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相对介电常数

物理名词

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。也称为相对电容率。不同材料不同温度下的相对介电常数不同，利用这一特性可以制成不同性能规格的电容器或有关元件。

定义
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（relative permittivity 或 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，电场强度会在电介质内有可观的下降。理想导体的相对介电常数为无穷大。
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，相对介电常数大于3.6的物质为极性物质；相对介电常数在2.8~3.6范围内的物质为弱极性物质；相对介电常数小于2.8为非极性物质。
基本信息
测量
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。最后，相对介电常数可以用下式计算：
εr＝Cx/C0。
简介
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。
介电常数又叫介电系数或电容率，它是表示绝缘能力特性的一个系数，以希腊字母ε表示，单位为F/m（法拉/米）。
相对介电常数公式：C＝(εS)/(4πkd)（平行电容计算）
电容器的极板间充满电介质时的电容与极板间为真空时的电容之比值称为（相对）介电常数。
电容器极板间充满电介质时，电容增大的倍数叫做电介质的介电常数，用ε表示。
平行板电容计算公式 C＝(εS)/(4πkd) 中，ε就是介电常数。
原理与应用
原理
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，电场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。
一个电容板中充入介电常数为ε的物质后，电容变大ε倍。
应用
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电场力，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。
常见物质数据
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。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。
常见溶剂数据
条件为室温下，测试频率为1KHz。
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
C6H6（苯） 2.28
CCl4（四氯化碳） 2.24
n-C6H14（正己烷） 1.88
n-C4H10（四号溶剂） 1.78
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