介電常數是電介質材料在電場中儲存電能能力的物理量，又稱電容率。其定義為電介質中電場強度 ( E ) 與電位移 ( D ) 的比值關系，數學表達式為：
$$ epsilon = frac{D}{E} $$ 其中真空介電常數 ( epsilon_0 ) 是基本物理常量（約 ( 8.85 times 10^{-12}text{F/m} )），而相對介電常數 ( epsilon_r ) 是材料介電常數與真空介電常數的比值：
$$ epsilon_r = frac{epsilon}{epsilon_0} $$
電介質極化能力
介電常數反映材料在電場作用下發生電極化的程度。極性分子（如水）因電荷分布不對稱，介電常數較高（如水的 ( epsilon_r approx 80 )）；非極性分子（如聚乙烯）則較低（( epsilon_r approx 2.3 )）。
電容器的關鍵參數
平行闆電容器的電容公式為： $$ C = epsilon_r epsilon_0 frac{A}{d} $$ 其中 ( A ) 為極闆面積，( d ) 為間距。介電常數越大，電容器儲能能力越強。
電磁波傳播影響
在介質中，電磁波速度 ( v ) 與介電常數相關： $$ v = frac{c}{sqrt{epsilon_r}} $$ ( c ) 為真空中光速。高介電常數材料會顯著降低電磁波傳播速度。
| 材料 | 相對介電常數（( epsilon_r )） |
|---|---|
| 真空 | 1.0 |
| 空氣 | 1.0006 |
| 聚四氟乙烯 | 2.1 |
| 玻璃 | 5~10 |
| 钛酸锶鋇陶瓷 | >300 |
權威參考資料：
介電常數（又稱電容率）是描述材料在電場中極化能力的物理量，反映了材料削弱外部電場的能力。以下是詳細解釋：
介電常數通常用符號$varepsilon$表示，其相對值$varepsilon_r$定義為材料介電常數與真空介電常數$varepsilon_0$的比值： $$ varepsilon_r = frac{varepsilon}{varepsilon_0} $$ 其中真空介電常數$varepsilon_0 approx 8.85 times 10^{-12} , text{F/m}$。
極化效應
當電場作用于材料時，内部電荷（電子/原子核）發生微小位移，形成電偶極矩，這種現象稱為電極化。介電常數越大，材料極化能力越強，儲存電能的效果越好。
電場削弱作用
極化産生的反向電場會部分抵消原電場，導緻材料内部實際電場強度$E$小于外部電場$E_0$，關系為：
$$
E = frac{E_0}{varepsilon_r}
$$
靜态與動态介電常數
溫度依賴性
溫度升高可能增強分子熱運動，降低極化能力（如水在高溫時$varepsilon_r$減小）。
| 材料 | 相對介電常數（$varepsilon_r$） |
|---|---|
| 真空 | 1 |
| 空氣 | ≈1.0006 |
| 聚乙烯 | 2.2~2.4 |
| 玻璃 | 4~10 |
| 钛酸鋇陶瓷 | 1000~12000 |
電容器設計
高$varepsilon_r$材料可大幅提升電容值（公式：$C = varepsilon_r varepsilon_0 A/d$），例如陶瓷電容器。
電磁波調控
介電常數影響電磁波傳播速度（$v = 1/sqrt{mu varepsilon}$），在光纖通信、天線設計中至關重要。
絕緣材料選擇
電力設備中需根據介電常數匹配絕緣介質，防止電場集中導緻擊穿。
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