介电常数的概念研究

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)远望谷信息技术股份有限公司 作者:武岳山

  在设计电路、天线、电容器等过程中经常会涉及所用材料的介电常数, 所以深入了解介电常数的相关概念对实际工作有重要意义。首先介绍了介质和导体、半导体的区别, 然后解释了介电常数的基本概念, 并给出相对介电常数的另一种导出定义。介质极化的微观模型这一部分讲清楚了4 种不同的极化。最后介绍介电常数的一些宏观特性, 得出电介质介电常数将会影响电介质中电场强度的结论。

  介电常数是人们在电路设计、天线设计、电容器设计与制造等过程中经常遇到的一个专业术语。具体来说, 在考虑高频电路板选材时, 涉及到印刷电路板材料的介电常数, 在设计微带电路时回避不了微带电路基材的介电常数, 在设计微带天线时涉及到材料的介电常数, 在设计电容器的绝缘填充材料时涉及到填充材料的介电常数。

  在上述工作中, 如果介电常数不清楚, 则会造成设计工作无法进行下去或者所设计的电路、天线、电容器等性能不可预期。因而, 深入了解介电常数的相关概念, 对做好实际工作具有重要意义。

1、介电常数和介质极化

  电介质与电导体不同, 电导体中存在着大量可自由移动的带电粒子( 如电子等) , 在外加电场的作用下, 带电粒子的定向移动即形成电流。理想的电介质中不存在可自由移动的带电粒子, 在外加电场的作用下, 电介质的表面会形成一些束缚电荷, 束缚电荷构建起的内建电场具有抵抗外加电场的作用。

1.1、电介质与导体、半导体的区别

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1.2、介电常数的基本概念

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1.3、相对介电常数的另一种导出定义

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1.4、电介质极化的微观模型

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2、电介质介电常数的一些宏观特性

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3、结语

  本文在讨论介电常数概念的同时介绍了电介质的基本概念。从中可以对导体、半导体、电介质与绝缘体的概念有一个清晰的认识。所得出的电介质介电常数将会影响电介质中电场强度的结论对实际的工程设计工作具有重要的参考意义。

  此外, 从静态电容器通过电介质增加电容器的容量的推导过程中明晰了相对介电常数的另一层物理意义。有关电介质极化的微观模型的讨论也可对工程设计人员理解电介质的微观机理提供简明扼要的参考。从物理意义上来说, 真空中的真空介电常数ε0 表征了电荷q 在真空环境中产生的电场强度的情况, 电介质的相对介电常数εr 是与电介质束缚电荷特性密切相关的一个概念。

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