介电常数:掌握介电常数对于电子行业的重要性
介电常数的概念很模糊。至少对我来说很难理解。但这是一个非常重要的概念,因为许多其他重要概念都源自该概念。
如果您搜索介电常数(Permittivity)的含义,则最常见的定义如下:介电常数(绝对介电常数)是在介质中形成电场时遇到的电阻的量度。
这对您有意义吗?至少对我来说意义不多。
每当您遇到困难的概念时,一个很大的帮助就是提出一个示例(真实或虚构)。让我们做一个假想的例子,如下所示。
第一个(左边图示)显示了一个分子及其在没有施加电场时的电荷分布(不要试图用精确的电荷分布图来说明..量子物理学..我们都知道这不是很准确的图)。在第一个图中,您可以看到负电荷在正电荷周围相对均匀地分布。您可以将此第一张图片作为参考状态,以与其他情况(第二张和第三张)进行比较。
现在,我们假设电场是通过两种不同材料(第二种和第三种)的分子施加的。
根据高中物理的常识,您会猜想负电荷和正电荷会朝相反的方向移动。 (注意:我们假设这种材料是介电材料,并且电荷在一定边界内移动。在导体的情况下,负电荷(自由电子)从分子中流出而流向一端)。
由于这种相反的运动,您会看到电荷的分离(极化)。但是,如果您比较第二个和第三个,则您会发现第三个比第一个有更大的分离度。您看到的分离越强,您会说它具有更高的介电常数。
电通量密度的数学方程
现在,只需“读”或“说”上面的等式,您将获得它的直观含义:
电通量密度与施加的电场成正比。施加的电场越强,它的电通量密度越高。介电常数是将电通量密度与施加的电场联系起来的比例系数。“强介电常数”意味着您可以用更少的电场获得相同的电通量密度。 介电常数和电容
如果在材料的两面都施加电压(电场),则可以创建电容。 有时您可能会有意制造此类电容器,但有时甚至会在不需要时生成此电容。 物理不在乎您的意图,如果所有条件都相同,则该定理就会适用。
介电常数和电容之间的关系
由上述结构累积的电容可以用如下方程计算。 (根据该公式,您会发现介电常数越高,电容值越大)
介电常数和电容之间的关系
常见材料的介电常数表:
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