介电常数
介电常数物理意义
介电常数物理意义介电常数是描述介质电学特性的一个物理量,它的物理意义体现在以下几个方面:1.定义:介电常数是指在相同的电场作用下,介质中储存电能的能力与真空中储存电能的能力之比。
它是介质的电极化特性的一种度量。
2.电场强度的衰减:介电常数越大,介质对电场的屏蔽效果越强,即介质中电场强度的衰减越快。
这意味着介电常数越大的介质对外电场的影响越小,电场能够更容易穿过介质。
3.电容的增加:介质常数越大,则储存电能的能力越大,即介质所能达到的最大电荷储存量越大,所以介质的电容也随之增大。
这意味着,在给定的电压下,介质中可以存储更多的电荷。
4.构建电容器:介质常数的引入使得电容器具有更大的容量,提供了实现更大存储电位差的有利条件。
在电场强度较高的情况下,通过选择合适的介质常数,可以使得电容器能够存储更多的电荷。
5.电场能的存储:介质中存在的极化现象,也就是介质内部分子短暂的重排,形成极化电荷。
这些极化电荷对电场的变化做出响应,从而减小了外电场在介质中传播所需要的能量,也就是存储了一部分电场能。
介电常数越大,介质对外电场的响应越强,极化电荷越大,存储的电场能量也越多。
6.波速的变化:介电常数对电磁波在介质中传播速度的影响很大。
介质中电磁波的速度是真空中速度的倒数与介电常数的乘积。
因此,介电常数越大,电磁波在介质中的传播速度越慢。
这也是为什么光在介质中传播速度较慢的原因之一7.静电力的变化:介质常数的变化会对电场中物体之间的静电力产生影响。
根据库仑定律,静电力正比于电荷的乘积,与介质常数的倒数成反比。
即在相同的电荷分布下,介质常数越大,两个物体之间的静电力越小。
总结起来,介电常数的物理意义主要在于描述了介质对电场的响应和屏蔽特性,以及介质中储存电能的能力。
它对介质中电场强度的衰减、电容的增加、电磁波传播速度的变化、静电力的变化等方面都有直接或间接的影响。
了解介电常数的物理意义,有助于我们更好地理解介质的电学特性,并应用于相关的电场分析和电器电路的设计中。
介电常数
它只是在平衡位置附近产生的 一个微小的极化。
离子位移极化也是一个可逆 过程,极化时吸收电能外电场作 功,极化消失时释放出能量。
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偶极矩:m=i·E i—离子位移极化的极化率。
i =q2/k q—离子电荷; k—离子间的弹性系数。与离子间 的作用能有关。
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离子间作用力强,相同外电场使离 子产生位移困难;
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由上可知,电子陶瓷的介电 常数数值范围很大。介电常数大 的材料,可以制造容量大、体积 小的电容器;介电常数小的材料, 用来制造装置另件。
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二、 介电常数温度系数和变化率 电容量随温度变化而变化,是
由于介质的介电常数和几何尺寸 随温度而变化。对于装置瓷和I型 电容器瓷用电容温度系数表示这 种变化,对于Ⅱ型和Ⅲ型电容器 瓷则采用电容温度变化率表示。
=(1/)·(d/dt) 在一定温度范围内,与t的关系可 视为直线时,则上式写成:
=(1/1)·(Δ/Δt) 式中:Δ=2–1,Δt= t2–t1 2、1为温度t2、t1时的电容量。 11
介电常数随温度的变化用表示,几 何尺寸的变化用膨胀系数l表示,电容温 度系数c应是和l的函数。即:
c=+l 说明电子陶瓷的电容温度系数取决于 介电常数的温度系数和线膨胀系数,由于 线膨胀系数较小,一般认为c≌。 电容温度系数的测量采用电容温度系
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离子松弛极化建立的时间约 10-210-9 秒 。 不 同 体 系 时 间 差 异 很大。
松弛极化取决于联系弱的质点 的数目,又与整个体系的温度有 关。
低温时以离子位移极化为主, 在高温时以离子松弛极化为主。
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(4)电子松弛极化 电子在外电场作用下,从一个
结点移动到另一个结点,但其移动 是有限的,不会产生电导,只是一 个极化过程,这种极化也是一个热 松弛过程,所以叫做电子松弛极化。
介电常数
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离子间作用力强,相同外电场使离 子产生位移困难; 离子间作用力弱,相同外电场使离 子产生位移容易。 离子位移极化所需的时间10-12 10-13秒。
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外电场频率>1013赫兹时,时间 <10-13秒,离子位移极化来不及完成, 不再产生离子位移极化,而产生电 子位移极化。(极化时间10-14 10-15秒)
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如下图被电场极化了的介质表面
出现感应电荷,这些电荷不会跑到
极板上而被束缚在介质表面,称为 表面束缚电荷。
