A permittivitás az a mérőszám, amely meghatározza egy adott közeg töltésével létrehozott elektromos teret.
Most elektromos tér, az $ E $ növekszik Az ε (permittivitás) csökken, és az E csökkenésével csökken az E fordított arányossága miatt.
Anyagi (gyakorlati) szempontból beszélve a permittivitás – ennyi E mező lenne megengedett egy közeg- a közeg anyagának köszönhető. Például a vízi közegben vannak vízmolekulák, így amikor két töltést helyeznek a vízbe, a két töltés mezőjét vízmolekulák ellenállják, és így kevesebb NET mező keletkezik a töltések által (ahhoz képest, amikor a két töltés vákuumba kerültek), és kevesebb erő lenne közöttük.
Vákuumban nincs ilyen tömeg vagy tárgy. Tehát a permittivitásnak megközelítenie kell a 0-t (és valójában magát a 0-t is). De a szabad tér permittivitása (a szabad tér azt jelenti – nincsenek elektromágneses hullámok, nincs részecske, nincs töltés, semmi nincs az űrben, csak az abszolút tér van) 8,85 × 10 -12 Fm-1.
Valójában tény, hogy ha a vákuum (szabad tér) ε értéke 0, akkor a szabad térben tartott két tárgy között végtelen erő lenne, és ez fizikailag nem lehetséges. De hipotetikusan lehetséges. (Vagy ez a hipotézis téves?).
Mi miatt nincs a vákuumnak 0 permittivitása?
Megjegyzések
- Üdvözöljük Fizika SE. Nem szavaztam le. Gondolatai egy permittivitás meghatározásához vezettek 1 .
- @StefanBischof Haha. Ne aggódjon a leszavazás miatt. ;). Nos, az Ön által megadott link a Relatív permittivitásról szól. Tehát a vákuum szempontjából mindenképpen 1. Ez a kérdés arra vonatkozik, hogy a vákuum permittivitása miért nem 0, és nem a relatív permittivitásról.
- Ne feledje, hogy az üres hely nem ' t nincs üres hely. ' tele van kvantumingadozásokkal.
Válasz
A vákuumáteresztő képességet a $ \ epsilon_0 $ a fény jellege határozza meg. Vákuumban az elektromágneses hullámok (fény) fénysebességgel terjednek $ c_0 $ vákuumban. Meghatározás szerint
$$ \ epsilon_0 = \ frac {1} {µ_0 \ cdot {c_0} ^ 2} $$
Legyen $ µ_0 = 4 \ pi \ cdot 10 ^ {-7} \ frac {H} {m} $ vákuumban. Mivel a fénysebesség nem végtelen $ \ epsilon_0 $ nem lesz 0.
Válasz
Ami azt illeti, hogy a $ q $ töltés részleges szűrése miatt a felületére tapadt dipólusok hatásos töltése $$ q _ {\ text {e lesz }} = q \ frac {\ epsilon_0} {\ epsilon} $$
Ez a $ \ epsilon $ meghatározása.
Vákuumban nincs szűrés, ezért definíció szerint $ \ epsilon = \ epsilon_0 $.
Válasz
Mindkét előző válasz (bár helytálló) kissé félrevezető. Amit a $ \ epsilon_0 $ mér, az az elektromos erő ereje. A két pont töltés közötti erőt a Coulombs-törvény határozza meg, amely szerint
$ F_e = \ dfrac {1} {4 \ pi \ epsilon_0} \ dfrac {q_1q_2} {r ^ 2} $ , ahol q a töltéseiket, r pedig a Elektromos erők az univerzumban mindenütt léteznek, és $ \ epsilon_0 $ csak egy alapvető állandó.
Úgy tűnt, hogy az az elképzelésed van, hogy egy olyan közbeiktatott anyag, mint a víz, csökkenti ezt az erőt, valahogy elzárja az elektromos teret. A tényleges hatás ellentétes: egy anyag jelenléte két töltés között növeli vonzásukat. Miért?
