對 たい 於由極性 きょくせい 分子 ぶんし 形成 けいせい 的 てき 介 かい 電 でん 質 しつ ,假設 かせつ 施 ほどこせ 加 か 外 がい 電場 でんじょう 於這種 しゅ 介 かい 電 でん 質 しつ ,則 のり 會 かい 出現 しゅつげん 取 と 向 こう 極 きょく 化 か 現象 げんしょう 。
在 ざい 電磁 でんじ 學 がく 裏 うら ,介 かい 電 でん 質 しつ 響 ひびき 應 おう 外電 がいでん 場 じょう 的 てき 施 ほどこせ 加 か 而電極 でんきょく 化 か 的 てき 衡量,稱 たたえ 為 ため 電 でん 容 よう 率 りつ 。在 ざい 非 ひ 真空 しんくう 中 ちゅう 由 よし 於介電 でん 質 しつ 被 ひ 電極 でんきょく 化 か ,在 ざい 物質 ぶっしつ 內部的 てき 總 そう 電場 でんじょう 會 かい 減 げん 小 しょう 。電 でん 容 よう 率 りつ 關係 かんけい 到 いた 介 かい 電 でん 質 しつ 傳 でん 輸(或 ある 容 よう 許 もと )電場 でんじょう 的 てき 能力 のうりょく 。電 でん 容 よう 率 りつ 衡量電場 でんじょう 怎樣影響 えいきょう 介 かい 電 でん 質 しつ ,怎樣被 ひ 介 かい 電 でん 質 しつ 影響 えいきょう 。電 でん 容 よう 率 りつ 又 また 稱 たたえ 為 ため 「絕對 ぜったい 電 でん 容 よう 率 りつ 」。
在 ざい 國際 こくさい 單位 たんい 制 せい 中 ちゅう ,電 でん 容 よう 率 りつ 的 てき 測量 そくりょう 單位 たんい 是 ぜ 法 ほう 拉 ひしげ 每 まい 公 おおやけ 尺 じゃく (F/m)。真空 しんくう 的 まと 電 でん 容 よう 率 りつ ,稱 たたえ 為 ため 真 ま 空電 くうでん 容 よう 率 りつ ,或 ある 「真空 しんくう 介 かい 電 でん 常數 じょうすう 」,標記 ひょうき 為 ため
ε いぷしろん
0
{\displaystyle \varepsilon _{0}}
。
ε いぷしろん
0
{\displaystyle \varepsilon _{0}}
≈8.854187817…×10⁻¹² F/m 。
概念 がいねん [ 编辑 ]
電位 でんい 移 うつり
D
{\displaystyle \mathbf {D} }
的 てき 定義 ていぎ 式 しき 為 ため
D
=
def
ε いぷしろん
0
E
+
P
{\displaystyle \mathbf {D} \ {\stackrel {\text{def}}{=}}\ \varepsilon _{0}\mathbf {E} +\mathbf {P} }
;
其中,
E
{\displaystyle \mathbf {E} }
是 ぜ 電場 でんじょう ,
P
{\displaystyle \mathbf {P} }
是 これ 電極 でんきょく 化 か 強度 きょうど 。
對 たい 於均 ひとし 向性 こうせい 的 てき 、線 せん 性 せい 的 てき 、均 ひとし 勻介電 でん 質 しつ ,電極 でんきょく 化 か 強度 きょうど
P
{\displaystyle \mathbf {P} }
與 あずか 電場 でんじょう
E
{\displaystyle \mathbf {E} }
成 なり 正 せい 比 ひ :
P
=
χ かい
e
ε いぷしろん
0
E
{\displaystyle \mathbf {P} =\chi _{\text{e}}\varepsilon _{0}\mathbf {E} }
;
其中,
χ かい
e
{\displaystyle \chi _{\text{e}}}
是 これ 電極 でんきょく 化 か 率 りつ