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极化的微观本质就是介质内部带电质点产 生位移。但由于介质内部质点的束缚力很强, 在电场作用下沿一定方向的相对位移是有限 度的,是在平衡位置附近的很小的位移,因 而它不是载流子,不形成电流。
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与离子位移极化的区别: 离子位移极化只在平衡位置附 近移动。 离子松弛极化,离子是从一个 平衡位置运动到另一个新的平衡 位置。
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离子松弛极化可用下述过程描 述,若在某缺陷附近有两个平衡 位置1及2,中间隔有势垒u(下图 a),当离子热运动能超过势垒高 度u时,离子就从1迁移至2,反之, 离子也可以从2迁移至1.在一定 温度下离子迁移的几率与势垒u有 关。
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各种材料室温时的介电常数为: 装置瓷、电阻瓷及电真空瓷:212 Ⅰ型电容器瓷:6 1500; Ⅱ型电容器瓷:200 3万; Ⅲ型电容器瓷:7000 几十万; 压电陶瓷:50 20000 干燥空气;1.000585; 真空:1。
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由上可知,电子陶瓷的介电 常数数值范围很大。介电常数大 的材料,可以制造容量大、体积 小的电容器;介电常数小的材料, 用来制造装置另件。
第二节
介电常数
电子陶瓷除具有绝缘性质外,还能储 存电荷。 介电常数就是衡量其储存电荷能力的 参数,又叫介电系数或电容率。 一、介质极化和介电常数 设有一个真空中的平行板电极系统,电 极面积为s,两极板间的距离为 l ,在两 极板间加上直流电压U,则极板上将充有 电荷Q0一 陶瓷介质,而极板的面积s和距离l不变; 或在厚度为l的平板形陶瓷介质两面被上 面积为s的电极。在电压U不变的情况下, 极板上电荷由Q0增加到Q。 电荷增加是由于陶瓷介质在电场作 用下发生极化的结果。这一现象叫介质 的宏观极化。它是介质微观质点极化的 外部表现。极板上电荷增加的过程也就 是微观质点极化的过程。
介电常数_高等教育-工学
介电常数(Dielectric constants)表1列出常见气体在20℃,101 325 Pa条件下的介电常识(ε)。
数据中的有效数字表示测试精度,其中Ar,H2,He,N2,O2,CO2等被推荐为参比数据,其精度为百万分之一或更高。
1 气体的介电常数(Dielectric constants of gases)表1 气体的介电常数T able 1 Dielectric constants of gases2 饱和水蒸气的介电常数(Dielectric constants of saturated water vapor)表2给出不同温度下的液态水成平衡的水蒸气的介电常数。
表2 饱和水蒸气的介电常数T able 2 Dielectric constants of saturated water vapor3 液体的介电常数(Dielectric constants of liquid)表3给出常见液体在指定温度下的介电常数(ε),测试压力为101325Pa。
加*表示测试压力为液体的饱和蒸气压(该温度下其饱和蒸气压大于101325Pa)。
表3 液体的介电常数T able3 Dielectric constants of liquid3He 氦-269 1.408 I2 碘118 11.1 NH3氨-77 25 N2氮-195 1.433 N2H4肼20 52.9 N2O 一氧化二氮0 1.61CH2Br2二溴甲烷10 7.77 CH2Cl2二氯甲烷20 9.08 CH2I2二碘甲烷25 5.32 CH2O2甲酸16 58.5 CH3Br 溴甲烷0 9.82 CH3Cl 氯甲烷-20 *12.6 CH3I 碘甲烷20 7.00242C2H4Cl21,1-二氯乙烷18 10.0 C2H4Cl21,2-二氯乙烷25 10.37 C2H4O 乙醛20 21.1 C2H4O 环氧乙烷-1 13.9 C2H4O2乙酸20 6.15 C2H4O2甲酸甲酯20 8.5 C2H5Br 溴乙烷20 9.39 C2H5CI 氯乙烷0 12.2536C3H6O 丙醛17 18.5 C3H6O2甲酸乙酯25 7.16 C3H6O2乙酸甲脂25 6.68 C3H6O2丙酸40 3.30 C3H6O3乳酸18 22 C3H7Br 1-溴丙烷25 8.09 C3H7Br 2-溴丙烷25 9.46 C3H7Cl 1-氯丙烷20 7.7 C3H7I 1-碘丙烷20 7.00410C4H10O 2-丁醇25 15.8 C4H10O 2-甲基-2-丙醇30 10.9 C4H10O2-甲基-1-丙醇25 17.7 C4H10O 二乙基醚20 4.335 C4H10O2 1,4丁二醇30 30.2 C4H11S 1-丁硫醇25 4.95 C4H11S2过硫化二乙基25 5.72 C4H11N 丁胺21 5.3 C4H11N 异丁胺21 4.4 C4H11N 二乙基胺22 3.6 C5feO5五羰基铁20 2.60511C5H11Cl 1-氯戊烷11 6.6 C5H11Cl 1-氯-3-甲基丁烷20 6.05 C5H11I 