La permittivité est la mesure déterminant le champ électrique produit par la charge dans un milieu particulier.
Désormais champ électrique, $ E $ augmente à mesure que ε (permittivité) diminue, et E diminue à mesure que ε augmente, en raison de la proportionnalité inverse de E à ε.
En termes matériels (pratiques), la permittivité – cest combien de champ E serait autorisé dans un support est dû au matériau du support. Par exemple, le milieu de leau a des molécules deau, donc lorsque deux charges sont placées dans leau, le champ des deux charges est résisté par des molécules deau, et donc moins de champ NET serait produit par les charges (par rapport au moment où les deux charges seraient ont été mis sous vide), et il y aurait moins de force entre eux.
Dans le vide, il ny a pas de masse ou dobjet matériel. Il devrait donc avoir une permittivité approchant 0 (et en fait 0 lui-même). Mais la permittivité de lespace libre (espace libre signifie – pas dondes électromagnétiques, pas de particules, pas de charges, rien dans lespace, seulement lespace absolu) est de 8,85 × 10-¹² F m-¹.
Il est vrai que si ε du vide (espace libre) vaut 0, alors il y aurait une force infinie entre deux objets maintenus dans lespace libre, et ce nest physiquement pas possible. Mais hypothétiquement, cest possible. (Ou cette hypothèse est-elle fausse?).
Quest-ce qui fait que le vide na pas de permittivité 0?
Commentaires
- Bienvenue sur Physique SE. Je nai pas voté contre. Vos réflexions ont conduit à la définition dune permittivité égale à 1 .
- @StefanBischof Haha. Ne vous inquiétez pas du vote négatif. ;). Eh bien, le lien que vous avez fourni parle de permittivité Relative . Donc définitivement pour le vide, cest 1. Mais dans la question qui se pose, pourquoi la permittivité du vide est-elle différente de 0, et non à propos de la permittivité relative.
- Gardez à lesprit que lespace vide nest pas ‘ t espace vide. Il ‘ est plein de fluctuations quantiques.
Réponse
La permittivité au vide $ \ epsilon_0 $ est définie par la nature de la lumière. Dans le vide, les ondes électromagnétiques (la lumière) se propagent avec la vitesse de la lumière $ c_0 $ dans le vide. Par définition
$$ \ epsilon_0 = \ frac {1} {µ_0 \ cdot {c_0} ^ 2} $$
Soit $ µ_0 = 4 \ pi \ cdot 10 ^ {-7} \ frac {H} {m} $ dans le vide. Puisque la vitesse de la lumière nest pas infinie, $ \ epsilon_0 $ ne sera pas 0.
Réponse
En matière, en raison du filtrage partiel dune charge $ q $ par des dipôles collés à sa surface, sa charge effective devient $$ q _ {\ text {e }} = q \ frac {\ epsilon_0} {\ epsilon} $$
Cest la définition de $ \ epsilon $.
Dans le vide, il ny a pas de criblage, et donc par définition, $ \ epsilon = \ epsilon_0 $.
Réponse
Les deux réponses précédentes (bien que correctes) sont quelque peu trompeuses. Ce que $ \ epsilon_0 $ mesure est la force de la force électrique. La force entre deux charges ponctuelles est indiquée par la loi de Coulombs, qui stipule
$ F_e = \ dfrac {1} {4 \ pi \ epsilon_0} \ dfrac {q_1q_2} {r ^ 2} $ , où q représente leurs frais et r est le distance entre eux. Les forces électriques existent partout dans lunivers, et $ \ epsilon_0 $ est juste une constante fondamentale.
Vous sembliez avoir lidée quun matériau interposé comme leau diminue cette force, bloque en quelque sorte le champ électrique. Leffet réel est le contraire: la présence dun matériau entre deux charges augmente leur attraction. Pourquoi?
Imaginez que nous avons une charge positive et négative séparées par un conducteur métallique. Les charges polariseront le matériau, provoquant le rapprochement de certains électrons du matériau de la charge positive, comme ceci:
Bien que la charge nette dans le diélectrique soit nulle, les charges sur les électrodes ressentiront une force attractive en plus de lattraction qui existe déjà entre eux, en raison du matériau.
De toute façon, les matériaux ont une propriété appelée permittivité, qui quantifie à quel point ils augmentent la force entre deux charges ( $ \ epsilon $ ). Je préfère penser en termes de permittivité relative, ou $ \ kappa $ , qui est un nombre sans unité qui donne le rapport entre les forces électriques dans le vide et à travers un matériau . Par définition, pour un vide, $ \ kappa = 1 $ . Divers matériaux augmentent les forces électriques de diverses quantités, mais dans tous les cas, ils ont des valeurs de $ \ kappa $ supérieures ou égales à un.
Note de bas de page: même dans les isolateurs, où les électrons ne se déplacent pas entre les atomes, cet effet est toujours observé, car les orbites des électrons sont légèrement biaisées dun côté des atomes individuels.
Réponse
Une autre façon de penser à cela, très similaire aux réponses ci-dessus. Imaginez une particule chargée (Q). Par définition, un flux traversant une surface qui le champ qui traverse est donné comme, $$ \ Phi = \ int {\ vec {E} \ cdot d \ vec {A}} $$ Loi carrée inverse associée avec la source du champ électrique est, $$ \ vec {E} = \ frac {k_e Q} {r ^ 2} \ hat {r} $$ Alors nous pouvons prenons lintégrale de surface nimporte où en dehors de la source, faisons-en une sphère englobante, $$ \ Phi = \ int ^ {\ phi = 2 \ pi} _ {\ phi = 0 } \ int _ {\ theta = 0} ^ {\ theta = \ pi} {\ frac {k_e Q} {r ^ 2} \ hat {r} \ cdot r ^ 2 sin \ theta \ d \ phi \ d \ theta \ \ hat {r}} $$ $$ \ Phi = 4 \ pi k_e Q $$ Où, $ k_e = 1/4 \ pi \ epsilon_0 $ $$ \ Phi = Q / \ epsilon_0 $$
Pour toute charge finie enfermée le flux doit être à la fois non nul et non infini, excluant la possibilité que la constante de champ de proportionnalité ( $ k_e $ ) soit soit zéro soit infini.
Réponse
Je vais vous dire pourquoi cela ne devrait pas être 0 $ . Tout dabord, la vitesse de la lumière deviendrait infinie puisquelle « est définie comme
$$ c = \ frac {1} {\ sqrt {\ varepsilon_ {0 } \ mu_ {0}}} $$
ce nest pas vrai, nous savons par différentes expériences que la vitesse de la lumière est finie. En plus de cela, le champ magnétique produit par le transport de courant le fil serait $ 0 $ partout
$$ \ textbf {B} = \ frac {\ mu_ {0}} {4 \ pi} \ int_ {C} \ frac {I \ textbf {dl} \ times \ textbf {r « }} {\ textbf {| r » |} ^ {3}} $$
La force électrique exercée sur les particules chargées deviendrait infinie
$$ \ textbf {| F |} = \ frac {1} {4 \ pi \ varepsilon_ {0}} \ frac {| q_ {1} q_ {2} |} {r ^ 2} $$
À partir de léquivalence masse-énergie $ E = \ sqrt {(m_ {0} c ^ 2) ^ 2 + (pc) ^ 2} $ , énergie dune particule lorsque $ p = 0 $ aura tendance à linfini et la masse relativiste aura tendance à reposer la masse $ m = \ frac {m_ {0}} {\ sqrt {1- \ frac {v ^ 2} {c ^ 2}}} $ .