A permissividade é a medida que determina o campo elétrico produzido pela carga em um meio específico.
Agora, o campo elétrico, $ E $ aumenta conforme ε (permissividade) diminui, e E diminui à medida que ε aumenta, devido à proporcionalidade inversa de E para ε.
Falando em termos materiais (práticos), a permissividade – isto é quanto campo E seria permitido em um meio – é devido ao material do meio. Por exemplo, o meio de água tem moléculas de água, então quando duas cargas são colocadas na água, o campo das duas cargas é resistido por moléculas de água e, portanto, menos campo NET seria produzido pelas cargas (em comparação com quando as duas cargas seriam foram colocados no vácuo), e haveria menos força entre eles.
No vácuo, não existe tal massa ou objeto material. Portanto, deve ter uma permissividade próxima de 0 (e de fato 0 em si). Mas a permissividade do espaço livre (espaço livre significa – sem ondas eletromagnéticas, sem partículas, sem cargas, nada no espaço, apenas espaço absoluto) é 8,85 × 10-¹² F m-¹.
É um fato, que se ε do vácuo (espaço livre) for 0, então haveria uma força infinita entre dois objetos mantidos no espaço livre, e isso fisicamente não é possível. Mas, hipoteticamente, é possível. (Ou essa hipótese está errada?).
O que faz com que o vácuo não tenha 0 permissividade?
Comentários
- Bem-vindo a Physics SE. Eu não fiz downvote. Seus pensamentos levaram à definição de uma permissividade igual a 1 .
- @StefanBischof Haha. Não se preocupe com o voto negativo. ;). Bem, o link fornecido por você fala sobre permissividade Relativa . Então, definitivamente, para o vácuo, é 1. Mas na questão que está sendo perguntado por que a permissividade do vácuo não é 0, e não sobre a permissividade relativa.
- Lembre-se de que o espaço vazio isn ‘ t espaço vazio. É ‘ cheio de flutuações quânticas.
Resposta
Permissividade de vácuo $ \ epsilon_0 $ é definida pela natureza da luz. No vácuo, as ondas eletromagnéticas (luz) se propagam com a velocidade da luz $ c_0 $ no vácuo. Por definição
$$ \ epsilon_0 = \ frac {1} {µ_0 \ cdot {c_0} ^ 2} $$
Seja $ µ_0 = 4 \ pi \ cdot 10 ^ {-7} \ frac {H} {m} $ no vácuo. Visto que a velocidade da luz não infinita $ \ epsilon_0 $ não será 0.
Resposta
Na verdade, devido à triagem parcial de uma carga $ q $ por dipolos aderidos em sua superfície, sua carga efetiva torna-se $$ q _ {\ text {e }} = q \ frac {\ epsilon_0} {\ epsilon} $$
Esta é a definição de $ \ epsilon $.
No vácuo, não há triagem e, portanto, por definição, $ \ epsilon = \ epsilon_0 $.
Resposta
Ambas as respostas anteriores (embora corretas) são um tanto enganosas. O que $ \ epsilon_0 $ está medindo é a força da força elétrica. A força entre duas cargas pontuais é determinada pela lei de Coulombs, que declara
$ F_e = \ dfrac {1} {4 \ pi \ epsilon_0} \ dfrac {q_1q_2} {r ^ 2} $ , onde q representa suas cobranças er é o distância entre eles. As forças elétricas existem em todo o universo, e $ \ epsilon_0 $ é apenas uma constante fundamental.
Você parecia ter a noção de que um material interposto como a água diminui essa força, de alguma forma bloqueia o campo elétrico. O afeto real é o oposto: a presença de um material entre duas cargas aumenta sua atração. Por quê?
Finja que temos cargas positivas e negativas separadas por um condutor de metal. As cargas polarizarão o material, fazendo com que alguns dos elétrons no material se movam para mais perto da carga positiva, assim:
Embora a carga líquida no dielétrico seja zero, as cargas nos eletrodos sentirão uma força atrativa além da atração que já existe entre eles, devido ao material.
De qualquer forma, os materiais possuem uma propriedade chamada permissividade, que quantifica o quanto eles aumentam a força entre duas cargas ( $ \ epsilon $ ). Eu prefiro pensar em termos de permissividade relativa, ou $ \ kappa $ , que é um número sem unidade que fornece a razão entre as forças elétricas no vácuo vs. através de um material . Por definição, para vácuo, $ \ kappa = 1 $ . Vários materiais aumentam as forças elétricas em várias quantidades, mas em todos os casos, eles têm valores de $ \ kappa $ maiores ou iguais a um.
Nota de rodapé: mesmo em isoladores, onde os elétrons não se movem entre os átomos, este efeito ainda é observado, devido às órbitas dos elétrons serem levemente inclinadas para um lado dos átomos individuais.
Resposta
Outra forma possível de pensar sobre isso, muito semelhante às respostas acima. Imagine uma partícula carregada (Q). Por definição, fluxo levado através de alguma superfície que o campo corta é dado como, $$ \ Phi = \ int {\ vec {E} \ cdot d \ vec {A}} $$ Lei do quadrado inverso associada com a fonte do campo elétrico é, $$ \ vec {E} = \ frac {k_e Q} {r ^ 2} \ hat {r} $$ Então podemos pegue a integral da superfície em qualquer lugar fora da fonte, vamos torná-la uma esfera envolvente, $$ \ Phi = \ int ^ {\ phi = 2 \ pi} _ {\ phi = 0 } \ int _ {\ theta = 0} ^ {\ theta = \ pi} {\ frac {k_e Q} {r ^ 2} \ hat {r} \ cdot r ^ 2 sin \ theta \ d \ phi \ d \ theta \ \ hat {r}} $$ $$ \ Phi = 4 \ pi k_e Q $$ Onde, $ k_e = 1/4 \ pi \ epsilon_0 $ $$ \ Phi = Q / \ epsilon_0 $$
Para qualquer carga finita incluída, o fluxo deve ser diferente de zero e não infinito, descartando a possibilidade de que a constante de proporcionalidade de campo ( $ k_e $ ) seja zero ou infinito.
Resposta
Vou lhe dizer por que não deveria ser $ 0 $ . Em primeiro lugar, a velocidade da luz se tornaria infinita, pois ela “é definida como
$$ c = \ frac {1} {\ sqrt {\ varepsilon_ {0 } \ mu_ {0}}} $$
isso não é verdade, sabemos por diferentes experimentos que a velocidade da luz é finita. Além disso, o campo magnético produzido pelo transporte de corrente fio seria $ 0 $ em qualquer lugar
$$ \ textbf {B} = \ frac {\ mu_ {0}} {4 \ pi} \ int_ {C} \ frac {I \ textbf {dl} \ times \ textbf {r “}} {\ textbf {| r” |} ^ {3}} $$
A força elétrica exercida sobre as partículas carregadas se tornaria infinita
$$ \ textbf {| F |} = \ frac {1} {4 \ pi \ varepsilon_ {0}} \ frac {| q_ {1} q_ {2} |} {r ^ 2} $$
Da equivalência massa-energia