各种材料的介电常数介绍

2 w 1.1109 1010 3.824 1012 T + 6.938 1014 T 2 5.096 1016 T 3
w0 88.045 0.4147T
+ 6.295 10 4 T 2 + 1.075 105 T 3
德拜方程计算过冷水介电常数
T E
Na+ Cl-
F

E
+
F
Orientation Polarization (Dipole Rotation)
水的复介电常数
• Peter Joseph William Debye (1884–1966) was a Dutch physicist and physical chemist, and Nobel laureate. • Polar Molecules（1929）

" mv " fw

''

Modified Debye Equation used in Dobson’s dielectric model
w0 w w w + 1 + j w
w0 w w w + j 1 + j w 0
The complex dielectric constant of bound water
for mv Wt
b 1+ s 1 + mv Wt fw + Wt x mv s
with ε x εice + γ( fw εice )
Wang-Schmugge模型模拟与测量值对比：vsand=18.84%，vclay=25.79%，T=20℃
' w
w w0 w 2 1 + w
" w
εw 水的复介电常数； ω 角频率（2πf） εw0 水在静电场中的介电常数， τw Relaxation time 与温度有关； j 虚数单位 εw∞ 高频时的介电常数，4.9；
纯水介电常数实部和虚部随温度的变化
b 1 s
mv P mv
w0 w s b w w + j 1 + j w 0 s mv
vsand=18.84%，vclay=25.79% ；20℃，6.9GHz
冻土的介电常数
V +V +V +V +V
土壤颗粒 空气 未冻自由水 未冻束缚水
s s a a fw fw bw bw ice ice
冰
b Vs s

a 1 Va 1 Vs muv mi
b 1+ s 1 + muv fw muv + mi i mi s
混合介质的介电常数
V +V +V +V
土壤颗粒 空气 自由水
s s a a fw fw bw bw
束缚水
b Vs s

a 1 Va 1 Vs mv
b 1+ s 1 + V fw fw + Vbw bw mv s
介电常数简介
内容
• • • • • • 介电常数 水的介电常数 混合介质的介电常数 土壤介电常数模型 问题和讨论 总结
介电常数
• Permittivity，Complex Dielectric constant， Loss tangent，Real part，Imaginary part，
* ' j "
Wang-Schmugge模型（1980）
for mv Wt
Transition Moisture
V fw + V fw bw bw
b s 1 + mv x mv 1+ 百度文库s
mv ( fw εice ) with ε x εice + γ Wt
The complex dielectric constant of Saline Water
w0 w w + 2 1 + w
' w
w w0 w + 2 0 1 + w
" w
σ 含盐水的电导率； ε0 真空的介电常数，8.854×10-12 F/m。
Link: http://en.wikipedia.org/wiki/Peter_Debye
The complex dielectric constant of Pure Water
w0 w w w + 1 + j w
w0 w w + 2 1 + w
极化的微观机制
+
-
+
E
-
• • • •
电子极化 Electronic or Atomic Polarization 离子极化 Cl- Na+ Cl- Na+ Cl- Na+ Cl取向极化 Na+ Cl- Na+ ClNa+ Cl- Na+ 界面极化（<100MHz） Ionic Polarization
Dobson模型（1985）
b 1+ s 1 + V fw fw + Vbw bw mv s

b 1+ s 1 + mv fw mv s

b ' ' 1 + s 1 + mv ' fw mv s