定义 介质的介电常数(英文,Permittivity)也称为绝对介电常数,其物理含义与相对介电常数(英文,relative permittivity)密切相关,后者是指在将该介质填满某一电极后的电容与真空中该电极的电容的比值。在数值上,介质的介电常数等于介质的相对介电常数乘上真空介电常数,一般用
如果给介质同样外加一个电场
介电常数描述的就是介质在外加电场的作用下,产生感应电荷,储存了电能,同时对原电场的对抗或者削弱的影响。这种影响与介质的极化特性直接相关。因此,介电常数反映的是介质的极化特性,或者说贮存静电能的相对能力。介电常数越大,产生的感应电荷就越多,削弱原电场的效果就越明显,反映了介质的极化特性较强,或者说储存了更多的能量。通常来说,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。需要说明的是,介质与绝缘体描述的不是同一个物理含义,绝缘体与导电性能相关,由材料中是否存在自由移动的电子决定,而介质描述的是极化特性。介质一般是绝缘体,但并非所有的绝缘体都能呈现极化特性。
一般来说,介电常数不是一个常数,因为它会随着介质中的位置、施加磁场 的频率、湿度、温度和其他参数而变化。 在非线性介质中,介电常数还取决于电场的强度。 介电常数作为频率的函数可以取实值或复数值。
几种介电常数 真空介电常数 真空介电常数(Vacuum permittivity)是真空的介电常数的值,一般用
测量方法 从定义可以看出,测量介质的相对介电常数
的思想比较简单:取一电容器,极板间无需填充任何物质,直接测量其电容 ,而后在同样的电容器内填充需要测量的介质材料,测得电容为 ,根据定义即可测得该介质的相对介电常数为 。最后乘上真空介电常数即为介质的介电常数 。目前具体的测量介电常数的方法主要有集中电路法、传输线法、谐振法、自由空间波法、六端口测量法等。介电常数的测量按材质分类可以分为对固体、液体、气体以及粉末(颗粒)的测量,针对不同材质设计出精确的数值测量方案也是目前的研究热点。此外,不同频率的电磁波下相对介电常数的测量方法也有所不同。如在红外和光学频率下,一种常见的技术是椭圆偏振法;而在光学频率下常采用双偏振干涉测量法。常见材料的相对介电常数 下表列出了频率为10GHz下常用介质材料的相对介电常数。
材料
相对介电常数
损耗角正切
材料
相对介电常数
损耗角正切
空气
1.0005
氧化铝(85%)
8.9
6
聚四氟乙烯
2.1
4
蓝宝石
8.0
15
聚乙烯
2.3
5
硅
9.3~11.7
1
聚苯乙烯
2.6
7
砷化嫁
11.9
40
有机玻璃
2.72
15
石榴石铁
13
60
氧化皱
6.4
2
氧体
13~16
2
石英
3.3
1
二氧化铁
85
40
氧化铝(99.5%)
9.5~10
1
金红石
100
4