- 5
유전율에 대한 개념을 생각해보다가 검색한바로는
유전율이 높다는 의미는 기본적으로 전기에너지가 잘 전달된다는 의미라고 하네요
근데 전기력선수 식 N=Q/ε 식에 따르면 유전율이 큰 물질일 수록 통과시키는 전기력선 수가 작아질텐데 뭔가 의미가 대비되는거 같네요..
무엇을 제가 잘못 알고 있는걸까요...??
- 유전율
각 분야 한인연구자와 현업 전문가분들의 답변을 기다립니다.
-
답변
김영기님의 답변
2018-04-14- 1
전기적 관점에서 물질을 나누면 도체(conductor), 반도체(semiconductor), 유전체/부도체(dielectric material)로 나눌 수 있습니다. 도체는 자유전자가 있어서 전기가 잘 통할 수 있는 물질입니다.반도체는 전기가 통하는 상태를 조절할 수 있는 물질입니다. 반면에 유전체/부도체는 전기가 잘 통하지 않는 물질입니다. 보통 유전체를 배울 때 유전율(permittivity)을 배우게 됩니다. 유전율은 한자로 誘電率 이라고 합니다. 誘電 은 전기를 유도한다는 뜻이므로 誘電率은 전기를 유도하는 정도라고 할 수 있습니다. 두 개의 금속판 사이에 유전율이 높은 물질을 채워넣으면 두 개의 금속판에 적은 전압을 가해도 많은 전하를 저장할 수 있습니다.
저수지에 물을 채우는 것에 비유해 보면, 전기가 잘 통하는 물질이라는 것은 물(전자)가 잘 새는 도체인 것이고, 전기가 잘 통하지 읺은 물질(유전체)라는 것은 물(전자)가 잘 새지 않는 물질인 것입니다. 이것은 유전 물질의 분극(polarization) 현상 때문입니다.
도체친 금속은 자유전자(free electron)가 존재하므로 전압을 가하면 일정한 방향으로 자유롭게 움직이는 것이 가능합니다. 그러나 유전물질/부도체(dielectric material) 은 자유전자가 없어서 전압을 가해도 자유롭게 움직일 수 없습니다. 그러나 전자가 이동할 수는 없어도 한쪽으로 치우치는 형태로 변할 수는 있으므로 전압차를 발생시킬 수 있습니다. 자유전자도 없고 전기도 통하지 않아서(그래서 절연체(insulator)라고도 한다.) 아무 쓸모도 없을 것 같은 유전체가 실제로는 전기 회로에서 아주 중요한 역할을 합니다. -
답변
김종수님의 답변
2018-04-15- 0
설명 감사합니다만 제 질문의 의도는 N=Q/ε 식에 대한 해석이였습니다. 물질의 유전율값과 그 분극되는 정도에 따른 전기력선 수의 경향 비교를 좀 부탁드립니다. -
답변
정연학님의 답변
2018-04-16- 0
전계의 상태를 나타내기 위한 가상의 선(단위:C)기장 내에서 (+)전하가 힘을 받아 이동해 간 경로를 이은 가상의 선으로, 전기장을 시각화하기 위해 사용함
전속밀도 : 전기력선의 집합, 단위 면적을 직각으로 관통하는 전기력선의 수
유전체 중 어느 점의 단위 면적 중을 통과하는 전속 수. 단위 C/m2. ＋Q[C]의 전하를 중심으로 하는 반경 r[m]의 구면상에서의 전속 밀도 D[C/m2]는 전속 밀도이며, 전계의 세기 E[V/m]는 유전율이 ε[F/m]인 경우 전속 밀도 이므로 D＝εE가 된다.
전속밀도(D)는 전기장을 만드는 전하량에만 관계하는 양이다. 일정한 전하량이 있을 경우 유전률이 높을수록 전기장은 작아진다.
전기밀도는 전기장을 만드는 전하량에만 관계하는 양이다. 따라서 일정한 전하량이 있을 경우 유전율이 높을수록 전기장은 작아진다. 이는 유전체내에서 유전분극이 증가함을 의미하기도 한다.
단위당 유전분극(P)은 다음과 같이 정의된다.
P=ε0χE , ε=ε0( χ+1), ε0=8.854*10^-12 F/m(진공에서 유전율)
전기감수율(χ)이 높을수록 유전분극이 증가하고, 유전율도 증가하며, 전기장은 작아진다.
전기력선의 수와 전계
전기력선의 방정식
-
답변
이재혁님의 답변
2018-04-23- 0
언급하신 것과 같이 'N=Q/ε' 에서 유전율이 높아지면 전속밀도가 낮아지는 것은 당연한 일 입니다. 왜냐하면 electrical field(~전속밀도와 비례)가 어떤 물질(공간을 채우고 있는 유전물질)에 의해서 방해를 받기 때문입니다. (그 방해하는 정도를 정해서 표시한 것이 유전율임)
그리고 혼란이 생긴 부분 '유전율이 높다는 의미는 기본적으로 전기에너지가 잘 전달된다는 의미' 은 한편으로는 맞는 이야기이고, 다른 한편으로는 맞지 않는 이야기 입니다. 즉, 앞서 댓글을 달아주신 eisenbahn님의 이야기대로 조건에 따라 다릅니다. 즉, 궁금해 하시는 두가지 개념은 각각 다른 상황(다른 전제조건)에서 나오는 다른 개념이라고 할 수 있습니다. 두가지를 연결을 시키고 싶으시다면 전제조건이 필요하겠죠? 그러므로 서로 다른 개념이라고 생각하시면 됩니다. -
답변
윤상진님의 답변
2019-10-23- 0
유전율이 큰 물질은 분극 현상이 활발해서 전기를 전달한다기 보다는 전기를 모으는 성질이 있어요.
충전 상태라면 유전율이 클수록 전속밀도는 일정하지만 전기장세기는 감소하고,
외부 전압원이 연결되어 있는 상태라면 분극이 발생한 만큰 외부 전압원에서 전하를 추가로 공급해주기 때문에 전속밀도는 증가하고 전기장세기는 일정해집니다.