유전율 Dielectric constant Permittitivy

유전율은 영어로 Dielectirc constant  또는 Permittivity라고 합니다.

매질이 저장할 수 있는 전하량을 의미하는데

구체적으로 설명하면 "전하 사이에 전기장이 작용할 때 전하 사이의 매질이 전기장에 미치는 영향을 표현하는 물리적 단위"라고 할 수 있습니다.

 

 

예를 들어 똑같은 양의 물질이라고 하더라도 유전율이 높은 매질은 더 많은 전하를 저장할 수 있습니다. 유전율이 높은 물질은 전기 저장용량이 크기 때문에 콘덴서로 사용이 가능합니다.

 

자속밀도는 전계의 세기와 밀접한 관계가 있습니다. 

 

자속밀도 D 

전계의 세기 E라고 하면 아래와 같이 표시할 수 있습니다. 

 

D = εE

 

이 비례상수 ε 를 유전율 Dielectriic constant 라고 합니다.

이것은 다시 진공에서의 유전율ε₀와 비유전율ε_r의 곱으로 표시됩니다.

 

ε = ε₀ ε_r

 

여기서 진공의 유전율 ε₀의 값은 esu 단위에서는 1이며 MKS 단위계에서는 10⁷/4πc²입니다.  여기서 c는 빛의 속도 (약 30만 km/s, 정확히는 299,792.458m/s입니다. 빛의 속도는 기본적인 무리 상수로이 우리가 길이 단위를 m로 하는 것은 이 빛의 속도로부터 정의되었습니다. 아인슈타인의 특수 상대성 이론에 의하면 빛의 속도 c는 우주의 모든 에너지와 물질, 정보가 가질수 있는 속도의 최대값입니다.질량이 0인 광자만이 빛의 속도로 움직일 수 있습니다.)

 

 

참고로 MKS 단위계는 M (meter, 미터), K(kilogram, 킬로그램), S (second, 초)를 기본으로 하는 단위계로 우리가 흔히 사용하는 단위계입니다. 유전율의 단위는 패럿/미터 [F/m]이며 ε₀는 국제단위계로 8.8541878176... ×10⁻¹²[F/m]입니다. 

 

예전 포스팅에서 언급한 쿨롱의 법칙에서 나오는 쿨롱의 힘 상수에 이 진공의 유전율이 나옵니다. 쿨롱의 힘의 상수 k는 진공에서 단위 전하 2개가 서로 단위 길이만큼 떨어져 있을 때 서로 작용하는 힘의 크기입니다.

 

 

k = 1 / 4πε₀ = 8.99 x 10⁹ 이며 단위는 [Nm²/C²] 입니다.

 

 

실온에서 비유전율은 진공에서의 유전율에 대한 상대적인 값이라고 하였는데 매질에 따라 그 값은 서로 다릅니다.

대표적인 비유전율은 아래와 같습니다.

 

비유전율

이상 유전율 Dielectirc constant  또는 Permittivity에 대해 알아보았습니다.