1-碘戊烷20 5.81 C5H11N 哌啶22 5.8 C5H12戊烷20 1.844 C5H12异戊烷20 1.843 C5H12O 1-戊醇25 13.9 C5H12O 2-甲基-2-丁醇25 5.82 C5H12O 3-甲基-1-丁醇25 14.7 C5H12S 1-戊硫醇25 4.55 C5H13N 戊胺22 4.5 C6H4ClNO2o-氯硝基苯50 37.7610C6H10O 环己酮20 18.6 C6H10O 异亚丙基丙酮0 15.6 C6H10O 乙酰乙酸乙酯22 15.7 C6H10O 丙酸酐16 18.3 C6H10O 草酸二乙酯21 8.1 C6H11Cl 氯代环己烷25 7.6 C6H12环己烷25 2.016 C6H12甲基环戊烷20 1.985 C6H12乙基环丁烷20 1.965 C6H12O 环己醇25 15.0 C6H12O 2-己酮14 14.6 C6H12O 4-甲基-2-丁酮20 13.1 C6H12O 3,3-二甲基-2-丁酮14 13.1614C6H15N 二丙基胺21 2.9 C6H18Osi2六甲基二硅氧烷20 2.17 C7H5ClO 苯甲酰氯20 23 C7H6N 苄腈25 25.20 C7H6Cl22,4-二氯甲苯20 6.9 C7H6O 苯甲醛20 17.8 C7H7O 水杨醛30 17.1 C7H7Br p-溴甲苯58 5.49 C7H7Cl o-氯甲苯20 4.45 C7H7Cl m-氯甲苯20 5.55 C7H7Cl o-氯甲苯20 6.08 C7H7Cl 苄基氯13 7.0 C7H7F o-氟甲苯30 4.22 C7H7F m-氟甲苯30 5.42714C7H141-庚烯20 2.05 C7H14O 2-庚酮20 11.95 C7H14O2乙酸戊酯20 4.75 C7H14O2乙酸异戊酯30 4.63 C7H14O2戊酸乙酯18 4.71 C7H14O2丁酸乙酯20 4.3 C7H14O2庚酸71 2.59 C7H15Br 1-溴庚烷25 5.33 C7H15Cl 1-氯庚烷22 5.48 C7H16庚烷20 1.924 C7H162-甲基已烷20 1.919 C7H163-甲基已烷20 1.927 C7H162,2-二甲基戊烷20 1.912 C7H162,3-二甲基戊烷20 1.939 C7H162,4-二甲基戊烷20 1.914811C8H11N N-乙基苯胺20 5.76 C8H14O3丁酸酐20 12.9 C8H16O2辛酸20 2.45 C8H16O2丁酸异丁酯20 4.1 C8H16O2丙酸异戊酯20 4.2 C8H17Br 1-溴辛烷25 5.00 C8H17Cl 1-氯辛烷25 5.05 C8H18辛烷20 1.948 C8H182,2,3-三甲基戊烷20 1.96 C8H182,2,4-三甲基戊烷20 1.940 C8H18O 1-辛醇20 10.34 C8H18O 2-辛醇20 8.20 C8H18O 4-甲基-3-庚醇20 5.25 C8H18O 5-甲基-3-庚醇20 6.13 C8H18O 二丁基醚25 3.06 C8H19N 二异丁基胺22 2.7107C10H8萘85 2.54 C10H10O4邻苯二甲酸二甲酯24 8.5 C10H121,2,3,4-四氢化萘20 2.757 C10H14异丁基苯17 2.35 C10H14叔丁基苯20 2.38 C10H14p-甲基异丙基苯20 2.243 C10H18顺十氢化萘20 2.197 C10H18反十氢化萘20 2.172 C10H20O 薄荷醇42 3.95 C10H22癸烷20 1.991 C10H22O 1-癸烷20 1.983 C11H101-甲基萘20 2.71 C11H24十一烷20 2.005 C12H10联苯75 2.53 C12H10N2O 氧化偶氮苯40 5.1 C12H10O 二苯醚30 3.65 C12H11N 二苯胺53 3.34 固体的介电常数(Dielectric constants of solid)表4给出常见无机固体的介电数(e),对于各向异性的材料则给出几个独立的介电常数。
介电常数
介电常数一、介电常数的基本简介介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场,在相同的原电场中真空中的电场与某一介质中的电场的比值即为相对介电常数(permittivity),又称相对电容率,以εr表示。
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。
介电常数(又称电容率),以ε表示,ε=εr*ε0,ε0为真空绝对介电常数,ε0=8.85*e-12,F/m。
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。
二、介电常熟的解释“介电常数”在工具书中的解释1.又称电容率或相对电容率,表征电介质或绝缘材料电性能的一个重要数据,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。
相对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,与温度有关。
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。
介电常数用ε表示。
