介電常數的概念研究

2013-04-22 武岳山 遠望谷信息技術股份有限公司

  在設計電路、天線、電容器等過程中經常會涉及所用材料的介電常數, 所以深入了解介電常數的相關概念對實際工作有重要意義。首先介紹了介質和導體、半導體的區(qū)別, 然后解釋了介電常數的基本概念, 并給出相對介電常數的另一種導出定義。介質極化的微觀模型這一部分講清楚了4 種不同的極化。最后介紹介電常數的一些宏觀特性, 得出電介質介電常數將會影響電介質中電場強度的結論。

  介電常數是人們在電路設計、天線設計、電容器設計與制造等過程中經常遇到的一個專業(yè)術語。具體來說, 在考慮高頻電路板選材時, 涉及到印刷電路板材料的介電常數, 在設計微帶電路時回避不了微帶電路基材的介電常數, 在設計微帶天線時涉及到材料的介電常數, 在設計電容器的絕緣填充材料時涉及到填充材料的介電常數。

  在上述工作中, 如果介電常數不清楚, 則會造成設計工作無法進行下去或者所設計的電路、天線、電容器等性能不可預期。因而, 深入了解介電常數的相關概念, 對做好實際工作具有重要意義。

1、介電常數和介質極化

  電介質與電導體不同, 電導體中存在著大量可自由移動的帶電粒子( 如電子等) , 在外加電場的作用下, 帶電粒子的定向移動即形成電流。理想的電介質中不存在可自由移動的帶電粒子, 在外加電場的作用下, 電介質的表面會形成一些束縛電荷, 束縛電荷構建起的內建電場具有抵抗外加電場的作用。

1.1、電介質與導體、半導體的區(qū)別

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1.2、介電常數的基本概念

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1.3、相對介電常數的另一種導出定義

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1.4、電介質極化的微觀模型

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2、電介質介電常數的一些宏觀特性

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3、結語

  本文在討論介電常數概念的同時介紹了電介質的基本概念。從中可以對導體、半導體、電介質與絕緣體的概念有一個清晰的認識。所得出的電介質介電常數將會影響電介質中電場強度的結論對實際的工程設計工作具有重要的參考意義。

  此外, 從靜態(tài)電容器通過電介質增加電容器的容量的推導過程中明晰了相對介電常數的另一層物理意義。有關電介質極化的微觀模型的討論也可對工程設計人員理解電介質的微觀機理提供簡明扼要的參考。從物理意義上來說, 真空中的真空介電常數ε0 表征了電荷q 在真空環(huán)境中產生的電場強度的情況, 電介質的相對介電常數εr 是與電介質束縛電荷特性密切相關的一個概念。