所以 ゆえん ,電位 でんい 移 うつり 與 あずか 電場 でんじょう 的 てき 關係 かんけい 方程式 ほうていしき 為 ため
D
=
ε いぷしろん
E
{\displaystyle \mathbf {D} =\varepsilon \mathbf {E} }
;
其中,
ε いぷしろん
{\displaystyle \varepsilon }
是 ぜ 電 でん 容 よう 率 りつ 。
假 かり 若 わか ,介 かい 電 でん 質 しつ 是 ぜ 異 い 向性 こうせい 的 てき ,則 のり 電 でん 容 よう 率 りつ 是 ぜ 一 いち 個 こ 二 に 階 かい 張 ちょう 量 りょう ,可用 かよう 矩 のり 陣 じん 來 らい 表示 ひょうじ 。
一般 いっぱん 而言,電 でん 容 よう 率 りつ 不 ふ 是 ぜ 常數 じょうすう ,可 か 以隨著 ちょ 在 ざい 介 かい 電 でん 質 しつ 內的位置 いち 而改變 かいへん ,隨 ずい 著 ちょ 電場 でんじょう 的 てき 頻 しき 率 りつ 、溼度 、溫度 おんど 或 ある 其它參 さん 數 すう 而改變 かいへん 。對 たい 於一個非線性介電質,電 でん 容 よう 率 りつ 有可 ゆか 能會 のうかい 隨 ずい 著 ちょ 電場 でんじょう 強度 きょうど 而改變 かいへん 。當 とう 電 でん 容 よう 率 りつ 是 ぜ 頻 しき 率 りつ 的 てき 函數 かんすう 時 じ ,它的數 すう 值有可能 かのう 是 ぜ 實數 じっすう ,也有 やゆう 可能 かのう 是 ぜ 複數 ふくすう 。
真 ま 空電 くうでん 容 よう 率 りつ [ 编辑 ]
真 ま 空電 くうでん 容 よう 率 りつ
ε いぷしろん
0
{\displaystyle \varepsilon _{0}}
的 てき 意義 いぎ 是 ぜ 電位 でんい 移 うつり
D
0
{\displaystyle D_{0}}
與 あずか 電場 でんじょう
E
0
{\displaystyle E_{0}}
在 ざい 真空 しんくう 裏 うら 的 てき 比 ひ 值,其值的 てき 定義 ていぎ 式 しき 如下:
ε いぷしろん
0
=
def
1
c
2
μ みゅー
0
=
1
35950207149.4727056
π ぱい
{\displaystyle \varepsilon _{0}\ {\stackrel {\text{def}}{=}}\ {\frac {1}{{c}^{2}\mu _{0}}}={\frac {1}{35950207149.4727056\pi }}}
F /m
≈
8.854187817...
×
10
−
12
{\displaystyle \approx 8.854187817...\times 10^{-12}}
F /m
其中,
c
{\displaystyle c}
是 これ 光波 こうは 在 ざい 真空 しんくう 中 ちゅう 的 てき 光速 こうそく [1] ,
μ みゅー
0
{\displaystyle \mu _{0}}
是 これ 真空 しんくう 磁導率 りつ 。其中,真空 しんくう 磁導率 りつ 的 てき 定義 ていぎ 值為
μ みゅー
0
=
4
π ぱい
×
10
−
7
{\displaystyle \mu _{0}=4\pi \times 10^{-7}}
T ·m /A 。
在 ざい 國際 こくさい 單位 たんい 制 せい 裡 うら ,常數 じょうすう
c
{\displaystyle c}
和 わ
μ みゅー
0
{\displaystyle \mu _{0}}
