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과학

유전 상수

유전 상수과학
다른 이름
상대 유전율
기호
κ 또는 ε_r
정의
ε/ε₀
단위
무차원
유전 상수는 물질의 유전율을 진공 유전율로 나눈 상대적인 값으로, 상대 유전율이라고도 한다. 단순한 선형 등방성 정전기 모형에서는 κ=ε/ε₀로 쓰며, 유전체로 완전히 채운 축전기의 전기용량은 진공일 때의 κ배가 된다.

축전기에서의 의미

같은 형상의 축전기에 유전체를 넣으면 전압과 전하의 관계가 달라진다. 평행판 사이를 균질한 유전체가 완전히 채우는 이상적인 모형에서는 C=κC₀다. κ는 물질의 반응을 나타내는 값이고 판의 크기나 간격을 나타내는 기하학적 양과 구별된다.

전원을 분리한 경우

전원에서 분리해 자유 전하를 일정하게 유지한 축전기를 생각하자. 전기용량이 3배가 되면 Q=CV에서 전압은 처음의 1/3이 된다. 전압이 감소했다는 사실만으로 극판의 자유 전하가 밖으로 빠져나갔다고 결론 내릴 수는 없다.

전원을 연결한 경우

이상적인 전원이 전압을 일정하게 유지하면 같은 전기용량 증가에 대해 저장 전하가 늘어난다. 전하 일정과 전압 일정은 서로 다른 조건이다. 유전체를 넣으면 언제나 전압이 줄어든다는 설명은 전원 연결 여부를 빠뜨린 것이다.

하나의 숫자로 충분한 조건

상대 유전율이라는 이름에 상수가 들어 있어도 실제 물질의 응답은 주파수나 온도에 따라 달라질 수 있다. 방향 의존성이나 손실이 중요하면 텐서 또는 복소수 표현이 필요하다. 정전기에서의 단순한 κ를 모든 전자기파 주파수에 그대로 적용해서는 안 된다.

관련 문서

유전체 / 전기용량 / 축전기 / 전기장 / 전기 쌍극자 / 전압 / 전하 / 변위 전류