유전율

유전율을 이해하기 위해서는 유전체를 먼저 설명할 필요가 있다. 전계하에서 일반도체는 도체 내의 전자나 이온 같은 하전 입자가 전극으로 향해 이동한다. 그러나 절연체에서는 이동할 수 있는 전하가 없고, 전계 하에서 그림과 같이 일정 방향으로 원자나 분자가 분극한다. 여기서, 분극이란 중성 입자가 양전기와 음전기로 분리하는 현상(polarigation) 을 말하며, 이런 의미에서 절연물은 분극을 유도하는(유전극) 물체라는 의미에서 유전체라 부르기도 한다.

 

 

유전율이란 유전체 외부에서 전계를 인가했을 때 유전체가 얼마나 분극을 많이 잘하느냐를 나타내는 상수이다. 아래 그림과 같이 전기량 Q1과 Q2를 기름과 같은 유전체 내에 두면 Q1과 Q2의 전하가 유전 분극 전하와 상쇄하여 줄어든 것처럼 된다.

그 결과 Coulomb 법칙에서 계산되는 힘이 감소하게 된다. 실제 문제로 Q1, Q2가 얼마나 감소하는지 일일이 알 수 없으므로 이 유전율 ε을 Coulomb 법칙에 도입하고 있다. 즉 Coulomb 법칙에서 분모의 유전율 ε값은 Q1, Q2전하가 유전체 내에 있을 때 작용하는 힘을 구하기 위한 변수이다. 일반적으로 이 유전율은 진공의 유전율 ε0에 대한 비 εr로 나타내며 ε/ε0=εr의 관계에 있다. 재료에 따라 εr 값은 변하며 몇 가지 예를 들면 다음과 같다.

진공, 공기 εr=1, 유리 εr =5~10, plastic εr =2~3, BaTi εr =1200, 마이카 εr =6