都 みやこ 是 ただし 準 じゅん 確 かく 值(參 まいり 閱NIST (页面存 そん 档备份 ,存 そん 于互联网档案 あん 馆 ))。所以 ゆえん ,關 せき 於公尺 じゃく 或 ある 安 やす 培 つちかえ 這些物理 ぶつり 量 りょう 單位 たんい 的 てき 數 すう 值設定 せってい ,不能 ふのう 採用 さいよう 定義 ていぎ 方式 ほうしき ,而必須 ひっす 設計 せっけい 精密 せいみつ 的 てき 實驗 じっけん 來 らい 測量 そくりょう 計算 けいさん 求 もとめ 得 う 。由 よし 於
π ぱい
{\displaystyle \pi }
是 これ 個 こ 無理 むり 數 すう ,
ε いぷしろん
0
{\displaystyle \varepsilon _{0}}
的 てき 數 すう 值只能 のう 夠以近似 きんじ 值來表示 ひょうじ 。
真 ま 空電 くうでん 容 よう 率 りつ
ε いぷしろん
0
{\displaystyle \varepsilon _{0}}
也出現 しゅつげん 於庫 くら 侖定律 ていりつ ,是 ぜ 庫 くら 侖常數 すう
k
=
1
4
π ぱい
ε いぷしろん
0
{\displaystyle k={\frac {1}{4\pi \varepsilon _{0}}}}
的 てき 一部 いちぶ 份。所以 ゆえん ,庫 くら 侖常數 すう
k
{\displaystyle k}
也是一 いち 個 こ 準 じゅん 確 かく 值。
對 たい 於線性 せい 介 かい 質 しつ ,電 でん 容 よう 率 りつ 與 あずか 真 ま 空電 くうでん 容 よう 率 りつ 的 てき 比率 ひりつ ,稱 たたえ 為 ため 相對 そうたい 電 でん 容 よう 率 りつ
ε いぷしろん
r
{\displaystyle \varepsilon _{\text{r}}}
:
ε いぷしろん
r
=
ε いぷしろん
ε いぷしろん
0
{\displaystyle \varepsilon _{\text{r}}={\frac {\varepsilon }{\varepsilon _{0}}}}
請注意 ちゅうい ,這公式 しき 只 ただ 有 ゆう 在 ざい 靜止 せいし 的 てき 、零 れい 頻 しき 率 りつ 的 てき 狀況 じょうきょう 才 ざい 成立 せいりつ 。
對 たい 於各 かく 向 こう 異性 いせい 材料 ざいりょう ,相對 そうたい 電 でん 容 よう 率 りつ 是 これ 個 こ 張 ちょう 量 りょう ;對 たい 於各 かく 向 こう 同性 どうせい 材料 ざいりょう ,相對 そうたい 電 でん 容 よう 率 りつ 是 これ 個 こ 標 しるべ 量 りょう 。
介 かい 質的 しつてき 電 でん 容 よう 率 りつ [ 编辑 ]
對 たい 於常見 み 的 てき 案 あん 例 れい ,均 ひとし 向性 こうせい 介 かい 質 しつ ,
D
{\displaystyle \mathbf {D} }
和 わ
E
{\displaystyle \mathbf {E} }
是 ぜ 平行 へいこう 的 てき 向 むこう 量 りょう ,電 でん 容 よう 率 りつ
ε いぷしろん
{\displaystyle \varepsilon }
是 ぜ 會 かい 造成 ぞうせい 雙 そう 折 おり 射 しゃ 的 てき 二 に 階 かい 張 ちょう 量 りょう 。介 かい 質的 しつてき 電 でん 容 よう 率 りつ 和 わ 磁導率 りつ
μ みゅー
{\displaystyle \mu }
,共同 きょうどう 地 ち 決定 けってい 了 りょう ,電磁波 でんじは 通過 つうか 介 かい 質 しつ 時 じ 的 てき 相 あい 速度 そくど
v
p
{\displaystyle v_{\text{p}}}
:
ε いぷしろん
μ みゅー
=
1
v
p
2
{\displaystyle \varepsilon \mu ={\frac {1}{v_{\text{p}}^{2}}}}
