September 23, 2022

一文读懂介电性能—介电常数

先熟悉2个名词 1.真空介电常量 2.任意电介质介电常量 真空介电常量 $\varepsilon_{0}$,和引力常量G一样,也是一个常数。 库仑定律人人都知道,它是有试用条件的。 它只针对真空中静止的点电荷,静止两个字,先不管,请你注意真空两个字。 在真空中静电常量等于$k=9\times10^9$,这个数和引力常量$G=6.67×10^-11$一样,都是一个固定的值。 为了某些问题计算方便,我们把静电常量k,乘以4π,再取倒数,变成了真空介电常量。 $ \varepsilon_{0}=\frac{1}{4\pi k}$ $\varepsilon_{0}$叫做真空的介电常量.$ \varepsilon $ =$ 8.85×10−128.85\times10_{}^{-12}$ 。 所以真空介电常量也是一个常量,它是由静电常量k推导出来的, 所以库仑定律也可以写成$ F=\dfrac{Qq}{4\pi\varepsilon_{0}^{}r_{}^{2}} $这是对于真空,但是如果对于其他介质呢,比如,把两个带电小球放到油里面,通过实验发现,他们的静电力会衰减为真空的一定倍数,也就是说油中的k和真空的k不一样了,而且要小于真空的k。同理,$\varepsilon_{0}^{}$也不一样了,油中的ε要大于真空的$\varepsilon_{0}$。(k只有一个,不会变的,一般需要讨论ε,我们认为不同介质ε不一样) 举例来说,如果真空中的力为1N,放入油中的力变为0.5N,那么油中的ε一定就是真空的2倍,也就是$ε=2×8.85×10^{-12}=1.77×10^{-11}$ $1.77\times10^{-11} $叫做油的介电常量,但是我们不是经常使用,我们常用的是那个系数2,它叫做相对介电常量。比如,甘油的相对介电常量是45.8,它的意思是甘油中的介电常数为真空的45.8倍。 总结一下,现有真空静电常量k,由它导出真空介电常量$\varepsilon_{0}$,再乘以一定倍数变成某些物质的介电常量$\varepsilon$, 介电常数和温度、频率等都有关系,只是非常复杂已经不是高中能解决了。 对于高中 来说这些就足够! 材料 介电常数 (ε) 真空 1.000 干燥的空气 1.0059 泡沫聚乙烯 1.6 含氟聚合物 2.0 聚丙烯 2.1

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