Relativna permitivnost

Relativna dielektrična permitivnost ili dielektrična konstanta (oznaka ε_r) je fizikalna veličina koja opisuje električnu propusnost tvari u odnosu na dielekričnu permitivnost vakuuma; količnik je dielektrične permitivnosti tvari ε i dielektrične permitivnosti vakuuma ε₀, to jest:

${\displaystyle \varepsilon _{r}={\frac {\varepsilon }{\varepsilon _{0}}}}$

Relativna dielektrična permitivnost nekih materijala na sobnoj temperaturi i za frekvenciju od 1 kHz

Materijal	εr
Vakuum	1 (dielektrična permitivnost vakuuma)
Zrak	1,000 589 86 ± 0,000 000 50 (kod standardnog tlaka i temperature i 0,9 MHz),[1]
PTFE/Teflon	2,1
Polietilen/XLPE	2,25
Poliimid	3,4
Polipropilen	2,2 – 2,36
Polistiren	2,4 – 2,7
Ugljikov disulfid	2,6
Milar	3,1[2]
Papir	3,85
Elektroactivni polimeri	2 – 12
Tinjac ili liskun	3 - 6[2]
Silicijev dioksid	3,9 [3]
Safir	8,9 – 11,1 (anizotropni) [4]
Beton	4,5
Pyrex (staklo)	4,7 (3,7 – 10)
Neopren	6,7 [2]
Guma	7
Dijamant	5,5 – 10
Soli	3 – 15
Grafit	10 – 15
Silicij	11,68
Silicijev nitrid	7 - 8 (polikristalni, 1 MHz)[5][6]
Amonijak	26, 22, 20, 17 (−80, −40, 0, 20 °C)
Metanol	30
Etilen-glikol	37
Furfural	42
Glicerol	41,2, 47, 42,5 (0, 20, 25 °C)
Voda	88, 80,1, 55,3, 34,5 (0, 20, 100, 200 °C) za vidljivu svjetlost: 1,77
Fluorovodična kiselina	83,6 (0 °C)
Formamid	84 (20 °C)
Sumporna kiselina	84 – 100 (20 – 25 °C)
Vodikov peroksid	128 tekući–60 (−30 – 25 °C)
Cijanovodična kiselina	158 – 2,3 (0 – 21 °C)
Titanijev dioksid	86–173
Stroncijev titanat	310
Barij-stroncij titanat	500
Barijev titanat [7]	1200–10,000 (20–120 °C)
Olovo-cirkonijev titanat	500 – 6 000
Konjugirani polimeri	1,8 – 6 pa sve do 100 000[8]
Kalcij-bakar titanat	> 250 000[9][10]

Mjerna je jedinica relativne dielektrične permitivnosti broj jedan. Relativna dielektrična permitivnost opisuje i koliko je puta veći električni kapacitet nekoga električnoga kondenzatora ako se između njegovih elektroda umjesto vakuuma nalazi određeni dielektrik; u Coulombovu zakonu opisuje koliko je puta manja sila između točkastih električnih naboja ako se između njih umjesto vakuuma nalazi dielektrik.

Relativna je dielektrična permitivnost vakuuma 1, zraka 1,00594, tinjca 4 do 8, stakla 5 do 10, acetona 21, fluorovodične kiseline 84,6, stroncijeva titanata 310. Tvari izrazito polarnih molekula, to jest molekula koje imaju trajni električni dipolni moment (dipol), obično imaju velike relativne dielektrične permitivnosti. Relativna dielektrična permitivnost nekih tvari ovisi o temperaturi, na primjer na temperaturi od 0 °C relativna je dielektrična permitivnost vode 88, na temperaturi od 50 °C je 70, a na temperaturi od 100 °C iznosi 56. Samo za neke materijale, na primjer barijev titanat (BaTiO₃), relativna je dielektrična permitivnost na temperaturi između 20 i 120 °C znatno veća, od 1 250 do 10 000. Relativna dielektrična permitivnost nekih tvari ovisi o frekvenciji vanjskog električnog polja.^[11]

Coulombov zakon

Glavni članak: Coulombov zakon

Coulombov zakon je jedan od osnovnih zakona elektrostatike koji je 1785. utvrdio Charles-Augustin de Coulomb: "električna sila F između dvaju električki nabijenih točkastih tijela (odbojna ili privlačna, ovisno o tome jesu li tijela jednakih ili suprotnih električnih naboja) razmjerna je količinama električnoga naboja q a obrnuto razmjerna kvadratu udaljenosti r između tijela" (napomena: vrijedi samo u vakuumu):

${\displaystyle F={\frac {1}{4\cdot \pi \cdot \varepsilon _{0}}}\cdot {\frac {q_{1}\cdot q_{2}}{r^{2}}}}$

gdje je: ε₀ - dielektrična permitivnost vakuuma. Sila je najjača u vakuumu, a slabija u svim drugim sredstvima:^[12]

${\displaystyle F={\frac {1}{4\cdot \pi \cdot \varepsilon }}\cdot {\frac {q_{1}\cdot q_{2}}{r^{2}}}={\frac {1}{\varepsilon _{r}}}\cdot {\frac {1}{4\cdot \pi \cdot \varepsilon _{0}}}\cdot {\frac {q_{1}\cdot q_{2}}{r^{2}}}}$

gdje je: ε_r - relativna dielektrična permitivnost nekog sredstva ili tvari, ε - dielektrična permitivnost (ili samo permitivnosti) tvari.