유전이란 말의 어원을 먼저 살펴보겠다.
유전의 진짜 의미는 꾈 유(誘) 번개 전(電)을 사용한다.
유혹의 유자가 꾈 유이다.즉, “전기를 꾀어내는 능력” 을 이야기한다.
유전율은 바로 이 전기를 꾀어내는 능력이 높고 낮음을 이야기 하는 것이다.
유전율에 대한 개념을 먼저 들여다 봐야 겠습니다.
유전율이란 단적으로”전하1가 잘 움직이는 정도”라고 생각하면 되겠습니다.
“전하가 잘움직이면 뭐가 좋은건데요?”
라고 반문이 가능할 것이다.
사람으로 예를 든다면 사람은 땅위에서 물속에서 움직이는 속도가 다르다.
전하 또한 물질에 따라서 움직이는 속도가 다르다
바로 이 움직이는 속도, 움직임이 정도가 유전율의 핵심이다.
왜만하면 공식 꺼내고 싶지 않지만
(공식으로 설명해야할거 같아요 😕)
[유전율 공식]
ε(유전율) = ε0(공기의 유전율) εs(비유전율)
어려워 보이지만 별게 없습니다.아래에서 천천히 살펴보죠.
| 구분 | 내용 |
| ε(유전율) | 편극(+,-로 분리)되는 수치 |
| ε0(공기의 유전율) | 8.85 x 10-12 (진공의 유전율, 고정된 값이다.) |
| εs(유전상수) | 물질(매질)이 가지는 비유전율이다. *비유전율: 유전율의 비(ratio)이다. |
우리가 알고 싶은 것은 유전상수이다.
“유전율로 보면 안되나요?”
그렇게 해도 무관하지만 사람은 무엇보다도 직관적인 것을
선호하기 때문에 유전상수가 도입된 것이다.
예를 들어서
“이 물질의 강도는 234 정도입니다.”
“이 물질의 강도는 나무와 유사합니다.”
아래 표현이 더 잘 와 닿는다.
위에 그림을 예시로 하겠다.
결론적으로 유전상수는 물질의 유전율 / 아무것도 없을때(공기) 유전율이다.
즉, 유전율이 높은 것이 유전상수도 높다는 것이다.
유전상수가 높다 -> 아무것도 없는 상태에 비해서 편극이 잘일어난다.
편극이 일어나니까 -> 전자가 이동한다. -> 전류가 흐른다.
이를 이용한 것이 바로 케페시터(capaciter)이다.
<메모리의 케베시터 이미지>
“이게 뭐데요?;;😟”
이게 바로 우리가 말하는 메모리, 즉 저장 용량이다.
쉽게말하면 저기에 전자를 가두면 1
전자를 빼면 0이다.
이걸로 우리가 말하는 바이트(byte)를 만드는 것이다.
정리해보면
유전상수 (Dielectric Constant)란
– 전하 사이에 전기장이 작용할 때, 그 전하 사이의 매질이 전기장에 미치는 영향을 나타내는 단위
– 매질이 저장할 수 있는 전하량
– 유전상수 ↑ -> 전하 저장량 (Capacitance) ↑
<물질들의 유전상수>
얼마나 보기 좋은가 ~
유전율 (Permittivity)이란?
– 외부에서 전기장이 작용할 때 전하가 얼마나 편극되는지 나타내는 척도
– 도체의 경우 그냥 전도가 일어남 -> 유전율이란 개념이 필요 X
– 부도체의 경우 -> 전기장에 영향을 받아 부도체 내부에서 얼마나 편극이 일어나는가의 척도
중요한 점이다!
도체(전기가 흐르면) 유전체가 될 수 없다.
당연한 이야기 일수도 있다.
여기에 추가로 유전손실2이라는 지표도 있다.
여기서 한가지 확인해 볼 것이 있다.
“유전 상수가 높은 물질은 전기가 잘 통하는 것일까?”
정답은
“아니요”다
유전상수는 편극되는 정도를 나타내는 지표이지
전도도와 같이 전기가 잘 통하는 지표가 아니다.
