Constante diélectrique

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La constante diélectrique ou constante électrique, également nommée permittivité du vide ou encore permittivité diélectrique du vide, est une constante physique. Elle est notée par $ε 0$ .

Sommaire

1 Définition
2 Interprétation physique
3 Voir aussi
- 3.1 Liens internes
- 3.2 Lien externe

[modifier] Définition

La constante diélectrique se définit comme le rapport entre la permittivité $ε$ du matériau considéré et la permittivité du vide.

$\epsilon_0 = \frac {1} {\mu_0 c^2}$

où :

$μ 0$ est la constante magnétique
$c$ est la vitesse de la lumière dans le vide.

Dans le système d'unité SI $ε 0$ a pour valeur:

$\epsilon_0 = 8{,}854\ 187\ 817\dots \times 10^{-12}$ F·m^-1.

Il ne s'agit pas à proprement parler d'une valeur approchée : les valeurs de $μ 0$ et $c$ étant parfaitement déterminées, il est possible de connaître celle de $ε 0$ avec autant de chiffres significatifs que désiré.

La constante diélectrique décrit la réponse d'un milieu donné à un champ électrique. Elle intervient dans de nombreux domaines, en particulier en optique, via l'indice de réfraction. Les lois gérant la réfraction et la réflexion de la lumière y font appel.

Au niveau microscopique, la constante diélectrique est liée à la polarisabilité électrique des molécules ou atomes constituant le milieu.

La constante diélectrique est une grandeur tensorielle (la réponse du matériau peut dépendre de l'orientation des axes cristallographiques du matériau), qui se réduit à un scalaire dans les milieux isotropes. Elle est très généralement complexe, la partie imaginaire étant liée au phénomène d'absorption ou d'émission du champ électromagnétique par le matériau.

La constante diélectrique est également notée k dans le domaine des circuits intégrés et des semi-conducteurs. Les matériaux dits low-k sont des diélectriques à faible permittivité. Ils sont utilisés comme isolants entre les interconnexions métalliques pour diminuer le couplage entre celles-ci.

[modifier] Interprétation physique

La permittivité d'un matériau est définie comme le rapport entre la norme du champ de déplacement électrique et celle du champ électrique appliqué au matériau. Pour des champs suffisamment grands, ce rapport n'est pas constant et tend vers $ε 0$ .

$ε 0$ peut être vue comme la permittivité intrinsèque du vide.

Pour un matériau donné de permittivité $ε$ , il est possible de définir la permittivité relative, normalisée par rapport à celle du vide $\epsilon_R = \frac {\epsilon} {\epsilon_0}$ . Cette valeur ne possède pas d'unité et est toujours supérieure à 1.