如何理解介电常数与耗散因子

目录

电介质的极化过程

介电常数的定义

介电常数的物理意义

耗散因子的定义

耗散因子的物理意义

实际应用

结语


电介质的极化过程

        电偶极子被定义为一对极性相反但相距很近的等量电荷,与每个偶极子相关联的一个矢量成为偶极矩,如果q为每个电荷的带电量,\vec{d}为从负电荷到正电荷的距离矢量,则电偶极矩为:

\vec{p}=q\vec{d}

        如果组成介质的分子具有固有偶极矩,当电场E=0时,介质中各分子的固有偶极矩的取向是无规则的,使得合成电偶极矩相抵消,此时电场为零,介质不存在宏观极化强度;当电场E\neq 0时,在电场作用下,这些固有偶极矩将沿着外加电场方向排列,所有偶极矩的矢量和不为零,介质产生宏观极化强度,这种电介质中偶极矩在外加电场作用下发生位移的现象,称为电介质的极化。

        极化过程中,介质材料有两个重要的电气特性:相对介电常数和耗散因子,前者描述了电场中偶极子如何重新排列而增加电容量,然而,它并没有涉及材料损耗,后者描述了偶极子在介质中如何来回摆动并形成电阻。

        这两个特性都与偶极子的数量、大小和迁移率有关联,施加正弦电压时,从频域来看,前者涉及到偶极子与电场异相运动并引起电容升高;后者涉及到偶极子与电场同相运动并引起损耗。本文将逐步对这些概念展开讨论。

介电常数的定义

        导体之间的绝缘材料的存在将增加它们之间的电容,导致电容增大的特殊材料性质称为相对介电常数,通常用

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