예로 유리의 유전상수는 10인데, 공기 1보다 전도도가 낮다.
이처럼 유전상수의 개념은 전기적으로
다름을 알수 있다.
장비명
<Agilent-4339B>
유전상수 대표 분석물질
유전체
분석 할수 있는 것들
- 물질 특성 평가: 유전 상수를 사용하여 특정 물질의 전기적 특성을 평가할 수 있습니다. 이를 통해 재료의 유전적 특성을 이해하고 재료 선택에 도움이 됩니다. 예를 들어, 절연체의 유전 상수를 분석하여 전기적 절연 능력을 평가하고 비교할 수 있습니다.
- 전기 장비 설계: 유전 상수를 이용하여 전기 장비의 설계에 활용됩니다. 특정 물질의 유전 상수를 고려하여 전기 회로의 적절한 설계와 전기장치의 성능을 예측할 수 있습니다.
- 통신 시스템 설계: 무선 통신 시스템 등에서는 유전 상수를 사용하여 안테나나 전파 매체의 특성을 이해하고, 신호 전달에 필요한 적절한 재료를 선택하는 데 활용됩니다.
- 소자 특성 평가: 반도체 소자나 전자 장비의 설계 및 분석에 유전 상수가 사용됩니다. 예를 들어, 특정 재료의 유전 상수를 고려하여 반도체 소자의 속도, 대역폭, 전압 특성 등을 평가하고 예측할 수 있습니다.
- 재료 개발: 새로운 재료의 유전 상수 분석은 재료 연구 및 개발에 중요한 역할을 합니다. 새로운 재료의 유전 상수를 이해하고 조절함으로써 새로운 전기 재료의 설계와 개발에 도움이 됩니다.
분석결과
| 구분 | 결과 |
| 유전상수 | 10.2 |
| 유전손실 | 0.0019 |
단위검출한계
| 구분 | 범위 |
| 세라믹기술원 | 1 ~ 30 MHz * 범용적으로 1MHz이하로 측정 |
시편규격
| 구분 | 시편규격(mm) |
| 세라믹기술원 | 15 x 15 x 1 |
| 전자기술연구원 | 50 x 50 x 10 이하 ⏀50 x 5(저항 시편 규격으로 가능) |
각주
- 전하(Charge)는 전기적인 특성을 나타내는 물리적인 양을 말합니다. 원자나 분자는 전하를 가질 수 있습니다.
전하는 일반적으로 양전하(positive charge)와 음전하(negative charge)로 구분됩니다. 이것은 전자(electron)와 양성자(proton)에 의해 생성됩니다.
전자(electron): 음전하를 가진 입자입니다. 원자의 외부에 위치하며, 전자는 일반적으로 원자의 외부에 위치하거나 다른 원자로 이동하여 전하를 운반합니다.
양성자(proton): 양전하를 가진 원자핵의 일부입니다. 양성자는 원자핵 안에 있으며, 전자의 수와 같은 수의 양성자가 있을 때, 전체 원자는 전기적으로 중립적입니다.
전하는 물질 간의 상호 작용에 영향을 줍니다. 같은 종류의 전하(양전하와 양전하, 혹은 음전하와 음전하)는 서로 밀어내려고 하며, 다른 종류의 전하는 서로를 끌어당기려고 합니다. 이러한 상호작용은 전기적인 힘을 생성하며, 전하의 양과 거리에 따라 그 크기가 결정됩니다.
전하는 전기 에너지와 전기적인 흐름(전류)를 생성하고 다양한 전기기기의 작동에 관여하며, 일상 생활에서 널리 활용되고 있습니다. ↩︎ - 유전체 내에서 전기 에너지가 손실되는 현상을 의미합니다.
유전체는 전기적으로 통전되지 않는 물질로, 전기장을 통과하지만
전류가 자유 공간(공기 등)보다 느리게 흘러 유전체 내에서 손실이 발생할 수 있습니다. ↩︎