自由空間または真空の誘電率がゼロ0ではないのはなぜですか？

真空誘電率$ \ epsilon_0 $ は、光の性質によって定義されます。真空中の電磁波（光）は、真空中の光速$ c_0 $で伝播します。定義により

$$ \ epsilon_0 = \ frac {1} {µ_0 \ cdot {c_0} ^ 2} $$

$ µ_0 = 4 \ pi \ cdot 10 ^とします。真空中の{-7} \ frac {H} {m} $。光の速度は無限ではないので、 $ \ epsilon_0 $ は0になりません。

問題として、表面に付着した双極子による電荷$ q $の部分的なスクリーニングにより、その有効電荷は$$ q _ {\ text {e }} = q \ frac {\ epsilon_0} {\ epsilon} $$

これは$ \ epsilon $の定義です。

真空ではスクリーニングが行われないため、スクリーニングが行われません。定義上、$ \ epsilon = \ epsilon_0 $。

前の回答はどちらも（正しいですが）多少誤解を招く可能性があります。 $ \ epsilon_0 $ が測定しているのは、電気力の強さです。2点電荷間の力は、クーロンの法則によって示されます。

$ F_e = \ dfrac {1} {4 \ pi \ epsilon_0} \ dfrac {q_1q_2} {r ^ 2} $ 、ここでqは電荷を表し、rはそれらの間の距離。電気力は宇宙のいたるところに存在し、 $ \ epsilon_0 $ は単なる基本定数です。

水のような介在物がこの力を減少させ、何らかの形で電界を遮断するという考えを持っているようです。実際の影響は逆です。2つの電荷の間に物質が存在すると、その魅力が増加します。なぜですか？

金属導体によって分離された正電荷と負電荷があると仮定します。電荷は材料を分極し、次のように材料内の電子の一部を正電荷に近づけます。

誘電体の正味電荷はゼロですが、電極の電荷は、既存の引力に加えて引力を感じます。

とにかく、材料には誘電率と呼ばれる特性があり、2つの電荷間の力をどれだけ増加させるかを定量化します（ $ \ epsilon $ ）。比誘電率、または $ \ kappa $ の観点から考えることを好みます。これは、真空中の電気力と材料を通過する電気力の比率を表す無次元数です。 。定義上、バキュームの場合、 $ \ kappa = 1 $ です。さまざまな材料がさまざまな量で電気力を増強しますが、すべての場合において、それらは1以上の $ \ kappa $ の値を持ちます。

脚注：電子が原子間を移動しない絶縁体でも、電子の軌道が個々の原子の片側にわずかに歪んでいるため、この効果は依然として観察されます。

上記の回答と非常によく似た、これについて考えるもう1つの可能な方法。荷電粒子（Q）を想像してください。定義上、ある表面を通過するフラックスは、フィールドのカットスルーは次のように与えられます。 $$ \ Phi = \ int {\ vec {E} \ cdot d \ vec {A}} $$ 関連する逆二乗則電界源は、 $$ \ vec {E} = \ frac {k_e Q} {r ^ 2} \ hat {r} $$ です。ソースの外側の任意の場所で表面積分を取り、それを囲んでいる球にします。 $$ \ Phi = \ int ^ {\ phi = 2 \ pi} _ {\ phi = 0 } \ int _ {\ theta = 0} ^ {\ theta = \ pi} {\ frac {k_e Q} {r ^ 2} \ hat {r} \ cdot r ^ 2 sin \ theta \ d \ phi \ d \ theta \ \ hat {r}} $$ $$ \ Phi = 4 \ pi k_e Q $$ ここで、 $ k_e = 1/4 \ pi \ epsilon_0 $ $$ \ Phi = Q / \ epsilon_0 $$

囲まれた有限電荷の場合、フラックスは非ゼロと非無限の両方である必要があり、比例の場の定数（ $ k_e $ ）がゼロまたは無限のいずれかです。

なぜ $ 0 $ 。まず第一に、光速は次のように定義されているため、無限大になります。

$$ c = \ frac {1} {\ sqrt {\ varepsilon_ {0 } \ mu_ {0}}} $$

これは真実ではありません。さまざまな実験から、光速は有限であることがわかっています。それに加えて、電流が流れることによって生成される磁場ワイヤーはどこでも $ 0 $ になります

$$ \ textbf {B} = \ frac {\ mu_ {0}} {4 \ pi} \ int_ {C} \ frac {I \ textbf {dl} \ times \ textbf {r “}} {\ textbf {| r” |} ^ {3}} $$

帯電した粒子にかかる電気力は無限大になります

$$ \ textbf {| F |} = \ frac {1} {4 \ pi \ varepsilon_ {0}} \ frac {| q_ {1} q_ {2} |} {r ^ 2} $$

質量エネルギー等価から $ E = \ sqrt {（m_ {0} c ^ 2）^ 2 +（pc）^ 2} $ 、 $ p = 0 $ は無限大になる傾向があり、相対論的質量は静止質量になる傾向があります $ m = \ frac {m_ {0}} {\ sqrt {1- \ frac {v ^ 2} {c ^ 2}}} $ 。