Permissividade Dielétrica
A permissividade dielétrica é uma propriedade física diagnóstica que caracteriza o grau de polarização elétrica que um material experimenta sob a influência de um campo elétrico externo. A permissividade dielétrica é a principal propriedade física de diagnóstico no radar de penetração no solo (GPR).
Relações Constitutivas
A permissividade dielétrica (\(\varepsilon\)) é definida como a razão entre o campo elétrico (\(\mathbf E\)) dentro de um material e o deslocamento elétrico correspondente (\(\mathbf D\)):
Quando expostas a um campo elétrico, cargas elétricas deslocadas de sinais opostos tentarão se separar umas das outras. Por exemplo, as nuvens de elétrons de átomos mudarão de posição em relação a seus núcleos. A extensão da separação das cargas elétricas dentro de um material é representada pela polarização elétrica (\(\mathbf P\)). O campo elétrico, o deslocamento elétrico e a polarização elétrica estão relacionados pela seguinte expressão:
onde a permissividade do espaço livre (\(\varepsilon_0 = 8.8541878176 \times 10^ {-12}\) F/m) define a relação entre \(\mathbf D\) e \(\mathbf E\) se o material não for polarizável. Portanto, a permissividade dielétrica e o deslocamento elétrico definem quão fortemente um material se torna eletricamente polarizado sob a influência de um campo elétrico.
Permissividade Relativa
As propriedades dielétricas dos materiais são geralmente expressas usando a permissividade relativa (\(\varepsilon_r\)). A permissividade relativa define as propriedades dielétricas de um material em relação ao espaço livre:
A permissividade relativa é positiva e \(\geq 1\). A faixa típica de valores para rochas e outros materiais importantes pode ser encontrada aqui.
Susceptibilidade Dieléctrica
A polarização elétrica dentro de um material pode ser definida em termos do campo elétrico da seguinte forma:
onde \(\chi_e\) é conhecido como a suscetibilidade elétrica. Observe que a polarização é sempre paralela ao campo elétrico. A suscetibilidade elétrica não deve ser confundida com a suscetibilidade magnética, pois descrevem diferentes processos físicos.
Importância a Geofísica
A permissividade dielétrica é a principal propriedade física de diagnóstico em radar de penetração no solo (GPR). A permissividade dielétrica afeta a atenuação, o comprimento de onda e a velocidade dos sinais de ondas de rádio à medida que se propagam pela Terra. Ela também determina a reflexão e a refração de sinais de ondas de rádio estão nas interfaces. O impacto da permissividade dielétrica da Terra em sistemas EM é significativo apenas para frequências de operação suficientemente altas. Como resultado, a permissividade dielétrica é geralmente negligenciada ao usar a maioria dos sistemas EM. Estes incluem: domínio do tempo EM (TDEM) , domínio da frequência EM (FDEM), resistividade de corrente direta (DCR), polarização induzida e ZTEM).