介电常数的定义,介电常数的测量方法

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王晶涵|责任编辑|2024-03-14 10:42:21
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介电常数的定义

“介电常数”(绝对介电常数ε)定义:

电容器极板间充满电介质时,电容增大的倍数叫做电介质的介电常数,用ε表示,并且明确其单位是F·m-1(定义)。

“介电常数”(相对介电常数ε)定义:电容器极板间充满某种电介质时,电容增大到的倍数,叫做这种电介常数,也用ε表示,没有单位。

介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场,介质中的电场减小与原外加电场(真空中)的比值即为相对介电常数(relative permittivity或dielectric constant),又称诱电率,与频率相关。

介电常数是相对介电常数与真空中绝对介电常数乘积,如果有高介电常数的材料放在电场中,电场的强度会在电介质内有可观的下降。理想导体的相对介电常数为无穷大。

根据物质的介电常数可以判别高分子材料的极性大小。通常,相对介电常数大于3.6的物质为极性物质;相对介电常数在2.8~3.6范围内的物质为弱极性物质;相对介电常数小于2.8为非极性物质。

介电常数的测量方法

相对介电常数εr可以用静电场用以下方式测量:先在两块极板之间为真空时测试电容器的电容C0。然后,用同样的电容极板间距离,但在极板间加入电介质后测得电容Cx。相对介电常数可以用下式计算:

εr=Cx/C0

在标准大气压下,不含二氧化碳的干燥空气的相对电容率εr=1.00053。因此,用这种电极构形在空气中的电容Ca来代替C0来测量相对电容率εr时,也有足够的准确度。

对于时变电磁场,物质的介电常数和频率相关,一般称为介电系数。

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