¿Cuál es la interpretación física de una conductividad compleja?

La conductividad se define como la relación entre los campos eléctricos y la densidad de corriente, con

J = σE

Donde J es densidad de corriente, σ es conductividad y E es campo eléctrico.

En este contexto, la conductividad que tiene un valor complejo no es más que un desfase entre el campo eléctrico y la densidad de corriente.

En última instancia, la parte imaginaria representa una especie de lentitud de los portadores de carga para responder a cambios rápidos en el campo eléctrico, como si tuvieran mucha masa. También puede considerarlo como el material que tiene cierta capacidad que desea tener en cuenta.

La permisividad es otra cosa.

La permisividad se define como la cantidad de densidad de flujo eléctrico inducida por campo eléctrico, o

D = ϵE

Pero es mucho más útil hablar sobre la polarización inducida de un material, con

P = χE,

y ϵ = ϵ (vacío) + χ

Una vez más, la parte imaginaria de χ es un desfase, pero resulta que está relacionado con la pérdida. El modelo más común para la susceptibilidad eléctrica (es decir, la densidad dipolar por campo eléctrico) es uno donde la polarización de las células componentes responde como un resorte con alguna pérdida de energía, que es una aproximación bastante decente.

Las pérdidas por permitividad son diferentes de las pérdidas conductoras. Ambos terminan en calor, claro, pero la pérdida conductiva se debe a que los portadores libres chocan con los átomos constituyentes del material y los límites de grano, mientras que la pérdida de la permitividad imaginaria se debe a la dispersión (los dipolos constitutivos son antenas que irradian luz) y el acoplamiento mecánico entre los átomos ( agite uno y hará que los demás tiemblen).