什麼是介電常數

我們周圍的每一種物質或物體都具有特定的電氣特性。這是由於分子和原子結構：帶電粒子以相互結合或游離狀態存在。

當沒有外部電場作用於物質時，這些粒子的分佈方式使它們相互平衡並且不會在整個總體積中產生額外的電場。在分子和原子內部施加外部電能的情況下，會發生電荷的重新分佈，這會導致產生針對外部電場的內部電場。

如果施加的外場矢量表示為 «E0»，內場表示為 «E'»，則總場 «E» 將是這兩個量的能量之和。

在電學中，習慣上將物質分為：

• 電線;

• 電介質。

這種分類已經存在了很長時間，儘管它是相當隨意的，因為許多物體具有不同或組合的屬性。

導體

具有免費費用的運營商被用作導體。大多數情況下，金屬充當導體，因為自由電子始終存在於其結構中，能夠在整個物質體積中移動，同時參與熱過程。

當導體與外部電場的作用隔離時，離子晶格和自由電子會在其中產生正電荷和負電荷的平衡。這種平衡立即被破壞時 電場中的導體 - 由於帶電粒子開始重新分佈的能量，外表面出現具有正值和負值的不平衡電荷。

這種現象通常稱為靜電感應……它在金屬表面所帶的電荷稱為感應電荷。

導體中形成的感應電荷形成自場E'，在導體內部補償外部E0的影響。因此，總的總靜電場的值被補償並等於0。在這種情況下，內部和外部所有點的電勢相同。

得到的結論表明，在導體內部，即使連接外場，也沒有電勢差，也沒有靜電場。這一事實被用於屏蔽——一種對感應場敏感的人和電氣設備的靜電保護方法的應用，尤其是精密測量儀器和微處理器技術。

由帶有導電線的織物製成的屏蔽服裝和鞋類，包括帽子，用於電力保護在高壓設備產生的增加電壓條件下工作的人員。

電介質

這是具有絕緣特性的物質的名稱。它們只包含相互關聯的費用，而不是免費贈品。它們都有被束縛在中性原子中的正負粒子，被剝奪了運動的自由。它們分佈在電介質內部，在外加電場E0的作用下不移動。

但是，它的能量還是會引起物質結構的一定變化——在原子和分子內部，正負粒子的比例發生變化，在物質表面，出現過多的、不平衡的伴生電荷，形成內部電場E'。它是針對從外部施加的張力。

這種現象稱為介質極化……其特點是物質內部出現電場E，由外能E0作用形成，但因內部E'的反作用而減弱。

極化類型

它在電介質中有兩種類型：

1. 定位；

2. 電子。

第一種類型有偶極極化的附加名稱。它是電介質中固有的，其中心在負電荷和正電荷處移動，形成微觀偶極子的分子——一組中性的兩個電荷。這是水、二氧化氮、硫化氫的特性。

在沒有外部電場作用的情況下，此類物質的分子偶極子在操作溫度下的過程影響下以無序方式定向。同時，在內部體積的任何一點和電介質的外表面上都沒有電荷。

該圖像在外部施加能量的影響下發生變化，當偶極子略微改變其方向並且未補償的宏觀束縛電荷區域出現在表面上時，形成與施加的 E0 方向相反的場 E'。

對於這種極化，溫度對過程有很大影響，導致熱運動並產生迷失方向的因素。

電子極化、彈性機構

它在非極性電介質中表現出來——一種不同類型的材料，其分子沒有偶極矩，在外場的影響下，會發生變形，使正電荷朝向 E0 矢量的方向，並且負電荷的方向相反。

結果，每個分子都充當沿施加場的軸定向的電偶極子。通過這種方式，它們在外表面上以相反的方向創建場 E'。

在這樣的物質中，分子的變形以及由於外場作用引起的極化不依賴於它們在溫度影響下的運動。可以引用甲烷 CH4 作為非極性電介質的示例。

兩類電介質的內場數值首先與外場的增加成正比變化，然後，當達到飽和時，出現非線性效應。當所有分子偶極子沿著極性電介質的力線排列或非極性物質的結構發生變化時，它們就會出現，這是由於原子和分子在外部施加的大能量下發生強烈變形。

在實踐中，這種情況很少見——通常故障或絕緣故障發生得更早。

介電常數

在絕緣材料中，電氣特性和介電常數等指標起著重要作用……可以通過兩種不同的特性來衡量：

1. 絕對值；

2.相對價值。

當提及庫侖定律的數學符號時，會使用術語絕對介電常數物質 εa。它以係數 εα 的形式連接歸納向量 D 和強度向量 E。

讓我們回想一下，法國物理學家查爾斯·德·庫侖 (Charles de Coulomb) 使用他自己的扭力天平研究了帶電小體之間的電場力和磁力定律。

介質相對磁導率的測定用於表徵物質的絕緣性能。它估計在兩種不同條件下兩個點電荷之間的相互作用力的比率：在真空中和在工作環境中。在這種情況下，真空指數取為 1 (εv = 1)，而對於真實物質，它們總是更高，εr > 1。

數值表達式 εr 顯示為由電介質中的極化效應解釋的無量綱量，用於評估其特性。

個別介質的介電常數值（室溫下）

物質 ε 物質 ε Segnet 鹽 6000 金剛石 5.7 金紅石（在光軸上） 170 水 81 聚乙烯 2.3 乙醇 26.8 矽 12.0 雲母 6 玻璃燒杯 5-16 二氧化碳 1.00099 NaCl 5.26 蒸汽水溶液 1.0126 苯 2.322 空氣 (760 mmHg) 1.0 0057