比誘電率

相対誘電率の歴史的な用語は誘電率です。これは今でも一般的に使用されていますが、一部の古いレポートで絶対誘電率εに使用されていたため、曖昧さから標準化団体によって非推奨とされています。^{[ 15 ] [ 16 ] [ 15 ] [ 18 ] [ 19 ]}誘電率は静的特性として、または周波数依存の変種として引用されることがあり、後者の場合は誘電関数としても知られています。また、複素数値の相対誘電率の実数成分 ε′rのみ_を指すためにも使用されています。

波の因果理論では、誘電率は複素量です。虚数部は、分極PとEの位相シフトに対応し、媒質を通過する電磁波の減衰につながります。定義により、真空の線形比誘電率は1 に等しく、ε = ε ₀ですが、真空には理論的な非線形量子効果があり、高電界強度では無視できなくなります。^{[ 19 ] [ 20 ]}

以下の表は、いくつかの代表的な値を示しています。

氷の相対的な低周波誘電率は、-10.8  °C で約 96 であり、高周波では 3.15 まで低下し、これは温度に依存しない。^{[ 21 ]} 約 1 MHz から遠赤外線領域までの周波数では、3.12～3.19 の範囲にとどまる 。^{[ 22 ]}

比誘電率は、コンデンサの設計や、回路に静電容量を導入する可能性のある材料を用いる場合において、不可欠な情報です。比誘電率の高い材料を電界中に置くと、誘電体内部では電界の強さが著しく低下します。この性質は、特定のコンデンサ設計における静電容量を増加させるためによく利用されます。プリント基板（ PCB ）のエッチングされた導体の下にある層も、誘電体として機能します。

誘電体は無線周波数（RF）伝送線路に使用されます。同軸ケーブルでは、中心導体と外部シールドの間にポリエチレンを使用できます。また、導波管内に配置してフィルタを形成することもできます。光ファイバは誘電体導波管の一例です。光ファイバは、断面内の誘電率εrの値を精密に制御するために、意図的に不純物を添加した誘電体材料で構成されています_{。これにより、材料の}屈折率、ひいては光伝送モードが制御されます。ただし、これらの場合、静電限界で動作しないため、技術的には比誘電率が重要になります。

The relative permittivity of air changes with temperature, humidity, and barometric pressure.^[25] Sensors can be constructed to detect changes in capacitance caused by changes in the relative permittivity. Most of this change is due to effects of temperature and humidity as the barometric pressure is fairly stable. Using the capacitance change, along with the measured temperature, the relative humidity can be obtained using engineering formulas.

The relative static permittivity of a solvent is a relative measure of its chemical polarity. For example, water is very polar, and has a relative static permittivity of 80.10 at 20 °C while n-hexane is non-polar, and has a relative static permittivity of 1.89 at 20 °C.^[26] This information is important when designing separation, sample preparation and chromatography techniques in analytical chemistry.

The correlation should, however, be treated with caution. For instance, dichloromethane has a value of ε_r of 9.08 (20 °C) and is rather poorly soluble in water (13 g/L or 9.8 mL/L at 20 °C); at the same time, tetrahydrofuran has its ε_r = 7.52 at 22 °C, but it is completely miscible with water. In the case of tetrahydrofuran, the oxygen atom can act as a hydrogen bond acceptor; whereas dichloromethane cannot form hydrogen bonds with water.

This is even more remarkable when comparing the ε_r values of acetic acid (6.2528)^[27] and that of iodoethane (7.6177).^[27] The large numerical value of ε_r is not surprising in the second case, as the iodine atom is easily polarizable; nevertheless, this does not imply that it is polar, too (electronic polarizability prevails over the orientational one in this case).