對 たい 於線性 せい 介 かい 電 でん 質 しつ ,電極 でんきょく 化 か 強度 きょうど
P
{\displaystyle \mathbf {P} }
與 あずか 電場 でんじょう
E
{\displaystyle \mathbf {E} }
成 なり 正 せい 比 ひ :
P
=
χ かい
e
ε いぷしろん
0
E
{\displaystyle \mathbf {P} =\chi _{\text{e}}\varepsilon _{0}\mathbf {E} }
將 はた 這方程式 ほうていしき 代入 だいにゅう 電位 でんい 移 うつり 的 てき 定義 ていぎ 式 しき ,可 か 以得到 いた 電位 でんい 移 うつり 與 あずか 電場 でんじょう 的 てき 關係 かんけい 式 しき :
D
=
(
1
+
χ かい
e
)
ε いぷしろん
0
E
{\displaystyle \mathbf {D} =(1+\chi _{\text{e}})\varepsilon _{0}\mathbf {E} }
所以 ゆえん ,電 でん 容 よう 率 りつ 與 あずか 電極 でんきょく 化 か 率 りつ 的 てき 關係 かんけい 式 しき 為 ため
ε いぷしろん
=
(
1
+
χ かい
e
)
ε いぷしろん
0
{\displaystyle \varepsilon =(1+\chi _{\text{e}})\varepsilon _{0}}
複 ふく 值電容 よう 率 りつ [ 编辑 ]
涵蓋寬 ひろし 廣 こう 頻 しき 域 いき 的 てき 介 かい 電 でん 質的 しつてき 電 でん 容 よう 率 りつ 頻 しき 譜 ふ 。
ε いぷしろん
′
{\displaystyle \varepsilon '}
和 わ
ε いぷしろん
″
{\displaystyle \varepsilon ''}
分別 ふんべつ 標記 ひょうき 電 でん 容 よう 率 りつ 的 てき 實 じつ 值部份和虛 きょ 值部份。圖 ず 內標示 ひょうじ 了 りょう 幾 いく 種 しゅ 電極 でんきょく 化 か 機 き 制 せい :離 はなれ 子 こ 導 しるべ 電 でん 、取 と 向 こう 極 きょく 化 か 、原子 げんし 極 きょく 化 か 、電子 でんし 極 きょく 化 か [2] 。
一般物質對於含時外電場的響應,跟真空 しんくう 的 てき 響 ひびき 應 おう 大 だい 不 ふ 相 あい 同 どう 。一般 いっぱん 物質 ぶっしつ 的 てき 響 ひびき 應 おう ,通常 つうじょう 跟外電場 でんじょう 的 てき 頻 しき 率 りつ 有 ゆう 關 せき 。這屬性 せい 反映 はんえい 出 で 一 いち 個 こ 事實 じじつ ,那 な 就是,由 ゆかり 於物質 ぶっしつ 具有 ぐゆう 質量 しつりょう ,物質 ぶっしつ 的 てき 電極 でんきょく 化 か 響 ひびき 應 おう 無法 むほう 瞬時 しゅんじ 的 てき 跟上外電 がいでん 場 じょう 。響 ひびき 應 おう 總 そう 是 ぜ 必需 ひつじゅ 合 あい 乎因果 いんが 關係 かんけい ,這需求 もとめ 可 か 以以相 そう 位 い 差 さ 來 らい 表 ひょう 達 たち 。因 よし 此,電 でん 容 よう 率 りつ 時 じ 常 つね 以複函數 かんすう 來 らい 表 ひょう 達 たち (複數 ふくすう 允許 いんきょ 同 どう 步 ふ 的 てき 設定 せってい 大小 だいしょう 值和相 しょう 位 い ),而這複 ふく 函數 かんすう 的 てき 參 まいり 數 すう 為 ため 外 がい 電場 でんじょう 頻 しき 率 りつ
ω おめが
{\displaystyle \omega }
:
ε いぷしろん
→
ε いぷしろん
^
(
ω おめが
)
