Permitivita je míra určující elektrické pole produkované nábojem v konkrétním médiu.
Nyní elektrické pole, $ E $ roste s ε (permitivita) klesá a E klesá s rostoucím ε kvůli inverzní proporcionalitě E k ε.
Mluvíme-li o věcných (praktických) pojmech, permitivita – to je to, kolik E pole by bylo povoleno v médium – je způsobeno materiálem média. Například vodní médium má molekuly vody, takže když jsou ve vodě umístěny dva náboje, pole z těchto dvou nábojů je odoláváno molekulami vody, a tak by náboje vyprodukovaly méně NET pole (ve srovnání s tím, kdy by tyto dva náboje byly umístěny ve vakuu) a byla by mezi nimi menší síla.
Ve vakuu neexistuje žádný takový hmotný nebo hmotný objekt. Mělo by tedy mít permitivitu blížící se 0 (a ve skutečnosti samotné 0). Ale permitivita volného prostoru (volný prostor znamená – žádné elektromagnetické vlny, žádné částice, žádné náboje, nic v prostoru, pouze absolutní prostor) je 8,85 × 10-¹² F m-¹.
Je faktem, že pokud ε vakua (volného prostoru) je 0, pak by mezi dvěma objekty udržovanými ve volném prostoru byla nekonečná síla a fyzicky to není možné. Ale hypoteticky je to možné. (Nebo je tato hypotéza chybná?).
Proč vakuum nemá 0 permitivity?
Komentáře
- Vítejte na Fyzika SE. Nehlasoval jsem. Vaše myšlenky vedly k definici permitivity rovna 1 .
- @StefanBischof Haha. Nedělejte si starosti s hlasováním dolů. ;). Odkaz, který jste uvedli, hovoří o relativní permitivitě. Takže pro vakuum je určitě 1. Ale v otázce se ptáme, proč není permitivita vakua 0 a ne relativní permitivita.
- Pamatujte, že prázdné místo není ' prázdné místo. Je ' plná kvantových výkyvů.
Odpovědět
Vakuová permitivita $ \ epsilon_0 $ je definována povahou světla. Ve vakuu se elektromagnetické vlny (světlo) šíří rychlostí světla $ c_0 $ ve vakuu. Podle definice
$$ \ epsilon_0 = \ frac {1} {µ_0 \ cdot {c_0} ^ 2} $$
Nechť je $ µ_0 = 4 \ pi \ cdot 10 ^ {-7} \ frac {H} {m} $ ve vakuu. Vzhledem k tomu, že rychlost světla není nekonečná $ \ epsilon_0 $ nebude 0.
Odpověď
Ve hmotě se díky částečnému stínění náboje $ q $ dipóly lepícími na jeho povrchu stane jeho efektivní náboj $$ q _ {\ text {e }} = q \ frac {\ epsilon_0} {\ epsilon} $$
Toto je definice $ \ epsilon $.
Ve vakuu neexistuje screening, a proto podle definice $ \ epsilon = \ epsilon_0 $.
Odpověď
Obě předchozí odpovědi (i když správné) jsou poněkud zavádějící. To, co $ \ epsilon_0 $ měří, je síla elektrické síly. Síla mezi dvěma bodovými náboji je stanovena Coulombsovým zákonem, který stanoví
$ F_e = \ dfrac {1} {4 \ pi \ epsilon_0} \ dfrac {q_1q_2} {r ^ 2} $ , kde q představuje jejich náboje a r je vzdálenost mezi nimi. Elektrické síly existují všude ve vesmíru a $ \ epsilon_0 $ je jen základní konstanta.
Zdálo se, že máte představu, že vložený materiál jako voda tuto sílu snižuje, nějak blokuje elektrické pole. Skutečný efekt je opačný: přítomnost materiálu mezi dvěma náboji zvyšuje jejich přitažlivost. Proč?
Předstírejte, že máme kladný a záporný náboj oddělen kovovým vodičem. Poplatky polarizují materiál, což způsobí, že se některé elektrony v materiálu přiblíží ke kladnému náboji, například takto:
Ačkoli je síťový náboj v dielektriku nulový, náboje na elektrodách pocítí kromě již existující přitažlivosti i přitažlivou sílu mezi nimi, kvůli materiálu.
Materiály mají vlastnost zvanou permitivita, která kvantifikuje, o kolik zvyšují sílu mezi dvěma náboji ( $ \ epsilon $ ). Raději přemýšlím o relativní permitivitě, nebo $ \ kappa $ , což je bezjednotkové číslo, které udává poměr mezi elektrickými silami ve vakuu vs. skrz materiál . Podle definice je pro vakuum $ \ kappa = 1 $ . Různé materiály zvyšují elektrické síly o různé množství, ale ve všech případech mají hodnoty $ \ kappa $ větší nebo rovné jedné.
Poznámka pod čarou: dokonce i v izolátorech, kde se elektrony nepohybují mezi atomy, je tento účinek stále pozorován, protože elektronové dráhy jsou mírně zkoseny na jednu stranu jednotlivých atomů.
Odpověď
Další možný způsob, jak o tom přemýšlet, velmi podobný výše uvedeným odpovědím. Představte si nabitou částici (Q). Podle definice tok, který prošel nějakým povrchem, který pole se prořízne jako $$ \ Phi = \ int {\ vec {E} \ cdot d \ vec {A}} $$ inverzní zákon čtverce se zdrojem elektrického pole je $$ \ vec {E} = \ frac {k_e Q} {r ^ 2} \ hat {r} $$ Pak můžeme vezměte povrchový integrál kdekoli mimo zdroj, nechme z něj uzavřít sféru, $$ \ Phi = \ int ^ {\ phi = 2 \ pi} _ {\ phi = 0 } \ int _ {\ theta = 0} ^ {\ theta = \ pi} {\ frac {k_e Q} {r ^ 2} \ hat {r} \ cdot r ^ 2 sin \ theta \ d \ phi \ d \ theta \ \ hat {r}} $$ $$ \ Phi = 4 \ pi k_e Q $$ Kde, $ k_e = 1/4 \ pi \ epsilon_0 $ $$ \ Phi = Q / \ epsilon_0 $$
U každého uzavřeného konečného náboje musí být tok nenulový i neomezený, což vylučuje možnost, že konstanta pole proporcionality ( $ k_e $ ) je buď nula, nebo nekonečno.
Odpověď
Řeknu vám, proč by to nemělo být $ 0 $ . Nejprve by rychlost světla byla nekonečná, protože je definována jako
$$ c = \ frac {1} {\ sqrt {\ varepsilon_ {0 } \ mu_ {0}}} $$
to není pravda, z různých experimentů víme, že rychlost světla je konečná. Kromě toho magnetické pole produkované proudem drát by byl $ 0 $ všude
$$ \ textbf {B} = \ frac {\ mu_ {0}} {4 \ pi} \ int_ {C} \ frac {I \ textbf {dl} \ times \ textbf {r „}} {\ textbf {| r“ |} ^ {3}} $$
Elektrická síla vyvíjená na nabité částice by byla nekonečná
$$ \ textbf {| F |} = \ frac {1} {4 \ pi \ varepsilon_ {0}} \ frac {| q_ {1} q_ {2} |} {r ^ 2} $$
Z ekvivalence hmotnostní energie