誘電率・透磁率

透磁率と誘電率とは、マクスウェルが提唱した電磁気学における概念である。電場では誘電率、磁場では透磁率を用いる等価な概念である。

誘電率(ε)

誘電率とは、媒体に電界を形成したときの電気抵抗の大きさを表す指標です。媒質中のポテンシャルの変化（D）とそれを生み出す電界の強さ（E）の比として定義される。材料の電気的パラメータとして重要であり、特に絶縁体の場合は重要である。

ε = D/E

誘電率の単位は、国際単位系による1メートルあたりのファラッド（Fm-1）です。

媒体の誘電率は、媒体中の単位電荷あたりに発生する磁束の量を表します。誘電率が高いということは、媒体中の分極が高く、逆電界を発生させるための電流が多いということである。したがって、誘電率が高ければ、媒質内部の正味の電界強度は低くなる。

真空中の誘電率は定数であり、可能な限り低い誘電率である。真空の誘電率はε0で表され、8.854×10-54fm-1の値を持つ。誘電体の誘電率を真空の誘電率の倍数で表すと、異なる媒体の誘電率間の数学的比較が容易になり、便利に使えることがある。比誘電率とは、真空誘電率に対する絶対誘電率の比のことです。絶対誘電率（ε）は、媒体の実際の誘電率です。

εr = ε/ε0 なので ε = εrε0

比誘電率に単位はなく、常に1より大きい。

誘電率は媒体の磁化と密接な関係があり、媒体の双極子分極の度合いを示す指標である。媒体の感度をχとすると

ε＝εrε0＝（1＋χ）ε0 なので、（1＋χ）＝εr

透磁率 (μ)

透磁率とは、物質内に磁場を形成する能力を示す指標である。媒質内部の磁場密度（B）と外部磁場強度（H）の比として定義される。材料の磁気特性を考える上で重要な特性である。

µ=B/H

透磁率の国際単位系はヘンリー毎メートル（Hm-1）であり、透磁率はスカラー量である。

透磁率は、単位長さあたりのインダクタンスで表すこともできる。外部磁界を印加したときに媒体内に発生する磁束を記述したものです。発生する磁束が外部磁場を支持している場合は、常磁性体と呼ばれる。磁束が外部磁場と逆であれば、反磁性体と呼ばれる。

自由空間（真空）における透磁率は最も低く、1.2566×10-6hm-1、NA-2の値である。ここでも誘電率で相対透磁率を定義すると便利である。相対透過率の表現は以下の通りです。

µr=µ/µ0

磁化とは、物質が占める空間の磁化に加えて、その物質の磁性を示す指標で、χmで表され、無次元量である。

μ=µrµ0=(1+χm)µ0 ですから、(1+χm)=µr となります。

誘電率と透磁率の違いは何ですか？

-誘電率と透磁率は、電磁気学の概念である。誘電率は電界に、透磁率は磁界に関係する。電磁界でも似たような性質を持っています。

-誘電率は変位磁界の強さと電界の強さの比、透磁率は磁界の強さと磁界の密度の比と定義されます。

-誘電率は物質内の分極効果を表し、透磁率は物質の磁化を表します。