{\displaystyle \varepsilon \rightarrow {\widehat {\varepsilon }}(\omega )}
。這樣,電 でん 容 よう 率 りつ 的 てき 關係 かんけい 式 しき 為 ため
D
0
e
−
i
ω おめが
t
=
ε いぷしろん
^
(
ω おめが
)
E
0
e
−
i
ω おめが
t
{\displaystyle D_{0}\mathrm {e} ^{-\mathrm {i} \omega t}={\widehat {\varepsilon }}(\omega )E_{0}\mathrm {e} ^{-\mathrm {i} \omega t}}
其中,
D
0
{\displaystyle D_{0}}
和 わ
E
0
{\displaystyle E_{0}}
分別 ふんべつ 是 ぜ 電位 でんい 移 うつり 和 わ 電場 でんじょう 的 てき 振幅 しんぷく 。
請注意 ちゅうい ,時間 じかん 相關 そうかん 性 せい 項目 こうもく 的 てき 正負 せいふ 號 ごう 選擇 せんたく (指數 しすう 函數 かんすう 的 てき 指數 しすう 的 てき 正負 せいふ 號 ごう ),決定 けってい 了 りょう 電 でん 容 よう 率 りつ 虛 きょ 值部份的正負 せいふ 號 ごう 常 つね 規 ぶんまわし 。在 ざい 這裏採用 さいよう 的 てき 正負 せいふ 號 ごう 慣用 かんよう 於物理 ぶつり 學 がく ;在 ざい 工程 こうてい 學 がく 裏 うら ,必須 ひっす 逆 ぎゃく 反 はん 所有 しょゆう 虛 きょ 值部份的正負 せいふ 號 ごう 。
一個介電質對於靜電場的響應,是 ぜ 由 よし 電 でん 容 よう 率 りつ 的 てき 低 てい 頻 しき 率 りつ 極限 きょくげん 來 らい 描述,又 また 稱 たたえ 為 ため 「靜 せい 電 でん 容 よう 率 りつ 」
ε いぷしろん
s
{\displaystyle \varepsilon _{\text{s}}}
:
ε いぷしろん
s
=
lim
ω おめが
→
0
ε いぷしろん
^
(
ω おめが
)
{\displaystyle \varepsilon _{\text{s}}=\lim _{\omega \rightarrow 0}{\widehat {\varepsilon }}(\omega )}
在高 ありだか 頻 しき 率 りつ 極限 きょくげん ,複 ふく 電 でん 容 よう 率 りつ 一般 いっぱん 標記 ひょうき 為 ため
ε いぷしろん
∞
{\displaystyle \varepsilon _{\infty }}
。當 とう 頻 しき 率 りつ 等 とう 於或超過 ちょうか 電 でん 漿頻率 りつ (plasma frequency )時 じ ,介 かい 電 でん 質的 しつてき 物理 ぶつり 行為 こうい 近似 きんじ 理想 りそう 金屬 きんぞく ,可 か 以用自由 じゆう 電子 でんし 模型 もけい 來 らい 計算 けいさん 。對 たい 於低頻 しき 率 りつ 交流 こうりゅう 電場 でんじょう ,靜 せい 電 でん 容 よう 率 りつ 是 これ 個 こ 很好的 てき 近似 きんじ 。隨 ずい 著 ちょ 頻 しき 率 りつ 的 てき 增 ぞう 高 だか ,可 か 測量 そくりょう 到 いた 的 てき 相 しょう 位 い 差 さ
δ でるた
{\displaystyle \delta }
開始 かいし 出現 しゅつげん 於
D
{\displaystyle \mathbf {D} }
和 わ
E
{\displaystyle \mathbf {E} }
之 これ 間 あいだ 。出現 しゅつげん 時候 じこう 的 てき 頻 しき 率 りつ 跟溫度 おんど 、介 かい 質 しつ 種類 しゅるい 有 ゆう 關 せき 。在中 ざいちゅう 等 とう 的 てき 電場 でんじょう 強度 きょうど
