介電常數(shù)的概念研究

2013-04-22 武岳山 遠(yuǎn)望谷信息技術(shù)股份有限公司

  在設(shè)計電路、天線、電容器等過程中經(jīng)常會涉及所用材料的介電常數(shù), 所以深入了解介電常數(shù)的相關(guān)概念對實際工作有重要意義。首先介紹了介質(zhì)和導(dǎo)體、半導(dǎo)體的區(qū)別, 然后解釋了介電常數(shù)的基本概念, 并給出相對介電常數(shù)的另一種導(dǎo)出定義。介質(zhì)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(shù)的一些宏觀特性, 得出電介質(zhì)介電常數(shù)將會影響電介質(zhì)中電場強度的結(jié)論。

  介電常數(shù)是人們在電路設(shè)計、天線設(shè)計、電容器設(shè)計與制造等過程中經(jīng)常遇到的一個專業(yè)術(shù)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(shù), 在設(shè)計微帶電路時回避不了微帶電路基材的介電常數(shù), 在設(shè)計微帶天線時涉及到材料的介電常數(shù), 在設(shè)計電容器的絕緣填充材料時涉及到填充材料的介電常數(shù)。

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

1、介電常數(shù)和介質(zhì)極化

  電介質(zhì)與電導(dǎo)體不同, 電導(dǎo)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(zhì)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(zhì)的表面會形成一些束縛電荷, 束縛電荷構(gòu)建起的內(nèi)建電場具有抵抗外加電場的作用。

1.1、電介質(zhì)與導(dǎo)體、半導(dǎo)體的區(qū)別

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1.2、介電常數(shù)的基本概念

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1.3、相對介電常數(shù)的另一種導(dǎo)出定義

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1.4、電介質(zhì)極化的微觀模型

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2、電介質(zhì)介電常數(shù)的一些宏觀特性

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3、結(jié)語

  本文在討論介電常數(shù)概念的同時介紹了電介質(zhì)的基本概念。從中可以對導(dǎo)體、半導(dǎo)體、電介質(zhì)與絕緣體的概念有一個清晰的認(rèn)識。所得出的電介質(zhì)介電常數(shù)將會影響電介質(zhì)中電場強度的結(jié)論對實際的工程設(shè)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(zhì)增加電容器的容量的推導(dǎo)過程中明晰了相對介電常數(shù)的另一層物理意義。有關(guān)電介質(zhì)極化的微觀模型的討論也可對工程設(shè)計人員理解電介質(zhì)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(shù)ε0 表征了電荷q 在真空環(huán)境中產(chǎn)生的電場強度的情況, 電介質(zhì)的相對介電常數(shù)εr 是與電介質(zhì)束縛電荷特性密切相關(guān)的一個概念。