誘電体

定義

誘電体とは、電流はほとんど流さないが、電場をかけると内部で電荷の偏り（分極）が生じる物質である。金属のように自由に電荷が動くのではなく、原子や分子の中でわずかに電荷の位置がずれる。

イメージ

コンデンサーの間にガラスやプラスチックを入れると、電気のたまり方が変わる。これは、内部で正と負の電荷が少しずれて並び、外からの電場を弱めるように働くためである。つまり、電場の中で「中の電荷が少しだけ動く物質」と考えるとよい。

数式

誘電体を入れたとき、電場 \(E\)（V/m）は次のように変化する。

\[E = \frac{E_0}{\varepsilon_r}\]

ここで、\(E_0\) は誘電体がないときの電場、\(\varepsilon_r\) は比誘電率（無次元）である。

また、コンデンサーの静電容量 \(C\)（F）は次のように増加する。

\[C = \varepsilon_r C_0\]

ここで、\(C_0\) は誘電体がないときの容量である。

ポイント

• 誘電体では自由電子が動くのではなく、電荷の「ずれ（分極）」が起こる
• 誘電体を入れると電場は弱くなり、コンデンサーの容量は大きくなる
• 比誘電率 \(\varepsilon_r\) は物質ごとに異なり、1より大きい値をとる