“介电常数”在学术文献中的解释1.介电常数是指物质保持电荷的能力,损耗因数是指由于物质的分散程度使能量损失的大小。
理想的物质的两项参数值较小。
k2.介质常数具有复数形式,实数部分称为介电常数,虚数部分称为损耗因子.通常用损耗正切值(损耗因子与介电常数之比)来表示材料与微波的耦合能力,损耗正切值越大,材料与微波的耦合能力就越强3.介电常数是指在同一电容器中用某一物质为电介质与该物质在真空中的电容的比值.在高频线路中信号传播速度的公式如下:V=K4.通常将相对介电常数均称为介电常数.反射脉冲信号的强度,与界面的波反射系数和透射波的衰减系数有关,主要取决于周围介质与反射体的电导率和介电常数。
介电常数
介电常数介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场,介质中电场与原外加电场(真空中)的比值即为相对介电常数(permittivity,不规范称dielectric constant),又称诱电率,与频率相关。
介电常数是相对介电常数与真空中绝对介电常数乘积。
如果有高介电常数的材料放在电场中,电场的强度会在电介质内有可观的下降,理想导体内部由于静电屏蔽场强总为零,故其介电常数为无穷。
介电常数(又称电容率),以ε表示,ε=εr*ε0,ε0为真空绝对介电常数,ε0=8.85*10^(-12)F/m。
需要强调的是,一种材料的介电常数值与测试的频率密切相关。
一个电容板中充入介电常数为ε的物质后电容变大εr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。
根据物质的介电常数可以判别高分子材料的极性大小。
通常,介电常数大于3.6的物质为极性物质;介电常数在2.8~3.6范围内的物质为弱极性物质;介电常数小于2.8为非极性物质。
测量方法相对介电常数εr可以用静电场用如下方式测量:首先在两块极板之间为真空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测得电容Cx。
然后相对介电常数可以用下式计算εr=Cx/C0在标准大气压下,不含二氧化碳的干燥空气的相对电容率εr=1.00053.因此,用这种电极构形在空气中的电容Ca来代替C0来测量相对电容率εr时,也有足够的准确度。
(参考GB/T 1409-2006)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" 在工具书中的解释:1.又称电容率或相对电容率,表征电介质或绝缘材料电性能的一个重要数据,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。
介电常数规律
介电常数规律介电常数是描述物质对电场响应能力的物理量,它是介质中电场能量储存能力的度量。
介电常数的数值越大,说明介质对电场响应能力越强,储存电场能量的能力越高。
在本文中,我将从不同角度探讨介电常数的规律与特点。
一、介电常数的定义和意义介电常数可以简单地理解为介质对电场的响应能力,它与电场强度之间存在着一定的关系。
介电常数的数值越大,说明介质对电场响应能力越强,储存电场能量的能力越高。
介电常数可以用来描述介质的电介质特性,对于电场中的能量传输和储存过程具有重要作用。
二、介电常数与物质的性质介电常数与物质的性质有密切的关系。
不同物质的介电常数不同,这是由于物质的电子结构和分子构成不同所致。
对于同一种物质,介电常数也可能因温度、压力等条件的改变而发生变化。
通常来说,极性分子的介电常数较大,而非极性分子的介电常数较小。
三、介电常数与电场强度介电常数与电场强度之间存在着一定的关系。
当介质中存在电场时,电场中的能量会部分储存在介质中。
介质的介电常数决定了储存电场能量的能力,也决定了电场强度在介质中的传播速度。
介电常数越大,电场强度在介质中传播的速度越慢。
四、介电常数与电容性质介电常数也与电容性质有关。
在电容器中,两个导体之间的介质起到隔离电荷的作用,其电容性质与介电常数有关。
介电常数越大,电容器的电容值越大,储存的电荷量也越大。
五、介电常数与光学性质介电常数还与物质的光学性质有关。
在光学领域中,介电常数与折射率之间存在着一定的关系。
折射率是光在介质中传播速度与真空中传播速度的比值,而介电常数正是这种传播速度的度量。
介电常数越大,折射率也越大。
六、介电常数的应用介电常数在实际应用中有着广泛的用途。
首先,介电常数是电子元件设计中重要的参数之一。
不同介质的介电常数差异会影响电子元件的工作性能。
其次,介电常数还与材料的绝缘性能有关。
高介电常数的材料常用于绝缘材料的制备。
此外,介电常数还广泛应用于光学器件、电容器、电介质材料等领域。
介电常数 单位
介电常数单位介电常数(dielectricconstant)是定义电场穿过介质时能量的储存量或能量的传输量的物理量。
它也被称作介电模量、几何模量或介电率,是介质中电偶极子之间变形和拉伸的弹性模量的相当物。
它是电学中大量应用的参数,它提供了介质对电场的反应。
在电学领域中,介电常数的单位通常是“平方介电率”,即电介电率,它的物理意义是用于衡量介质对电场的反应的能力,它是电学理论的一个重要参数。
科学家们认为,介电常数的值只与介质的性质有关,而与其他因素无关。
它是实验室中测量电场和电流的依据,其值反映着介质对电场的反应程度。
这个参数也有助于了解不同材料和介质之间的差异。
介电常数通常以平方介电常数(F/m)为单位来表示,它的意义是介质中一个特定频率的电声压所改变的能量,即能量源和能量率。
