HOME 教育状況公表 令和3年8月2日 ⇒#116@物理量; 検索 編集 【 物理量 】真空の誘電率⇒#116@物理量; 真空の誘電率 ε 0 / F/m = 8.
( 真空の誘電率 から転送) この項目の内容は、2019年5月20日に施行された SI基本単位の再定義 の影響を受けます。そのため、その変更を反映するために改訂する必要があります。 電気定数 electric constant 記号 ε 0 値 8. 85 4 18 7 8128(13) × 10 −1 2 F m −1 [1] 相対標準不確かさ 1.
今回は、電磁気学の初学者を悩ませてくれる概念について説明する. 一見複雑そうに見えるものであるが, 実際の内容自体は大したことを言っているわけではない. 一つ一つの現象をよく理解し, 説明を読んでもらいたい. 前回見たように, 誘電体に電場を印加すると誘電体内では誘電分極が生じる. このとき, 電子は電場と逆方向に引かれ, 原子核は電場方向に引かれるゆえ, 誘電体内ではそれぞれの電気双極子がもとの電場に対抗する形で電場を発生させ, 結局誘電分極が生じている誘電体内では真空のときと比較して, 電場が弱くなることになる. さて, このように電場は周囲の環境によってその大きさが変化してしまう訳だが, その効果はどんな方法によって反映できるだろうか. いま, 下図のように誘電体と電荷Qが置かれているとする. このとき, 図のように真空部分と誘電体部分を含むように閉曲面をとるとしよう. さて, このままではガウスの法則 は当然成り立たない. なぜなら, 上式では誘電体中の誘電分極に起因する電場の減少を考慮していないからである. そこで, 誘電体中の閉曲面上に注目してみよう. すると, 分極によって電気双極子が生じる訳だが, この際, 図のように正電荷(原子核)が閉曲面を通過して閉曲面外部に流出し, 逆にその電荷量分だけ, 閉曲面内部から電荷量が減少することになる. つまり, その電荷量を求めてε 0 で割り, 上式の右辺から引けば, 分極による減少を考慮した電場が求められることになる. 分極ベクトルの大きさはP=σdで定義され, 単位的にはC/m 2, すなわち, 単位面積当たりの電荷量を意味する. 真空中の誘電率 単位. よって流出した電荷量Q 流出 は, 閉曲面上における分極ベクトルの面積積分より得られる. すなわち が成り立つ. したがって分極を考慮した電場は となる. これはさらに とまとめることができる. 上式は分極に関係しない純粋な電荷Qから量ε 0 E + P が発散することを意味し, これを D とおけば なる関係が成り立つ. この D を電束密度という. つまり, 電束密度は純粋な電荷の電荷量のみで決まる量であり, 物質があろうと無かろうとその値は一定となる. ただし, この導き方から分かるように, あくまで電束密度は便宜上導入されたものであることに注意されたい. また, 分極ベクトルと電場が一直線上にある時は, 両者は比例関係にあった.
14{\cdots}\)」、\({\varepsilon}_{0}\)は 真空の誘電率 と呼ばれるものでその値は、 \begin{eqnarray} {\varepsilon}_{0}=8. 854×10^{-12}{\mathrm{[F/m]}} \end{eqnarray} となっています。真空の誘電率\({\varepsilon}_{0}\)の単位の中にある\({\mathrm{F}}\)はコンデンサの静電容量(キャパシタンス)の単位を表す『F:ファラド』です。 ここで、円周率の\({\pi}\)と真空の誘電率\({\varepsilon}_{0}\)の値を用いると、 \begin{eqnarray} k=\frac{1}{4{\pi}{\varepsilon}_{0}}{\;}{\approx}{\;}9×10^{9}{\mathrm{[N{\cdot}m^2/C^2]}} \end{eqnarray} となります。 この比例定数\(k\)の値は\(k=9×10^{9}{\mathrm{[N{\cdot}m^2/C^2]}}\)で決まっており、クーロンの法則を用いる問題でよく使うので覚えてください。 また、 真空の誘電率 \({\varepsilon}_{0}\)は 空気の誘電率 とほぼ同じ(真空の誘電率を1とすると、空気の誘電率は1.
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