介电常数的基本概念

2017年03月30日

介电常数的基本概念

 

  依据静电学的研讨效果, 真空中一个孤立的电荷q 会在其周围发生电场E,当另外的一个实验电荷q0 进入到该电场中时会遭到电场力的效果。由电荷q 所发生的电场强度为:

介电常数的基本概念

  其间, ε0为真空中的介电常数;r 为间隔点电荷q 的径向间隔。一般来说,电场强度是一个矢量。实验电荷q0 在距电荷q的间隔为r 的点上遭到的电场力为:

介电常数的基本概念

  依据力的反效果性质,电荷q 也相同遭到实验电荷q0所发生的电场的力的效果且效果力的大小持平方向相反。依据式(1) 可知,真空中的介电常数ε0表征了孤立电荷q 在给定的间隔r 上发生的电场强度的大小。假如将式(1) 中的真空条件换为某种电介质, 则相同的孤立电荷q 所发生的电场强度将可表明为:

介电常数的基本概念

  其间,ε为该种电介质的介电常数。在实践使用中,大家通常将真空中的介电常数ε0选作一个参照,而将电介质的介电常数ε与ε0的比值界说变成一个无量纲的相对介电常数εr,如式(4) 所示:

介电常数的基本概念

  因为真空是一个抱负的电介质模型( 没有原子、分子) ,所以,在实践电介质中因为束缚电荷效应使原电荷q所发生的电场有所下降的状况在真空中不可能呈现。因而, 针对实践电介质的相对介电常数Er 老是满意大于或等于1。

  由式(3) 可见,介电常数ε表明了电荷q 在电介质中所发生的电场强度的大小的一个制约要素( 除了间隔以外,也是仅有的制约要素) 。显然,这种推论在静电场的状况下是完全能够被承受的,可是若要将这一推论直接使用到交变电场的状况好像还有些不充分。交变电场状况下电介质的微观表现机理与微观效果的研讨取得了一些效果,可是依然有待更加深化的研讨,也是目前电介质物理、量子物理的主要研讨方向和内容之一。

  能够承认的是电介质的介电常数所表征的属性在交变电场的状况下也会对交变电场发生影响。比方,交变电场在电介质中的传达速度会下降, 频率不变,波长会变短( 电磁传达理论)而且介电常数越大,相应的改动也会越大。

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