E
0
{\displaystyle E_{0}}
狀況 じょうきょう ,
D
{\displaystyle \mathbf {D} }
和 わ
E
{\displaystyle \mathbf {E} }
保 ほ 持成 もてなし 正 せい 比 ひ :
ε いぷしろん
^
=
D
0
E
0
e
i
δ でるた
=
|
ε いぷしろん
|
e
i
δ でるた
{\displaystyle {\widehat {\varepsilon }}={\frac {D_{0}}{E_{0}}}\mathrm {e} ^{\mathrm {i} \delta }=|\varepsilon |\mathrm {e} ^{\mathrm {i} \delta }}
由 よし 於介質 しつ 對 たい 於交流 こうりゅう 電場 でんじょう 的 てき 響 ひびき 應 おう 特徵 とくちょう 是 ぜ 複 ふく 電 でん 容 よう 率 りつ ,為 ため 了 りょう 更 さら 詳細 しょうさい 的 てき 分析 ぶんせき 其物理 ぶつり 性質 せいしつ ,很自然 しぜん 地 ち ,必須 ひっす 分離 ぶんり 其實數 すう 和 わ 虛 きょ 值部份,通常 つうじょう 寫 うつし 為 ため :
ε いぷしろん
^
(
ω おめが
)
=
ε いぷしろん
′
(
ω おめが
)
−
i
ε いぷしろん
″
(
ω おめが
)
=
D
0
E
0
(
cos
δ でるた
−
i
sin
δ でるた
)
{\displaystyle {\widehat {\varepsilon }}(\omega )=\varepsilon '(\omega )-\mathrm {i} \varepsilon ''(\omega )={\frac {D_{0}}{E_{0}}}\left(\cos \delta -\mathrm {i} \sin \delta \right)}
其中,虛 きょ 值部份
ε いぷしろん
″
{\displaystyle \varepsilon ''}
關係 かんけい 到 いた 能 のう 量的 りょうてき 耗散,而實值部份
ε いぷしろん
′
{\displaystyle \varepsilon '}
則 のり 關係 かんけい 到 いた 能 のう 量的 りょうてき 儲 もうか 存 そん 。
由 よし 於複電 でん 容 よう 率 りつ 是 ぜ 一個發生於多重頻率的色 いろ 散 ち 現象 げんしょう 的 てき 疊 たたみ 加 か ,其描述 じゅつ 必須 ひっす 能 のう 夠兼顧到這些色 しょく 散 ち 現象 げんしょう 。因 よし 此,複 ふく 電 でん 容 よう 率 りつ 通常 つうじょう 會 かい 是 ぜ 一 いち 個 こ 相當 そうとう 複雜 ふくざつ 的 てき 、參 まいり 數 すう 為 ため 頻 しき 率 りつ 的 てき 函數 かんすう ,稱 しょう 為 ため 「介 かい 電 でん 函數 かんすう 」。電 でん 容 よう 率 りつ
ε いぷしろん
^
{\displaystyle {\widehat {\varepsilon }}}
的 てき 極點 きょくてん 必須 ひっす 匹 ひき 配 はい 虛 きょ 值部份為正 せい 值的頻 しき 率 りつ ,因 いん 此滿足 まんぞく 克 かつ 拉 ひしげ 莫-克 かつ 若 わか 尼 あま 關係 かんけい 式 しき 。但 ただし 是 ぜ ,在 ざい 一般作業的狹窄頻率值域內,電 でん 容 よう 率 りつ 可 か 以近似 きんじ 為 ため 跟頻率 りつ 無關 むせき ,或 ある 者 もの 以適當 てきとう 的 てき 模型 もけい 函數 かんすう 為 ため 近似 きんじ 。
