混凝土的介电常数

相对介电常数εr(有时用κ或k表示)定义如下:

εr=εs/ε0

其中εs指介质的静电介电常数,ε0指真空介电常数。这里的自由空间介电常数是通过麦克斯韦方程由电场强度E和导电通量密度D导出的。真空中的(自由空间)介电常数ε为ε0,因此介电常数为1(ε0为基本尺寸)。

电介质通常是绝缘体。例子包括瓷器(陶器)、云母、玻璃、塑料和各种金属氧化物。一些液体和气体可以用作良好的电介质材料。干燥空气是一种良好的电介质,用于可变电容器和某些类型的传输线。如果蒸馏水不含杂质,它是一种良好的电介质,其相对介电常数约为80。

电介质具有使空间大于或小于实际尺寸的特性。例如,当一种电介质材料被放在两个电荷之间时,它会减少作用在它们之间的力,就好像它们被移开了一样。当电磁波穿过电介质时,其速度会降低,使其表现为波长更短。

从电学的角度来看,介电常数是一种物质在静电通量线上集中程度的量度。更准确地说,它是施加静电场时绝缘体中储存的电能相对于真空(其介电常数为1)的比值。这样,介电常数也就变成了静态介电系数(也称为介电常数)。

相对介电常数εr可用静电场按以下方法测量:首先,当电容器的两极板间有空气时,测试电容器的电容C0。然后,通过使用电容器板之间的相同距离,但是在板之间添加电介质,获得电容器Cx。相对介电常数可以通过以下公式计算:

εr=Cx/C0

对于时变电磁场,物质的介电常数与频率有关,通常称为介电系数。

至于如何从麦克斯韦方程导出介电常数,这里就不好写了。复杂物质的介电常数也很复杂,包括各向异性介电常数和左手介质等。这些在电磁学里都有研究,但我在这里暂时解释不清楚。你需要有很好的数学基础和高级电磁场的基础,向量场的知识也是必须的。我给你介绍一本书,哈灵顿的时代。