Przenikalność jest miarą określającą pole elektryczne wytwarzane przez ładunek w danym ośrodku.
Teraz pole elektryczne $ E $ rośnie wraz z ε (przenikalność elektryczna) maleje, a E maleje wraz ze wzrostem ε, z powodu odwrotnej proporcjonalności E do ε.
Mówiąc w kategoriach materialnych (praktycznych), przenikalność – czyli ile pola E byłoby dozwolone w medium – wynika z materiału medium. Na przykład ośrodek wodny ma cząsteczki wody, więc gdy dwa ładunki są umieszczone w wodzie, pole z tych dwóch ładunków jest odporne na cząsteczki wody, a więc mniej pola NET byłoby wytwarzane przez ładunki (w porównaniu do sytuacji, gdy dwa ładunki byłyby zostały umieszczone w próżni) i między nimi byłaby mniejsza siła.
W próżni nie ma takiej masy ani obiektu materialnego. Powinien więc mieć przenikalność zbliżoną do 0 (a właściwie do 0). Ale przenikalność wolnej przestrzeni (wolna przestrzeń oznacza – brak fal elektromagnetycznych, żadnych cząstek, żadnych ładunków, nic w przestrzeni, tylko przestrzeń absolutna) wynosi 8,85 × 10-¹² F m-¹.
Faktem jest, że jeśli ε próżni (wolnej przestrzeni) wynosi 0, to między dwoma obiektami trzymanymi w wolnej przestrzeni byłaby nieskończona siła i jest to fizycznie niemożliwe. Ale hipotetycznie jest to możliwe. (A może ta hipoteza jest błędna?).
Co sprawia, że próżnia nie ma 0 przenikalności?
Komentarze
- Witamy w Physics SE. Nie głosowałem przeciw. Twoje przemyślenia doprowadziły do zdefiniowania przenikalności równej 1 .
- @StefanBischof Haha. Nie martw się głosowaniem negatywnym. ;). Cóż, podany przez Ciebie link mówi o przenikalności Względnej . Zdecydowanie dla próżni jest to 1. Ale w pytaniu pojawia się pytanie, dlaczego przenikalność próżni nie jest równa 0 i nie dotyczy względnej przenikalności.
- Należy pamiętać, że pusta przestrzeń nie jest t pusta przestrzeń. Jest ' pełen fluktuacji kwantowych.
Odpowiedź
Przenikalność próżni $ \ epsilon_0 $ jest określona przez naturę światła. W próżni fale elektromagnetyczne (światło) rozchodzą się z prędkością światła $ c_0 $ w próżni. Z definicji
$$ \ epsilon_0 = \ frac {1} {µ_0 \ cdot {c_0} ^ 2} $$
Niech będzie $ µ_0 = 4 \ pi \ cdot 10 ^ {-7} \ frac {H} {m} $ w próżni. Ponieważ prędkość światła nie jest nieskończona $ \ epsilon_0 $ nie będzie równa 0.
Odpowiedź
W istocie, ze względu na częściowe ekranowanie ładunku $ q $ przez dipole przyklejone do jego powierzchni, jego efektywny ładunek wynosi $$ q _ {\ text {e }} = q \ frac {\ epsilon_0} {\ epsilon} $$
To jest definicja $ \ epsilon $.
W próżni nie ma przesiewania, dlatego z definicji $ \ epsilon = \ epsilon_0 $.
Odpowiedź
Obie poprzednie odpowiedzi (choć poprawne) są nieco mylące. To, co mierzy $ \ epsilon_0 $ , to siła siły elektrycznej. Siła między dwoma ładunkami punktowymi jest określona przez prawo Coulomba, które stanowi
$ F_e = \ dfrac {1} {4 \ pi \ epsilon_0} \ dfrac {q_1q_2} {r ^ 2} $ , gdzie q oznacza ich ładunki, a r to odległość między nimi. Siły elektryczne istnieją wszędzie we wszechświecie i $ \ epsilon_0 $ to tylko podstawowa stała.
Wydawało się, że miałeś pojęcie, że wstawiony materiał, taki jak woda, zmniejsza tę siłę, w jakiś sposób blokuje pole elektryczne. Rzeczywisty efekt jest odwrotny: obecność materiału między dwoma ładunkami zwiększa ich przyciąganie. Dlaczego?
