Permittivität des Vakuums
auch mit der Einheit
Materialgesetz
Dielektrika und Polarisation
Auch nicht leitfähige Materialien können auf elektrische Felder durch interne Ladungsverschiebungen reagieren – dabei wird keine Nettoladung generiert aber lokal können positive und anderswo gegengleiche negative Ladungsüberschüsse entstehen. Man modelliert diesen Effekt durch so genannte Dipole – das ist im Modell eine positive Ladung die in einem bestimmten Abstand einer gegengleichen negativen Ladung gegenüber steht. Den Effekt nennt man elektrische Polarisation.
Dielektrika, die man in ein elektrisches Feld einbringt Polarisieren sich, wodurch das E-Feld abgeschwächt wird, obwohl sie nicht Leitfähigkeit sind.
Die Materialeigenschaft, wie ein Dielektrikum mit einem Elektrischen Feld wechselwirkt, wird als Permittivität
Je nach dem ob das elektrische Feld dynamisch (schnell veränderlich) oder statisch (hinreichend langsam) ist, können Vereinfachungen getroffen werden.
Elektrostatik
Die Permittivität ist in der Regel indirekt Proportional zur elektrischen Feldstärke. Je nachdem wie stark ein Dielektrikum Polarisierbar ist, wird das Feld dementsprechend abgeschwächt.
Elektrodynamik
#Elektrodynamik
In Wechselfeldern müssen die dynamischen Eigenschaften des Materials berücksichtigt werden.
Polarisation von Atomen oder Molekülen erzeugen elektrische Dipolmomente, welche die elektrische Flussdichte
Hinzu kommt der polarisations Vektor
Mit der elektrischen suszeptibilität
Wenn das Material in ein gebiet verschoben wird in dem ein externes E-Feld wirk, richten sich die inhärenten Dipole des Materials nach dem Feld aus.
Diese Dipole können Ionen, Atome etc. sein. Je höher die Änderungsrate des Feldes, desto kleiner werden die betroffenen teilchen. Einsetzten liefert
wobei
die komplexe permittivität des Mediums ist. Der Imaginärteil von
Bei höher werdenen Frequenzen kommt die Schwingung der Dipole nicht mehr dem Feld hinterher, wodurch eine Phasenverschiebung zwischen Schwingung der Dipole und dem Feld auftritt. Das Dipolmoment ist verzögert zur Schwingung des externen feldes, weswegen der Imaginärteil negativ ist.
Isotropie
Für isotrope dielektrika gilt, dass deren Permittivität ein skalarer Wert ist. Ist ein Material anisotrop - bedeutet, dass sich die Permittivität richtungsabhängig im Material ändert - wird die Permittivität durch einen Tensor vom Rang 2 (Dyade) beschrieben.
%%Hier im kartesischen Koordinatensystem: