誘電率（ε）と誘電正接（Ｔanδ）について教えてください。

質問

私は今現在、化学関係の会社に携わっているものですが、表題の誘電率（ε）と誘電正接（Ｔanδ）について、いまいち理解が出来ません。というか、ほとんどわかりません。この両方の値が、小さいほど良いと聞きますがこの根拠は、どこから出てくるのでしょうか？
また、その理論はどこからどうやって出されているのでしょうか？
もしよろしければその理論を、高校生でもわかる説明でお願いしたいのですが・・・。ご無理を言ってすみませんが宜しくお願いいたします。

回答No.1

larry · ベストアンサー

電気屋の見解では誘電率というのは「コンデンサとしての材料の好ましさ」
誘電正接とは「コンデンサにした場合の実質抵抗分比率」と認識しています。

εが大きいほど静電容量が大きいし、Tanδが小さいほど理想的な
コンデンサに近いということです。
よくコンデンサが突然パンクするのは、このTanδが大きくて
熱をもって内部の気体が外に破裂するためです。

伝送系の材料として見るなら、できるだけ容量成分は少ないほうがいい
（εが少ない＝伝送時間遅れが少ない）し、Tanδが小さいほうがいい
はずです。

補足

早速の回答ありがとうございます。
この回答をよんで、また疑問が湧いたのですが
電子材料の立場から見るとどうなのでしょうか？
例えば、基板とかです。
また、実質抵抗分比率とは何でしょうか？
初歩的なことですみません。

回答No.5

ikkyu3

絶縁体に電界を加える（電圧を加える）と誘電分極を生じます。
このために誘電体というのですね。
誘電分極ができると誘電体の中で、電界が変化します。
この変化する程度を誘電率で表します。

誘電正接については、前の方のベクトルでの説明のとおりになります。

絶縁物としての誘電体は、お話のように誘電率も誘電正接も小さな方が良いのです。

コンデンサーを製作するためのフィルムやシートなどの絶縁物としては、誘電率は大きな方が小形で大容量に作れてよいのです。
コンデンサーでは、交流の電圧を加えた時に誘電正接が小さい方が損失が小さいですから発熱も小さくなり良いです。

お礼

ありがとうございました。
ようやく、誘電率と誘電正接のイメージが湧きました。

回答No.4

larry

再び１番です。

＞インダクタンスは、どんなものととらえればよろしいのでしょうか？

リアクタンスですね。
ひとことで言えば「位相変化分」なんですがようするに
波形の変化にのみ関係する負荷と考えればいいかと。

＞tanδ＝Ｃ／Ｒと考えればいいのでしょうか？

リアクタンスとはあくまで
時間変化のある（交流）場合の抵抗分なんで
当然時間変化の割合（周波数）に関係します。
周波数が高いほど容量成分リアクタンスは
小さくなります。

商用電源のような正弦波であれば１／（ωＣ）が
リアクタンスでω＝２πｆです（ｆ：周波数）

お礼

おはようございます。
初歩的な質問に度々お答えいただきまして本当にありがとうございました。
よくわかりましたし、イメージもつくようになってきました。

回答No.3

larry

１番です。

＞また、実質抵抗分比率とは何でしょうか？

これを初歩的に教えるというのはなかなかホネですが
まあ知識として聞いてください。

電池でつくる回路（直流）であれば静かな電流Ｉに対し抵抗分Ｒだけ
考えればいいのですが、電流Ｉが時間的に変化する場合その性質に
よってＲのほかに静電容量ＣとインダクタンスＬというものを
考慮する必要があります（ＣとＬあわせてリアクタンスといいます）。

このうちＣは電気の変化を遅らせるはたらきがあり、理想的なＣでは
抵抗Ｒは全くゼロで、完全に時間的変化のみに費やされることに
なっています。
ところが自然界には抵抗がゼロな理想的なＣというものは存在せず
交流電流に対しては必ずいくらかのＲ分を持ちます。
電気の世界ではこのＲ分とＣ分はベクトルであらわすので
直角三角形の直角する２辺の長さとなります。
このため抵抗分の比率は三角関数でいうタンジェント（Tan）
になるのでTanδと呼びます。

＞例えば、基板とかです。

エポキシとかの電子基板であれば、当然電気信号が素早く伝わることが
求められるので、信号がなまるＣ（容量）成分はないほうがいいわけです。
つまり誘電率が低いことが求められます。

補足

すみません最後にもう２つ質問させてください。
まず一つ目ですが、
インダクタンスは、どんなものととらえればよろしいのでしょうか？
２つ目は、
tanδ＝Ｃ／Ｒと考えればいいのでしょうか？
すみません宜しくお願いします。

回答No.2

wolv

私自信は誘電正接ということばは初耳（初目？）だったので、
ちょっと検索してみました。次のページが見つかりました。

http://www.dcts.co.jp/products/lecture/kiso_a4.html

参考になるでしょうか。

参考URL：

http://www.dcts.co.jp/products/lecture/kiso_a4.html

お礼

ありがとうございました。
イメージがつきやすい内容で私にもよくわかりました。
ありがとうございます。