介电常数在电磁学中的应用非常广泛,它既可以用于理解电磁波的传播,也可以用于了解电路的工作原理,特别是在设计介质的特性方面。
通常,假设介质的介电常数是静止的,这样就可以用它来了解某个特定的介质的电磁特性,从而设计适合于介质的电路。
我们可以用介电常数测量电磁环境,这样就可以确定是否所测得的数据是正确的,这样就可以在设计电磁护屏装置或屏蔽室时作出准确的估算。
此外,介电常数可以用来研究介质中电偶的性质,比如,可以用来解释为什么一定的介质能够吸引电晕,以及它的电磁特性的变化。
介电常数在电磁对抗中也起着重要作用,它可以用来诊断电磁对抗的阻抗不匹配,比如,如果电磁对抗由于介质变化而发生变化,那么它的介电常数也会发生变化,从而影响电磁对抗的阻抗。
另外,介电常数在微波线路设计中也有重要作用,因为它可以用来描述媒质中波导的反射特性,从而可以用它来设计适合介质的微波线路。
总之,介电常数的单位为平方介电率,是定义电场穿过介质时能量的储存量或能量的传输量的物理量。
它是电学领域的一个重要参数,具有广泛的应用,如用于诊断电磁对抗的阻抗不匹配,设计电磁护屏装置,了解不同材料和介质等。
介电常数
介电常数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,与频率相关。
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。
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。
介电常数是相对介电常数与真空中绝对介电常数乘积。
如果有高介电常数的材料放在电场中,电场的强度会在电介质内有可观的下降,理想导体内部由于静电屏蔽场强总为零,故其介电常数为无穷。
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。
真空介电常数:ε0=8.854187817×10-12F/m。
ε0和真空磁导率μ0以及电磁波在真空传播速率c之间的关系为。
真空平行板电容器的电容为,若取S为单位面积,d为单位距离,则C=ε0,真空电容率的名称即源于此。
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。
需要强调的是,一种材料的介电常数值与测试的频率密切相关。
介电常数愈小,说明此介质产生的感应电荷削弱原外加电场的能力愈小(有可能此介质在外加电场时产生的感应电荷少),即原外加电场减少的愈少,原外加电场与削弱后的原外加电场的比值愈小,此介质的绝缘性愈好,导电性愈弱。
介电常数百科
介电常数百科
介电常数是描述材料在电场中对电能储存和损耗能力的物理量,通常用符号ε表示。
介电常数是一个无量纲的测量值,它定义为介质中的电场强度与真空中电场强度的比值。
介电常数的大小反映了材料对电场的削弱程度,即介质内部感应电荷的产生能力。
介电常数越大,表明材料内部的电场被削弱得越多,也就是说,该材料能够储存更多的静电能。
此外,介电常数还可以分为相对介电常数(εr)和绝对介电常数(ε)。
相对介电常数是材料的介电常数与真空中介电常数的比值,而绝对介电常数则是材料本身的介电常数。
自由空间的介电常数(ε0)是一个基本物理常数,其值为8.85 x 10^-12 F/m(法拉每米)。
总的来说,介电常数的概念对于理解和应用电磁学、电子工程以及材料科学等领域至关重要。
常用材料的介电常数
常用材料的介电常数介电常数是材料对电场的响应能力的度量,它反映了材料中电荷的移动性和电场的传播性。
常用材料的介电常数因其化学成分、结构和物理性质的不同而有所差异。
以下将介绍一些常见材料的介电常数。
1.空气(二氧化碳):空气是一种常见的绝缘体,其介电常数约为1、这意味着空气对电场的响应很弱,相对来说不会对电场产生太大的影响。
2.玻璃:玻璃是一种非晶态固体,其介电常数通常在5到10之间。
玻璃在电子器件和光学设备中广泛应用,其相对较高的介电常数使得它成为一种良好的电绝缘体。
3.陶瓷:陶瓷是一种晶体或非晶态的材料,其介电常数因其具体的组成和制备方法而有所不同。
一般来说,陶瓷的介电常数在5到100之间,因此陶瓷既具有绝缘体的特点,又具有一定的电导能力。
4.金属:金属是一种具有高导电性的材料,其介电常数通常非常大且为实数。
实数介电常数意味着金属对电场的响应是强烈而立即的,电场几乎能够在金属中自由传播。
5.水:水是一种极好的电导体,其介电常数约为80。
这意味着水对电场的响应非常强烈,电场能够迅速传播并引起水中电荷的移动。
6.聚合物:聚合物是一类包含大量重复单元的大分子材料,其介电常数通常在2至10之间。
聚合物的介电常数取决于其化学结构以及晶型与非晶态之间的比例。
7.石英:石英是一种天然的晶体,具有较高的介电常数,约为4、石英对电场有较强的响应能力,且具有较低的电导率,因此常被用于制造高频电子设备的基板。
总的来说,不同的材料具有不同的介电常数,这是由其结构和物理性质所决定的。
了解各种材料的介电常数对于设计和开发电子设备、光学仪器等有重要的意义。
常见物质介电常数汇总
常见物质介电常数汇总介电常数是描述物质对电场响应程度的物理量,它表示了物质在电场作用下的极化程度。
下面是一些常见物质的介电常数:1.空气:空气的介电常数约为1,这意味着空气对电场的响应相对较弱,几乎不起作用。
2.等离子体:等离子体是一种由离子和电子组成的气体,介电常数非常大,通常大约在1000左右。
