Martok - Mi 07.10.15 14:07
Titel: Physik: Permittivität von Metallen

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Hallo zusammen,

da ich ja weiß, dass wir hier einige Leute haben die sich mit sowas auskennen (:zwinker:):
wie funktioniert das mit der Permittivität von Metallen?

Bisher hab ich als Antworten zusammengegooglet: +Inf (* [http://physics.stackexchange.com/questions/93542/dielectric-constant-or-permittivity-of-metals]), -Inf (* [https://www.physicsforums.com/threads/dielectric-constant-metals-frequency-a-bit-confused.162915/#post-1285729]), 1 (* [https://en.wikipedia.org/wiki/Relative_permittivity#Metals],unterste [http://www.researchgate.net/post/Why_is_the_dielectric_constant_for_metals_infinity]), f(Frequenz) von -irgendwas..+irgendwas ("popular" [http://www.researchgate.net/post/Why_is_the_dielectric_constant_for_metals_infinity]). Jeweils mit mehr oder weniger plausibler Erklärung...

Meine Logik wäre ja: Metalle polarisieren nicht. Damit ist P=(1-epsilon_r)*epsilon_0*E = 0 <=> epsilon_r = 1`P=(1-epsilon_r)*epsilon_0*E = 0 <=> epsilon_r = 1`. Ende.

Nun ist das Ganze ja aber eigentlich frequenzabhängig, sonst würde es ja keinen Skin- und Evaneszenzeffekt geben. Ich rede hier von einigen 10kHz, also noch keine Oberflächenwellen. Vor Allem nicht in der Nähe der optischen Effekte, die dieses Paper [https://notendur.hi.is/ghh9/vor_2013_og_eldra/verkleg_edlisfr/Tilraun5.pdf] vermisst...


Kann mir das jemand erklären? Hintergrund ist, dass eine Simulation hier sehr seltsame Effekte bzgl. der Ströme hat und dort im Materialmodell eine \epsilon_r = 0`\epsilon_r = 0` gesetzt ist, das kann ich mir nun so gar nicht vorstellen.

Verwirrte Grüße,
Sebastian

Christian S. - Mi 07.10.15 14:48

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Ich bin kein Festkörper-Physiker, daher kann ich nur eine Idee äußern, wie man rangeht: Ich würde mir die Elektronen im Leitungsband als Plasma ansehen und mir dann die Dispersionsrelation von Licht, was sich mit denen auseinandersetzen muss, anschauen. Wenn ich das richtig in Erinnerung habe, berechnet man so zum Beispiel auch, warum Metalle reflektieren (Stichwort Plasmafrequenz). Wie gesagt, nicht mein Fachgebiet, aber vielleicht kannst Du mit den Stichworten irgendwas sinnvolles recherchieren :nixweiss:

Martok - Mi 07.10.15 15:13

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Jo, das scheint die Herangehensweise für Mikrowellen und aufwärts zu sein. In der WP gibt es dazu ein Bild [https://en.wikipedia.org/wiki/File:Dielectric_responses.svg], welcher Effekt wann wichtig wird. Sieht auf der linken Seite irgendwie ziemlich konstant aus, mit epsilon'~=epsilon''`epsilon'~=epsilon''`. Ist ja nur "schnelle Gleichspannung", wie das mal jemand so schön gesagt hat ;)

Lustigerweise hat sich bei der Rechnung von epsilon_r`epsilon_r` für Luft von 0 auf 1 korrigiert nix geändert...