Udawaj, że mamy dodatni i ujemny ładunek oddzielony metalowym przewodnikiem. Ładunki polaryzują materiał, powodując, że niektóre elektrony w materiale zbliżają się do ładunku dodatniego, na przykład:
Chociaż ładunek netto w dielektryku wynosi zero, ładunki na elektrodach będą odczuwać siłę przyciągania oprócz już istniejącego przyciągania między nimi, ze względu na materiał.
W każdym razie materiały mają właściwość zwaną przenikalnością, która określa ilościowo, o ile zwiększają siłę między dwoma ładunkami ( $ \ epsilon $ ). Wolę myśleć w kategoriach względnej przenikalności elektrycznej lub $ \ kappa $ , która jest liczbą bez jednostek, która określa stosunek między siłami elektrycznymi w próżni w porównaniu z materiałem . Z definicji dla odkurzacza $ \ kappa = 1 $ . Różne materiały zwiększają siły elektryczne w różnym stopniu, ale we wszystkich przypadkach mają wartości $ \ kappa $ większe lub równe jeden.
Przypis: nawet w izolatorach, w których elektrony nie poruszają się między atomami, efekt ten jest nadal obserwowany, ponieważ orbity elektronów są lekko nachylone w jedną stronę poszczególnych atomów.
Odpowiedź
Inny możliwy sposób myślenia o tym, bardzo podobny do powyższych odpowiedzi. Wyobraź sobie naładowaną cząstkę (Q). Z definicji strumień przechodzący przez jakąś powierzchnię, pole przecina się jako $$ \ Phi = \ int {\ vec {E} \ cdot d \ vec {A}} $$ powiązane prawo odwrotności kwadratu a źródłem pola elektrycznego jest $$ \ vec {E} = \ frac {k_e Q} {r ^ 2} \ hat {r} $$ Wtedy możemy weź całkę powierzchniową gdziekolwiek poza źródłem, zróbmy z niej kulę obejmującą, $$ \ Phi = \ int ^ {\ phi = 2 \ pi} _ {\ phi = 0 } \ int _ {\ theta = 0} ^ {\ theta = \ pi} {\ frac {k_e Q} {r ^ 2} \ hat {r} \ cdot r ^ 2 sin \ theta \ d \ phi \ d \ theta \ \ hat {r}} $$ $$ \ Phi = 4 \ pi k_e Q $$ Gdzie, $ k_e = 1/4 \ pi \ epsilon_0 $ $$ \ Phi = Q / \ epsilon_0 $$
Dla dowolnego skończonego ładunku zawartego w strumieniu strumień musi być zarówno niezerowy, jak i nieskończony, wykluczając możliwość, że stała pola proporcjonalności ( $ k_e $ ) jest zero lub nieskończone.
Odpowiedź
Powiem ci, dlaczego nie powinno to być 0 $ . Po pierwsze, prędkość światła stałaby się nieskończona, ponieważ jest zdefiniowana jako
$$ c = \ frac {1} {\ sqrt {\ varepsilon_ {0 } \ mu_ {0}}} $$
to nieprawda, wiemy z różnych eksperymentów, że prędkość światła jest skończona. Poza tym pole magnetyczne wytwarzane przez prąd przenoszący wire byłoby 0 $ wszędzie
$$ \ textbf {B} = \ frac {\ mu_ {0}} {4 \ pi} \ int_ {C} \ frac {I \ textbf {dl} \ times \ textbf {r „}} {\ textbf {| r” |} ^ {3}} $$
Siła elektryczna wywierana na naładowane cząstki stałaby się nieskończona
$$ \ textbf {| F |} = \ frac {1} {4 \ pi \ varepsilon_ {0}} \ frac {| q_ {1} q_ {2} |} {r ^ 2} $$
Z równoważności masy i energii $ E = \ sqrt {(m_ {0} c ^ 2) ^ 2 + (pc) ^ 2} $ , energia cząstki, gdy $ p = 0 $ będzie dążyć do nieskończonej masy, a relatywistyczna masa ma tendencję do spoczynku $ m = \ frac {m_ {0}} {\ sqrt {1- \ frac {v ^ 2} {c ^ 2}}} $ .