Hằng số điện môi

Độ điện thẩm tương đối thường được ký hiệu là ε_r(ω) (đôi khi là κ, chữ kappa) và được định nghĩa bằng

${\displaystyle \varepsilon _{r}(\omega )={\frac {\varepsilon (\omega )}{\varepsilon _{0}}},}$

trong đó ε(ω) là độ điện thẩm phức phụ thuộc vào tần số của vật liệu, còn ε₀ là độ điện thẩm chân không.

Độ điện thẩm tương đối là một đại lượng không thứ nguyên, với giá trị phức trong trường hợp tổng quát; phần thực và phần ảo của nó thường được ký hiệu là:^[16]

${\displaystyle \varepsilon _{r}(\omega )=\varepsilon _{r}'(\omega )-i\varepsilon _{r}''(\omega ).}$

Độ điện thẩm tương đối liên quan đến độ cảm điện của môi trường đó, χ_e, theo hệ thức ε_r(ω) = 1 + χ_e.

Trong những môi trường dị hướng (như tinh thể không lập phương), độ điện thẩm tương đối là một tenxơ hạng hai.

Độ điện thẩm tương đối của một vật liệu trong trường hợp tần số bằng không được gọi là độ điện thẩm tương đối tĩnh.

Thuật ngữ

Cụm từ vốn hay được dùng để chỉ độ điện thẩm tương đối là hằng số điện môi, và hiện vẫn đang được dùng rộng rãi. Tuy nhiên, thuật ngữ đó đã bị các tổ chức chuẩn hóa như IEEE và IUPAC ngưng sử dụng,^[14][15] bởi nó hay bị nhầm với độ điện thẩm tuyệt đối ε.^[14][17][18] Trong ngành, cụm từ độ điện thẩm tương đối có thể dùng để chỉ tính chất không đổi, hoặc một tính chất phụ thuộc vào tần số. Đôi khi thuật ngữ này cũng chỉ tới phần thực ε'_r của đại lượng giá trị phức ở trên.

Vật lý

Độ điện thẩm tương đối là một đại lượng số phức, với phần ảo tương ứng với sự lệch pha của phân cực P so với điện trường E và dẫn đến sự suy yếu sóng điện từ truyền qua môi trường. Theo định nghĩa, hằng số điện môi của chân không bằng 1,^[18] tức ε = ε₀, mặc dù có thể có những hiệu ứng lượng tử phi tuyến tính trong chân không trở nên đáng kể với điện trường mạnh.^[19]

Bảng sau liệt kê hằng số điện môi của một số dung môi quen thuộc

Độ điện thẩm tương đối ε_r có thể được đo bằng điện trường tĩnh như sau: đầu tiên điện dung của một tụ điện với chân không ở giữa hai bản tụ, C₀, được đo đạc. Sau đó, cũng với tụ điện đó, điện dung C với một điện môi giữa hai bản tụ được đo đạ. Độ điện thẩm tương đối khi đó bằng

${\displaystyle \varepsilon _{r}={\frac {C}{C_{0}}}.}$

Trong trường hợp trường điên từ thay đổi theo thời gian, đại lượng này sẽ phụ thuộc vào tần số. Một phương pháp gián tiếp để tính ε_r là chuyển đổi kết quả đo tham số S tần số radio.^[20] Ngoài ra, còn có thể sử dụng hiệu ứng cộng hưởng ở những tần số cố định.^[21]

• Độ điện thẩm
• Độ điện thẩm chân không