什么是介电常数

我们周围的每一种物质或物体都具有特定的电气特性。这是由于分子和原子结构：带电粒子以相互结合或游离状态存在。

当没有外部电场作用于物质时，这些粒子的分布方式使它们相互平衡并且不会在整个总体积中产生额外的电场。在分子和原子内部施加外部电能的情况下，会发生电荷的重新分布，这会导致产生针对外部电场的自身内部电场。

如果施加的外场矢量表示为 «E0»，内场表示为 «E'»，则总场 «E» 将是这两个量的能量之和。

在电学中，习惯上将物质分为：

• 电线;

• 电介质。

这种分类已经存在了很长时间，尽管它是相当随意的，因为许多物体具有不同或组合的属性。

导体

具有免费费用的运营商被用作导体。大多数情况下，金属充当导体，因为自由电子始终存在于其结构中，能够在整个物质体积中移动，同时参与热过程。

当导体与外部电场的作用隔离时，离子晶格和自由电子会在其中产生正电荷和负电荷的平衡。这种平衡立即被破坏时 电场中的导体 - 由于带电粒子开始重新分布的能量，外表面出现具有正值和负值的不平衡电荷。

这种现象通常称为静电感应……它在金属表面所带的电荷称为感应电荷。

导体中形成的感应电荷形成自场E'，在导体内部补偿外部E0的影响。因此，总的总静电场的值被补偿并等于0。在这种情况下，内部和外部所有点的电势相同。

得到的结论表明，在导体内部，即使连接外场，也没有电势差，也没有静电场。这一事实被用于屏蔽——一种对感应场敏感的人和电气设备的静电保护方法的应用，尤其是精密测量仪器和微处理器技术。

由带有导电线的织物制成的屏蔽服装和鞋类，包括帽子，用于电力保护在高压设备产生的增加电压条件下工作的人员。

电介质

这是具有绝缘特性的物质的名称。它们只包含相互关联的费用，而不是免费赠品。它们都有被束缚在中性原子中的正负粒子，被剥夺了运动的自由。它们分布在电介质内部，在外加电场E0的作用下不移动。

但是，它的能量还是会引起物质结构的一定变化——在原子和分子内部，正负粒子的比例发生变化，在物质表面，出现过多的、不平衡的伴生电荷，形成内部电场E'。它是针对从外部施加的张力。

这种现象称为介质极化……其特点是物质内部出现电场E，由外能E0作用形成，但因内部E'的反作用而减弱。

极化类型

它在电介质中有两种类型：

1. 定位；

2. 电子。

第一种类型有偶极极化的附加名称。它是电介质中固有的，其中心在负电荷和正电荷处移动，形成微观偶极子的分子——一组中性的两个电荷。这是水、二氧化氮、硫化氢的特性。

在没有外部电场作用的情况下，此类物质的分子偶极子在操作温度下的过程影响下以无序方式定向。同时，在内部体积的任何一点和电介质的外表面上都没有电荷。

该图像在外部施加能量的影响下发生变化，当偶极子略微改变其方向并且未补偿的宏观束缚电荷区域出现在表面上时，形成与施加的 E0 方向相反的场 E'。

对于这种极化，温度对过程有很大影响，导致热运动并产生迷失方向的因素。

电子极化、弹性机构

它在非极性电介质中表现出来——一种不同类型的材料，其分子没有偶极矩，在外场的影响下，会发生变形，使正电荷朝向 E0 矢量的方向，并且负电荷的方向相反。

结果，每个分子都充当沿施加场的轴定向的电偶极子。通过这种方式，它们在外表面上以相反的方向创建场 E'。

在这样的物质中，分子的变形以及由于外场作用引起的极化不依赖于它们在温度影响下的运动。可以引用甲烷 CH4 作为非极性电介质的示例。

两类电介质的内场数值首先与外场的增加成正比变化，然后，当达到饱和时，出现非线性效应。当所有分子偶极子沿着极性电介质的力线排列或非极性物质的结构发生变化时，它们就会出现，这是由于原子和分子在外部施加的大能量下发生强烈变形。

在实践中，这种情况很少见——通常故障或绝缘故障发生得更早。

介电常数

在绝缘材料中，电气特性和介电常数等指标起着重要作用……可以通过两种不同的特性来衡量：

1. 绝对值；

2.相对价值。

当提及库仑定律的数学符号时，会使用术语绝对介电常数物质 εa。它以系数 εα 的形式连接归纳向量 D 和强度向量 E。

让我们回想一下，法国物理学家查尔斯·德·库仑 (Charles de Coulomb) 使用他自己的扭力天平研究了带电小体之间的电场力和磁力定律。

介质相对磁导率的测定用于表征物质的绝缘性能。它估计在两种不同条件下两个点电荷之间的相互作用力的比率：真空和工作环境。在这种情况下，真空指数取为 1 (εv = 1)，而对于真实物质，它们总是更高，εr > 1。

数值表达式 εr 显示为由电介质中的极化效应解释的无量纲量，用于评估其特性。

个别介质的介电常数值（室温下）

物质 ε 物质 ε Segnet 盐 6000 金刚石 5.7 金红石（在光轴上） 170 水 81 聚乙烯 2.3 乙醇 26.8 硅 12.0 云母 6 玻璃烧杯 5-16 二氧化碳 1.00099 NaCl 5.26 水蒸气 1.0126 苯 2.322 空气 (760 mmHg) 1.0 0057