elektromagnetické vlnění je permitivita představována funkcí závislou na frekvenci vlnění f a je komplexní. Je rovna podílu fázorů vektorů elektrické indukce a intenzity elektrického pole :
- .
Permitivita se spolu s permeabilitou vyskytuje též ve vztahu pro rychlost libovolného elektromagnetického vlnění. V nevodivém látkovém prostředí platí
- ,
kde je rychlost šíření elektromagnetických vln. Při šíření elektromagnetických vln ve vakuu pak vychází speciální případ uvedeného vztahu
- ,
kde je rychlost světla.
V nehomogenním a neizotropním prostředí může být permitivita vyjádřena symetrickým tenzorem druhého řádu.
Komplexní permitivita[editovat | editovat zdroj]
Pro matematický popis šíření vlny je výhodné i zavedení komplexní permitivity
Definice komplexní permitivity je
ε k =ε − jσ /w
popřípadě po vytknutí
ε k =ε [1 − jσ /(ε w)],
kde w je kruhový kmitočet,
Je třeba rozlišovat permitivitu „obyčejnou“
V případě
Komplexní permitivita má reálnou a imaginární část:
ε k =ε ′ − jε ″,
přičemž
Reálnou částí komplexní permitivity je normální permitivita.
Pro fázory lze pak přepsat první Maxwellovu rovnici na jednoduchý tvar
- rot H = jw
ε k E,
kde H je fázor vektoru intenzity magnetického pole a E je fázor vektoru intenzity elektrického pole. Tento tvar je platný jak pro bezeztrátové prostředí (
Poznámka: někteří autoři značí
Reference[editovat | editovat zdroj]
- ↑ IEEE Standards Board. IEEE Standard Definitions of Terms for Radio Wave Propagation [online]. 1997. S. 6. Dostupné online.
- ↑ BRASLAVSKY, S.E. Glossary of terms used in photochemistry (IUPAC recommendations 2006). Pure and Applied Chemistry. 2007, s. 293–465. Dostupné online. DOI 10.1351/pac200779030293.
Literatura[editovat | editovat zdroj]
- Elektrotechnické tabulky pro průmyslové školy, SPN, Praha 1959, str. 22-25