这使得等离子体非常容易被电场激发。
3.水:水的介电常数约为80,这意味着水对电场的响应较强。
这也是水等液体被用作电介质的原因之一4.玻璃:玻璃是一种常见的非导体材料,其介电常数通常在4~7之间。
这使得玻璃成为制造电容器等电子元件的理想材料之一5.陶瓷:陶瓷材料的介电常数普遍较高,通常在20~100之间。
这使得陶瓷在电子元件和绝缘材料中得到广泛应用。
6.金属:金属是一种高导电材料,通常具有较低的介电常数,接近于1、这意味着金属对电场的响应很弱,电场在金属中几乎不产生极化。
7.塑料:塑料是一种常见的绝缘材料,具有较高的介电常数,通常在2~10之间。
这使得塑料在电子元件和绝缘材料中得到广泛应用。
8.木材:木材的介电常数较高,通常在2~5之间。
这使得木材成为绝缘材料和家具制作的理想选择。
9.石英:石英是一种具有高度晶体结构的无机材料,具有较高的介电常数,通常在4~7之间。
石英被广泛用于制造光学器件和电子元件。
10.金刚石:金刚石是一种具有极高硬度的无机材料,其介电常数约为5、金刚石被广泛应用于光学器件和电子元件制造。
这些是一些常见物质的介电常数。
需要注意的是,介电常数受到温度、频率和微观结构等因素的影响,因此在具体应用中可能存在一定的变化。
另外,不同的物质还可以通过掺杂或添加其他物质来调整其介电常数,以满足特定的应用需求。
介电常数:介电常数(ε)、相对介电常数εr、真空介电常数(ε0)
前言知识:电介质和导体的区别:电介质是以感应而并非以传导的方式传递电场的作用和影响,在电介质中起到主要作用的束缚电荷,在电场的作用下,它们以正、负电荷重心分离或取向的电极化方式做出响应。
在静电场中,电介质内部可以存在电场,这是电介质与导体的基本区别。
区别绝缘体和导体之间的划分,绝缘体和导体的划分与电介质和导体划分的标准不是一个范畴,绝缘体和导体区分主要是由导电性来区分的,如电阻率的大小区分,区分这两个没有意义;电介质极化:电介质极化的微观机理有四种:1、电子位移极化。
在电场作用下,组成介质的原子(或离子)中的电子云发生畸变,从而产生感应电距;2、离子位移极化。
在电场作用下,组成介质的正负离子发生相对位移,从而产生感应电距;3、取向极化。
介质的分子(或原胞)具有固有电距,在外电场作用下,电距沿外场定向排列,从而在介质中产生宏观电距;4、空间电荷(或面间)极化。
在非均匀介质中,空间电荷在外电场作用下发生移动,而在边界区域聚集,从而产生感应电距。
真空介电常数真空介电常量(绝对介电常数),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,真空介电常量的数值为:ε0=8. 854187817×10-12F/ m(近似值)其中ε0=1/(4πk)静电力常量(库仑常数)表示真空中两个电荷量均为1C 的点电荷,它们相距1m时,它们之间的作用力的大小为8.987551×10^9 N 。
静电力常量是一个无误差常数,既不是库仑通过扭秤测出来的,也不是后人通过库仑扭秤测出来的,而是通过麦克斯韦的相关理论算出来的,k=8.987551×10^9 N·m^2 /C^2相对介电常数相对介电常数(relative permittivity),表征介质材料的介电性质或极化性质的物理参数。
其值等于以预测材料为介质与以真空为介质制成的同尺寸电容器电容量之比,该值也是材料贮电能力的表征。
介电常数
介电常数开放分类:分子生物学化学各种化学名称编辑词条分享介电常数BST薄膜介电常数的温度特性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温度对介电常数的影响附常见溶剂的介电常数H2O (水) 78.5HCOOH (甲酸) 58.5HCON(CH3)2 (N,N-二甲基甲酰胺)36.7CH3OH (甲醇) 32.7C2H5OH (乙醇) 24.5CH3COCH3 (丙酮) 20.7n-C6H13OH (正己醇)13.3CH3COOH (乙酸或醋酸) 6.15C6H6 (苯) 2.28CCl4 (四氯化碳) 2.24n-C6H14 (正己烷)1.88气体温度() 相对介电常数液体温度() 相对介电常数水蒸汽气态溴氦氢氧氮氩气态汞空气硫化氢真空乙醚液态二氧化碳甲醇乙醇水液态氨液态氦液态氢液态氧液态氮液态氯煤油松节油苯油漆甘油140~15018040020202016.314-270.8-253-182-18520201.007851.01281.0000741.000261.000511.000581.000561.000741.0005851.00414.3351.58533.725.781.516.21.0581.221.4652.281.92~42.22.2833.545.8固体氨固体醋酸石腊聚苯乙烯无线电瓷超高频瓷二氧化钡橡胶硬橡胶纸干砂15%水湿砂(金刚石)木头琥珀冰虫胶赛璐璐玻璃黄磷硫碳云母花岗石大理石食盐氧化铍-902-520164.014.12.0~2.124~2.66~6.57~8.51062~34.32.52.5约2~82.82.83~43.34~114.14.25.5~16.56~87~98.36.27.59介电常数 - 相关解释介电常数"介电常数" 在工具书中的解释1、又称电容率或相对电容率,表征电介质或绝缘材料电性能的一个重要数据,常用ε表示。
介电常数大小的意义
介电常数大小的意义
介电常数越大,束缚电荷的能力就越强,材料的绝缘性能就越好。
