勉強していると、電気と磁力は互いに影響を及ぼし合うことを学ぶことになりますが、そんな時に出てくるのが「誘電率」と「透磁率」だと思います。
今回は間違えやすいこの2つについて、できるだけ簡単に説明します。
間違えやすいのは漢字が似ているというだけでなく、電磁場の解説は電気と磁界の話が同時に出てくる、関係式が似ているということが考えられます。しっかり区別して覚えましょう。
こちらの記事は動画でも解説しているので、動画の方がいいという方はこちらもどうぞ。
誘電率とは
電気を誘導する割合、絶縁体が蓄える電気量の大きさを表しています。誘電率が大きいほど、蓄えられる電気量が多いということを示します。もう少し詳しく説明します。
絶縁体（誘電体）に電場をかけると、電荷が正と負に偏ります。この現象を分極と呼び、この分極の度合いを誘電率と呼びます。
極板面積S、極板間隔dのコンデンサーを考えたときに、電気容量C（電荷を蓄える能力）を以下の式で表します。
$$C=ε\frac{S}{d}$$
電極同士の距離あたりの極板の面積にかかる係数が誘電率ε（エプシロン）です。真空中の誘電率をε0で表し、他の物質が真空と比べてどの程度電気を通しやすいか表す指標として比誘電率εrを用います。
$$εr=\frac{ε}{ε0}$$
εは物質固有の誘電率で、上式は単に割合を表しているだけです。例えば、空気の比誘電率は1.0、ゴムが2程度、ガラスが10、コンデンサーに用いられるチタン酸バリウムは5000ほどということが知られています。
業務的には比誘電率のほうが多く使われる言葉かと思います。
透磁率とは
物質の磁化のしやすさを表す指標です。磁石を鉄にくっつけてしばらくおくと、離した後もしばらく磁力を維持します。
どんな物質にも磁化の影響を受けることが知られていて、その度合いを数値にしたものが透磁率です。
磁束密度B（物質によって変わる周囲の磁場の様子を表す）と磁場の強さH（距離あたりの磁極の強さを表す）の関係を表したのが以下の式です。
$$B=μH$$
この時のμのことを透磁率と呼びます。真空の透磁率をμ0としたときに、各物質の透磁率μがどの程度か表した数値のことを比透磁率μrと呼びます。
$$μ=μrμo$$
例えば、水や空気は１、金属でも磁化しないアルミニウムや銅は１、炭素鋼は100、純鉄は5000ということが知られています。
誘電率と透磁率の関係
2つの指標には以下の関係があります。
$$ε0μ0=\frac{1}{c^2}$$
cは電磁波の速度です。詳しくは「マクスウェルの方程式」と調べてみていただきたいのですが、電磁気学の研究の中で導かれた関係式で、cは後に光速度と同じ（つまり光は電磁波の一種である）ということが証明されました。
まとめ
- 誘電率は、電気を蓄えられる度合いを表す。
- 透磁率は、磁化の影響の受けやすさを表す。
比較的短い解説になりましたね。こうしてまとめてみると、漢字が近いだけで、異なるものを表していることがわかります。
英語だと誘電率がelectric permittivity、透磁率がmagnetic permeabilityなので、英語圏の方も同じ悩みを持っているかもしれませんね。
電気
2022/3/13
【電気】相電圧と線間電圧、相電流と線間電流の違いを徹底解説
三相交流回路の特徴の一つとして相電圧、線間電圧、相電流、線電流というものがあります。これらは結線方法によってそれぞれ特性が変わりますが、ただ単に特性を暗記するだけではそれぞれの特性を混同してしまします。 この記事では、相電圧と線間電圧の違い、相電流と線電流の違いについて解説します。 目次相電圧・線間電圧、相電流・線電流の違いY結線の場合相電圧と線間電圧相電流と線電流Δ結線の場合相電圧と線間電圧相電流と線電流まとめ 相電圧・線間電圧、相電流・線電流の違い 相電圧・線間電圧、相電流・線電流の違いを一言で表すと ...
ReadMore
電気
2021/12/19
【電気】磁力線と磁束の違いとは？
電気の勉強をしていると電気、磁気で似ているような言葉が多く出てくるので分かりにくいですよね。 今回は、磁気の中でも概念が似ている磁力線と磁束の違いについて解説したいと思います。 こちらの記事は動画でも解説しているので、動画の方がいいという方はこちらもどうぞ。 目次磁力とは磁力線とは磁束とは磁力線と磁束の違いまとめ 磁力とは まず、磁力とは磁界の間に働く力のことを言います。磁極が異なる場合は吸引力が働き、磁極が同じであれば反発力が働きます。 上の図のように磁荷m1[Wb](ウェーバー)とm2[Wb]の物体が ...
ReadMore
電気
2021/8/29
【電気】コンデンサと電界の関係を解説します
コンデンサに電荷がたまると極板間には電界が発生します。 電界は極板間の距離と電圧によって決まってくるのですが、コンデンサの電気容量も距離が関係してくるなど複数の要素が絡みあっているので分かりにくいと感じる方も多いのではないかと思います。 今回は、コンデンサの電界の強さについて解説したいと思います。こちらの記事は動画でも解説しているので、動画の方がいいという方はこちらもどうぞ。 目次電界とはコンデンサと電界の関係コンデンサに絶縁体を入れたときの大きさまとめ 電界とは 電界とは静電力が働く空間のことです。電荷 ...
ReadMore
電気
2022/3/3
【電気】マイクロ波加熱ってなに？原理と特徴を解説！
以前、電気加熱の種類について概要をまとめ、いくつか詳細に解説しました。産業分野では古くから使われている方法が多く採用されることが多いですが、近年新しい方法が実用化し、化学プラントで使われ始めています。 今回は、産業分野では新顔のマイクロ波による加熱方法について解説していきます。電気加熱の種類についてはこちらをご覧ください。 マイクロ波については会話形式でも解説しています。 目次マイクロ波とはマイクロ波加熱とはマイクロ波加熱のメリットは？なぜ最近産業分野で注目されているかまとめ マイクロ波とは マイクロ波は ...
ReadMore
電気
2022/3/3
【電気】電気加熱の正味電力、正味電力量ってなに？
電気加熱について勉強していると「正味電力」とか「正味電力量」という言葉が出てきますよね。 正味電力と聞くと皮相電力のように何かしら定義があるように感じるかもしれませんが、実は言葉の定義はもっと単純なものでした。あまり調べても出てこないようなのでこの記事で解説したいと思います。 目次正味電力とは必要な熱量を計算するkWに変換するkWhに変換するまとめ 正味電力とは 正味電力とは実際に使用される正味の電力の事です。 例えば次の様な問題を考えてみます。 120kg、比熱0.52kJ/kgKの電気炉を20℃から6 ...
ReadMore
