permittivity

时间:2024-05-09 17:16:57编辑:优化君

介电常数和绝缘性

1、又称电容率或相对电容率,表征电介质或绝缘材料电性。介电常数能的一个重要数据,常用ε表示。它是指在同一电容器中用同一物质为电介质和真空时的电容的比值,表示电介质在电场中贮存静电能的相对能力。介电常数愈小绝缘性愈好。空气和CS2的ε值分别为1.0006和2.6左右,而水的ε值特别大,10℃时为 83.83
  2、介电常数是物质相对于真空来说增加电容器电容能力的度量。介电常数随分子偶极矩和可极化性的增大而增大。在化学中,介电常数是溶剂的一个重要性质,它表征溶剂对溶质分子溶剂化以及隔开离子的能力。介电常数大的溶剂,有较大隔开离子的能力,同时也具有较强的溶剂化能力。
  但其他一些介绍又是这样的:电介质经常是绝缘体。其例子包括瓷器(陶器),云母,玻璃,塑料,和各种金属氧化物。有些液体和气体可以作为好的电介质材料。干空气是良好的电介质,并被用在可变电容器以及某些类型的传输线。蒸馏水如果保持没有杂质的话是好的电介质,其相对介电常数约为80。
  对于时变电磁场,物质的介电常数和频率相关,通常称为介电系数。介电常数又叫介质常数,介电系数或电容率,它是表示绝缘能力特性的一个系数。理论上来说,介电常数越大,绝缘性能就越好。


介电常数跟绝缘性能有关系吗,是不是介电常数越大,绝缘性能就越好呢

介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场,原外加电场(真空中)与最终介质中电场比值即为介电常数(permittivity),又称诱电率.

如果有高介电常数的材料放在电场中,场的强度会在电介质内有可观的下降。

常用电介质的介电常数(瓷器,云母,玻璃,塑料等)见于
http://thns.tsinghua.edu.cn/sll00002/PUBLIC/PhysicsConstant/pcontent21.html

电介质经常是绝缘体。其例子包括瓷器(陶器),云母,玻璃,塑料,和各种金属氧化物。有些液体和气体可以作为好的电介质材料。干空气是良好的电介质,并被用在可变电容器以及某些类型的传输线。蒸馏水如果保持没有杂质的话是好的电介质,其相对介电常数约为80。

一个电容板中充入介电常数为ε的物质后电容变大ε倍。

电介质有使空间比起实际尺寸变得更大或更小的属性。例如,当一个电介质材料放在两个电荷之间,它会减少作用在它们之间的力,就像它们被移远了一样。
当电磁波穿过电介质,波的速度被减小,有更短的波长。

相对介电常数εr可以用静电场用如下方式测量:首先在其两块极板之间为空气的时候测试电容器的电容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侧得电容Cx。然后相对介电常数可以用下式计算
εr=Cx/C0


对于时变电磁场,物质的介电常数和频率相关,通常称为介电系数。

介电常数又叫介质常数,介电系数或电容率,它是表示绝缘能力特性的一个系数,以字母ε表示,单位为法/米

附常见溶剂的介电常数
H2O (水) 78.5
HCOOH (甲酸) 58.5
HCON(CH3)2 (N,N-二甲基甲酰胺)36.7
CH3OH (甲醇) 32.7
C2H5OH (乙醇) 24.5
CH3COCH3 (丙酮) 20.7
n-C6H13OH (正己醇)13.3
CH3COOH (乙酸或醋酸) 6.15
C6H6 (苯) 2.28
CCl4 (四氯化碳) 2.24
n-C6H14 (正己烷)1.88

理论上来说,介电常数越大,绝缘性能就越好


材料介电常数和材料的绝缘性能是什么关系?

这两个参数是从功能角度描述材料电性能的,是不同的概念,其实不应该放在一起比较!

介电常数表示:材料在电场中存储静电能(电荷)的能力。
绝缘性能表示:材料将带不导电和耐电压击穿的能力。
所以说介电常数是表示材料绝缘能力的参数的说法是不对的!
至于说两者之间的关系就难说了,虽然说介电质通常是绝缘体,但是也有例外,比如水!
水的相对介电常数特别的大,大致是80左右,你能说水绝缘性能特别好吗!?


相对介电常数跟绝缘性的关系

所有东西都是电介质(固液气,只要放入电场),只是有绝缘导电性能的差异,绝缘性差,不会被作为常用电容中间阻绝层等一系列需要大电阻的东西,不是说他不是电介质。
相对介电常数反映物质极化强度,与绝缘性没有太强关系,绝缘性看电导率。简单说极化是对场的反抗,束缚电荷感应移动一点点,比如真空不反抗外场,传过来什么样结果什么样,介电常数小。电导是电荷脱离束缚长距离自由运动,而真空里面没有物质所以不会产生电荷移动即电导。真空同时满足极化小,绝缘性高。
介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场,原外加电场(真空中)与最终介质外电场比值即为介电常数(permittivity),这是定义,但只适用于介电常数是实数的。其中介质在外场下会产生与外场相反的极化场,所以最终场小于原来的外场(至少自然界的绝大多数材料都是这样,负折射材料除外),所以极化越强,最终场越小,介电常数越大。
事实上水的介电常数88(25摄氏度),金属的不超过10。
而你老师说的金属4000,一种情况是他将介电强度(反应击穿临界值)看错了,水的介电强度80,金属有的介电强度4000左右,这两个物理量名字像,反应东西差好多;另一种情况,他说的介电常数是虚数的,此时理想导体复介电常数趋于无穷。复介电常数的实部就是我们前面讨论的介电常数,反应极化性;虚部反应外场下的损耗,电导性,金属在高频场下的损耗很大,其复介电常数很大。


真空介电常数和介电常数有什么区别

真空介电常数,又称为真空电容率,或称电常数,是一个常见的电磁学物理常数,符号为 ε0。在国际单位制里,真空介电常数的数值为:

ε0= 8. 854187817 × 10-12 F/ m

  真空介电常数是物理量在度量时引进的常数( 主要是库仑定律中对电荷量的度量) ,根据麦克斯韦方程组,可推知真空介电常数与其它物理常数的关系。

ε0=1μ0c20

  其中,c0是光波传播于真空的光速,μ0是真空磁导率。上式可作为真空介电常数的定义式。

  真空介电常数虽然是一个度量系统常数,但如它的定义式一样,这个常数与其它常数或物理量是相关的。由于介电常数本身不是一个常量,与介质的性质有关,真空介电常数也应该与真空有关。本文在宇宙背景辐射的“真空”环境下,探讨了宇宙背景温度与真空介电常数的关系。

具体的可以参考真空技术网的真空介电常数栏目里的内容。


平行板电容器极板面积为S、充满两种介电常数分别为ε1和ε2的均匀介质,求该电容器的电容。 已知答案

根据给的答案,可以猜出这两种介质以两层贴合在一起,然后填入两个极板之间的。这样就相当于两个电容串联。
C1 = ε1*S/d1
C2 = ε2*S/d2
那么有:
1/C = 1/C1 + 1/C2
= d1/(ε1*S) + d2/(ε2*S)
= (ε2*d1)/(ε1*ε2*S) + (ε1*d2)/(ε1*ε2*S)
= (ε1*d2 + ε2*d1)/(ε1*ε2*S)
所以,
C = (ε1*ε2*S)/(ε1*d2+ε2*d1)


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