
【计】 electric medium constant
electricity
【计】 telewriting
【化】 electricity
【医】 Elec.; electricity; electro-; galvano-
【电】 ***lectric coefficient; ***lectric constant
电介质常数(英文:Dielectric Constant),也称为电容率(Permittivity)或相对介电常数(Relative Permittivity),是描述电介质材料在外加电场作用下极化能力的物理量。其定义为:
电介质常数(εᵣ) = 材料介电常数(ε) / 真空介电常数(ε₀)
其中:
极化能力
电介质常数反映材料内部电荷(如原子、分子或离子)在电场作用下发生位移极化(电子云偏移)或取向极化(极性分子转向)的程度。εᵣ 值越高,材料极化能力越强,储存电能效率越高。
电容增强效应
在平行板电容器中,插入电介质后电容值增大为真空时的 εᵣ 倍(公式:$C = varepsilon_r C_0$)。例如,陶瓷(εᵣ ≈ 6)可使电容提升6倍。
电场削弱作用
电介质极化产生的反向电场会部分抵消外电场,导致材料内部实际电场强度降低(公式:$E = frac{E_0}{varepsilon_r}$)。
材料类型 | 电介质常数(εᵣ) |
---|---|
真空 | 1.0 |
空气 | ≈1.0006 |
聚四氟乙烯 | 2.0–2.1 |
二氧化硅 | 3.9 |
纸张 | 3.0–4.0 |
陶瓷(氧化铝) | 8.0–10.0 |
水(20°C) | 80.1 |
钛酸钡 | >1000 |
权威参考来源(建议用户自行验证链接有效性):
- 《电磁学基础》(David K. Cheng)第3章电介质理论
- IEEE Xplore: "Dielectric Materials for Capacitor Applications" (DOI: 10.1109/TDEI.2019.008362)
- 美国国家标准与技术研究院(NIST)材料数据库:https://materialsdata.nist.gov
- 《物理评论B》期刊:铁电材料介电常数研究
电介质常数(又称介电常数)是描述材料在电场中极化能力的物理量,其核心意义和要点如下:
基本定义
电介质常数($varepsilon_r$)表示物质相对于真空对电容器电容的增强能力。例如,若某材料的$varepsilon_r = 5$,则使用该材料的电容器电容是真空时的5倍。
物理意义
影响因素
主要与材料的偶极矩和极化率有关。分子极性越强或极化能力越高,介电常数越大。例如,极性分子(如乙醇)的$varepsilon_r$高于非极性分子(如石蜡)。
材料类型
电介质涵盖气态(如干燥空气$varepsilon_r approx 1$)、液态(如油类)、固态(如陶瓷、玻璃、塑料)等形态。真空本身也被视为一种特殊电介质($varepsilon_r = 1$)。
实际应用
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