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。
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。
它是一个在电的位移和电场强度之间存在的比例常量。
这一个常量在自由的空间(一个真空)中是8.85×10的-12次方法拉第/米(F/m)。
在其它的材料中,介电系数可能差别很大,经常远大于真空中的数值,其符号是eo。
介电常数计算公式
介电常数计算公式介电常数计算公式是一种应用在物理学、材料学和电子学领域的公式,它可以用来计算某一介质中的介电常数ε。
介电常数是指介质中能够发生电磁耦合的特性,其表示物质对外界电磁场的相应程度。
一般情况下,我们将介电常数ε定义为一个比例常数,即:ε = E/D其中,E表示介质中的电场强度,D表示介质中的电位差。
因此,介电常数ρ可以通过测量介质中的电场强度和电位差来计算得出。
介电常数的计算公式可以描述如下:ε = (V1-V2)/(I1R1+I2R2)其中,V1和V2分别表示两端的电压;I1和I2分别表示两端的电流;R1和R2分别表示两端的电阻。
介电常数计算公式不仅可以用于传统的电气介质,也可以用于新型介质,如纳米材料和纳米结构。
与传统介质不同,纳米材料和纳米结构通常具有更高的介电常数,并且其介电常数随着介质结构的变化而变化。
根据介电常数ρ的定义,可以使用下面的公式来计算介质的介电常数:ε = (V1-V2)/(I1R1+I2R2)其中,V1和V2分别表示两端的电压;I1和I2分别表示两端的电流;R1和R2分别表示两端的电阻。
计算介电常数时,需要知道介质中的电场强度和电流大小。
为了获得电场强度,可以使用电场力矩计算器,它可以测量介质中的电场强度,也可以测量电流大小。
此外,介电常数ρ还可以用Cauer-Kelvin方法来计算。
Cauer-Kelvin方法是一种基于电路理论的方法,用于计算介质的介电常数。
该方法的基本原理是:介质的介电常数ε可以通过测量电流和电压之间的关系,然后根据Ohm定律来计算。
因此,介电常数ρ的计算公式可以概括为:ε = (V1-V2)/(I1R1+I2R2)其中,V1和V2分别表示两端的电压;I1和I2分别表示两端的电流;R1和R2分别表示两端的电阻。
介电常数计算公式是用来计算介质中的介电常数ε的常用公式,它可以用来计算传统介质、纳米材料和纳米结构的介电常数。
此外,Cauer-Kelvin方法也可以用来计算介质的介电常数。
介电常数和
介电常数和电磁学论述中,介电常数是一种对电场和磁场的特性的量度。
介电常数是指一个物体的电场和磁场之间的比例关系。
它可以用ε0或εr来表示。
ε0是空气介电常数,εr是物体介电常数。
介电常数是一种物理量,它表示物质受到电场和磁场的敏感程度。
介电常数又称介电系数、电介比和比容,是电磁学中的一个基本参数。
有了它,才能够精确的描述磁学和电学的关系。
介电常数的大小具有很强的物理意义。
一般来说,介电常数越大,说明电场和磁场的作用越强,磁介系数也越大,相应的,介电常数越小,说明电场和磁场的作用越弱,磁介系数也越小。
介电常数的确定时,就需要对物质的结构、含量和温度等进行测量。
常用的方法有电容法、热量法、电敏度法等。
例如,电容法可以测量一定电容量的电容器中两个电极之间的电位差,从而得到介电常数εr。
用热量法可以测定介电常数ε0,它是采用热电流测量法,通过应用热电定律,在一定温度条件下,从而得出介电常数的大小。
介电常数的实际应用很多,常用的有以下几个方面:一、电容器。
电容器是最常用的电学设备之一,它的容量受介电常数的影响,是电容器的性能参数之一。
二、双层介质的电磁屏蔽。
双层介质是实现电磁屏蔽的必要条件之一,而屏蔽效率主要取决于材料的介电常数和导电系数。
三、导体和电缆设计。
介电常数是导体电阻和电缆绝缘的重要参数,它可以用来控制电磁信息在线路中的传播。
四、室内空气清洁。
由于介电常数的大小与物质的温度和湿度有关,因此也可以用它来衡量室内空气清洁程度。
介电常数是物理学中的一个重要概念,可以用来衡量电场和磁场的强度、传播性能以及材料在电磁学中的性能。
介电常数是影响各种电子电路和设备性能的根本因素,具有重要的研究价值和实用价值。
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介电常数
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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。
目录
简介
常见溶剂
电介质的相对介电常数
相关解释
应用
编辑本段简介
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相对介电常数(permittivity),又称相对电容率,以εr表示。
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。
介电常数(又称电容率),以ε表示,ε=εr*ε0,ε0为真空绝对介电常数,ε0=8.85*e-12,F/m。
一个电容板中充入介电常数为ε的物质后电容变大ε倍。
介电常数
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。
编辑本段常见溶剂