Tegyük fel, hogy pozitív és negatív töltésünk van, amelyet egy fém vezető választ el. A töltések polarizálják az anyagot, aminek következtében az anyagban lévő elektronok egy része közelebb kerül a pozitív töltéshez:
Noha a dielektrikum nettó töltése nulla, az elektródák töltése vonzó erőt fog érezni a már meglévő vonzerő mellett közöttük, az anyag miatt.
Az anyagoknak van egy permittivitás nevű tulajdonságuk, amely számszerűsíti, hogy mennyivel növelik az erőt két töltés között ( $ \ epsilon $ ). Inkább a relatív permittivitás, vagy a $ \ kappa $ kifejezés alapján gondolkodom, amely egység nélküli szám, amely megadja az elektromos erők vákuumban való viszonyát az anyagon keresztül . Definíció szerint vákuum esetén $ \ kappa = 1 $ . Különböző anyagok növelik az elektromos erőket különböző összegekkel, de minden esetben $ \ kappa $ értéke nagyobb vagy egyenlő.
Lábjegyzet: még a szigetelőknél is, ahol az elektronok nem mozognak az atomok között, ez a hatás továbbra is megfigyelhető, mivel az elektronpályák kissé el vannak ferdülve az egyes atomok egyik oldalán.
Válasz
A gondolkodás másik lehetséges módja, nagyon hasonló a fenti válaszokhoz. Képzeljünk el egy töltött részecskét (Q). Definíció szerint a fluxus átvette valamilyen felületet, a mező átvágása, $$ \ Phi = \ int {\ vec {E} \ cdot d \ vec {A}} $$ fordított négyzet törvény társítva az elektromos mező forrása, $$ \ vec {E} = \ frac {k_e Q} {r ^ 2} \ hat {r} $$ , akkor vigye a felületi integritást bárhová a forráson kívül, tegye “záró gömbbé”, $$ \ Phi = \ int ^ {\ phi = 2 \ pi} _ {\ phi = 0 } \ int _ {\ theta = 0} ^ {\ theta = \ pi} {\ frac {k_e Q} {r ^ 2} \ hat {r} \ cdot r ^ 2 sin \ theta \ d \ phi \ d \ theta \ \ hat {r}} $$ $$ \ Phi = 4 \ pi k_e Q $$ Hol, $ k_e = 1/4 \ pi \ epsilon_0 $ $$ \ Phi = Q / \ epsilon_0 $$
Bármely zárt véges töltés esetén a fluxusnak nem nulla és nem végtelennek kell lennie, kizárva annak lehetőségét, hogy az arányosság mezőállandója ( $ k_e $ ) akár nulla, akár végtelen.
Válasz
Megmondom, hogy miért nem kellene $ 0 $ . Először is, a fénysebesség végtelenné válna, mivel a következőképpen definiálják:
$$ c = \ frac {1} {\ sqrt {\ varepsilon_ {0 } \ mu_ {0}}} $$
ez nem igaz, különböző kísérletekből tudjuk, hogy a fénysebesség véges. Ezenkívül az áramviselés által létrehozott mágneses mező a vezeték $ 0 $ lenne mindenhol
$$ \ textbf {B} = \ frac {\ mu_ {0}} {4 \ pi} \ int_ {C} \ frac {I \ textbf {dl} \ times \ textbf {r “}} {\ textbf {| r” |} ^ {3}} $$
A töltött részecskékre kifejtett elektromos erő végtelenné válik
$$ \ textbf {| F |} = \ frac {1} {4 \ pi \ varepsilon_ {0}} \ frac {| q_ {1} q_ {2} |} {r ^ 2} $$
A tömeg-energia egyenértékűségből $ E = \ sqrt {(m_ {0} c ^ 2) ^ 2 + (pc) ^ 2} $ , egy részecske energiája, amikor $ p = 0 $ hajlamos a végtelenségre, a relativisztikus tömeg pedig inkább a tömeg $ m = \ frac {m_ {0}} {\ sqrt {1- \ frac {v ^ 2} {c ^ 2}}} $ .