
介电常数(又称电容率)是描述材料在电场中极化能力的物理量,反映了材料削弱外部电场的能力。以下是详细解释:
介电常数通常用符号$varepsilon$表示,其相对值$varepsilon_r$定义为材料介电常数与真空介电常数$varepsilon_0$的比值: $$ varepsilon_r = frac{varepsilon}{varepsilon_0} $$ 其中真空介电常数$varepsilon_0 approx 8.85 times 10^{-12} , text{F/m}$。
极化效应
当电场作用于材料时,内部电荷(电子/原子核)发生微小位移,形成电偶极矩,这种现象称为电极化。介电常数越大,材料极化能力越强,储存电能的效果越好。
电场削弱作用
极化产生的反向电场会部分抵消原电场,导致材料内部实际电场强度$E$小于外部电场$E_0$,关系为:
$$
E = frac{E_0}{varepsilon_r}
$$
静态与动态介电常数
温度依赖性
温度升高可能增强分子热运动,降低极化能力(如水在高温时$varepsilon_r$减小)。
材料 | 相对介电常数($varepsilon_r$) |
---|---|
真空 | 1 |
空气 | ≈1.0006 |
聚乙烯 | 2.2~2.4 |
玻璃 | 4~10 |
钛酸钡陶瓷 | 1000~12000 |
电容器设计
高$varepsilon_r$材料可大幅提升电容值(公式:$C = varepsilon_r varepsilon_0 A/d$),例如陶瓷电容器。
电磁波调控
介电常数影响电磁波传播速度($v = 1/sqrt{mu varepsilon}$),在光纤通信、天线设计中至关重要。
绝缘材料选择
电力设备中需根据介电常数匹配绝缘介质,防止电场集中导致击穿。
介电常数,又称相对介电常数或相对电容率,是指物质在电场中储存电能的能力与真空中储存电能的能力的比值。简单来说,它是用来描述物质对电场强度的响应能力的物理量。介电常数是材料电学性质的重要参数,对于电介质的设计和应用具有重要的意义。
《介电常数》这个词的拆分部首是「人」,符合规范的笔画正常情况下为9画。
《介电常数》一词的来源比较明确,是根据其涵义构成的。其中,“介电”指的是电介质,即指物质在电场中的特性;“常数”则表示其具有恒定的特性,是一个不变的量。在繁体中,「介电常數」是对应的词语。
古时候,写作《介电常数》的汉字的写法与现代略有不同,一般为「介電常數」。
1. 介电常数是衡量材料电学特性的重要指标。
2. 对于电子学领域的研究来说,准确测定介电常数至关重要。
1. 介电强度
2. 介电损耗
3. 介电材料
相对电容率
导电性
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