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
温度对介电常数的影响
C6H6 (苯) 2.28
CCl4 (四氯化碳) 2.24
n-C6H14 (正己烷)1.88
编辑本段电介质的相对介电常数
气体温度() 相对介电常数液体温度() 相对介电常数
水蒸汽气态溴氦
氢
氧
氮
氩
气态汞
空气
硫化氢
真空140~150
180
400
1.00785
1.0128
1.000074
1.00026
1.00051
1.00058
1.00056
1.00074
1.000585
1.004
固体氨固体醋酸
石腊
聚苯乙烯
无线电瓷
超高频瓷
二氧化钡
橡胶
硬橡胶
纸
干砂
-902
-5
20
16
4.014.1
2.0~2.1
24~2.6
6~6.5
7~8.5
106
2~3
4.3
2.5
2.5
乙醚
液态二氧化碳甲醇
乙醇
水
液态氨
液态氦
液态氢
液态氧
液态氮
液态氯
煤油
松节油
苯
油漆
甘油20
20
20
16.3
14
-270.8
-253
-182
-185
20
20
1
4.335
1.585
33.7
25.7
81.5
16.2
1.058
1.22
1.465
2.28
1.9
2~4
2.2
2.283
3.5
45.8
15%水湿砂(金刚石)
木头
琥珀
冰
虫胶
赛璐璐
玻璃
黄磷
硫
碳
云母
花岗石
大理石
食盐
氧化铍
约2~8
2.8
2.8
3~4
3.3
4~11
4.1
4.2
5.5~1
6.5
6~8
7~9
8.3
6.2
7.5
9
编辑本段相关解释
"介电常数" 在工具书中的解释
1.又称电容率或相对电容率,表征电介质或绝缘材料电性能的一个重要数据,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 8
3.83,与温度t的关系是
介电常数
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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。
介电常数用ε表示,一些常用溶剂的介电常数见下表:
"介电常数" 在学术文献中的解释
1.介电常数是指物质保持电荷的能力,损耗因数是指由于物质的分散程度使能量损失的大小.理想的物质的两项参数值较小
文献来源
介电常数与频率变化的关系
2.其介质常数具有复数形式,实数部分称为介电常数,虚数部分称为损耗因子.通常用损耗正切值(损耗因子与介电常数之比)来表示材料与微波的耦合能力,损耗正切值越大,材料与微波的耦合能力就越强
文献来源
3.介电常数是指在同一电容器中用某一物质为电介质与该物质在真空中的电容的比值.在高频线路中信号传播速度的公式如下:V=K 文献来源
4.为简单起见,后面将相对介电常数均称为介电常数.反射脉冲信号的强度,与界面的波反射系数和透射波的衰减系数有关,主要取决于周围介质与反射体的电导率和介电常数。
编辑本段应用
近十年来,半导体工业界对低介电常数材料的研究日益增多,材料的种类也五花八门。
然而这些低介电常数材料能够在集成电路生产工艺中应用的速度却远没有人们想象的那么快。
其主要
低介电常数薄膜机械性质量测结果
原因是许多低介电常数材料并不能满足集成电路工艺应用的要求。
图2是不同时期半导体工业界预计低介电常数材料在集成电路工艺中应用的前景预测。
早在1997年,人们就认为在2003年,集成电路工艺中将使用的绝缘材料的介电常数(k值)将达到1.5。
然而随着时间的推移,这种乐观的估计被不断更新。
到2003年,国际半导体技术规划(ITRS 2003[7])给出低介电常数材料在集成电路未来几年的应用,其介电常数范围已经变成
2.7~
3.1。
造成人们的预计与现实如此大差异的原因是,在集成电路工艺中,低介电常数材料必须满足诸多条件,例如:足够的机械强度(MECHANICAL strength)以支撑多层连线的架构、高杨氏系数(Young's modulus)、高击穿电压(breakdown voltage>4MV/cm)、低漏电(leakage current<10-9 at 1MV/cm)、高热稳定性(thermal stability >450oC)、良好的粘合强度(adhesion strength)、低吸水性(low moisture uptake)、低薄膜应力(low film stress)、高平坦化能力(planarization)、低热涨系数(coefficient of thermal expansion)以及与化学机械抛光工艺的兼容性(compatibility with CMP process)等等。
能够满足上述特性的完美的低介电常数材料并不容易获得。
例如,薄膜的介电常数与热传导系数往往就呈反比关系。
因此,低介电常数材料本身的特性就直接影响到工艺集成的难易度。
目前在超大规模集成电路制造商中,TSMC、 Motorola、AMD以及NEC 等许多公司为了开发90nm及其以下技术的研究,先后选用了应用材料公司(Applied Materials)的Black Diamond 作为低介电常数材料。
该材料采用PE-CVD技术[8] ,与现有集成电路生产工艺完全融合,并且引入BLOk
薄膜作为低介电常数材料与金属间的隔离层,很好的解决了上述提及的诸多问题,是目前已经用于集成电路商业化生产为数不多的低介电常数材料之一。