物質 ぶっしつ 分類 ぶんるい [ 编辑 ]
依據 いきょ 電 でん 容 よう 率 りつ 和 わ 電導 でんどう 率 りつ
σ しぐま
{\displaystyle \sigma }
,物質 ぶっしつ 可 か 以大致分為 ため 三 さん 類 るい :導體 どうたい 、介 かい 電 でん 質 しつ 、其它一般 いっぱん 介 かい 質 しつ 。高 こう 損耗 そんこう 物質 ぶっしつ 會 かい 抑制 よくせい 電磁波 でんじは 的 てき 傳播 でんぱ 。通常 つうじょう ,這些物質 ぶっしつ 的 てき
σ しぐま
ω おめが
ε いぷしろん
≫
1
{\displaystyle {\frac {\sigma }{\omega \varepsilon }}\gg 1}
,可 か 以被視 し 為 ため 優良 ゆうりょう 導體 どうたい 。無 む 損耗 そんこう 或 ある 低 てい 損耗 そんこう 物質 ぶっしつ ,
σ しぐま
ω おめが
ε いぷしろん
≪
1
{\displaystyle {\frac {\sigma }{\omega \varepsilon }}\ll 1}
,可 か 以被視 し 為 ため 介 かい 電 でん 質 しつ 。其它不 ふ 包括 ほうかつ 在 ざい 這兩種 しゅ 限 げん 制 せい 內的物質 ぶっしつ ,被 ひ 分類 ぶんるい 為 ため 一般 いっぱん 介 かい 質 しつ 。完 かん 美 び 介 かい 電 でん 質 しつ 是 ぜ 電導 でんどう 率 りつ 等 とう 於0的 てき 物質 ぶっしつ ,通常 つうじょう 只 ただ 允許 いんきょ 有 ゆう 小量 しょうりょう 的 てき 位 い 移 うつり 電流 でんりゅう 存在 そんざい 。這種物質 ぶっしつ 儲 もうか 存 そん 和 わ 歸還 きかん 電 でん 能 のう 的 てき 性質 せいしつ 就好像 ぞう 理想 りそう 電 でん 容器 ようき 一樣 いちよう 。
高 こう 損耗 そんこう 介 かい 質 しつ [ 编辑 ]
對 たい 於高損耗 そんこう 介 かい 質 しつ 案 あん 例 れい ,當 とう 傳導 でんどう 電流 でんりゅう 不能 ふのう 被 ひ 忽 ゆるがせ 略 りゃく 時 じ ,總 そう 電流 でんりゅう 密度 みつど
J
tot
{\displaystyle J_{\text{tot}}}
是 これ
J
tot
=
J
c
+
J
d
=
σ しぐま
E
−
i
ω おめが
ε いぷしろん
E
=
−
i
ω おめが
ε いぷしろん
^
E
{\displaystyle J_{\text{tot}}=J_{\text{c}}+J_{\text{d}}=\sigma E-\mathrm {i} \omega \varepsilon E=-\mathrm {i} \omega {\widehat {\varepsilon }}E}
其中,
J
c
{\displaystyle J_{c}}
是 ぜ 傳導 でんどう 電流 でんりゅう 密度 みつど ,
J
d
{\displaystyle J_{d}}
是 ぜ 位 い 移 うつり 電流 でんりゅう 密度 みつど ,
σ しぐま
{\displaystyle \sigma }
是 ぜ 介 かい 質 しつ 的 てき 電導 でんどう 率 りつ ,
ε いぷしろん
{\displaystyle \varepsilon }
是 ぜ 介 かい 質 しつ 電 でん 容 よう 率 りつ 的 てき 實 じつ 值部分 ぶぶん ,
ε いぷしろん
^
{\displaystyle {\widehat {\varepsilon }}}
是 ぜ 介 かい 質 しつ 的 てき 複 ふく 電 でん 容 よう 率 りつ 。
位 い 移 うつり 電流 でんりゅう 跟外電場 でんじょう
E
{\displaystyle E}
的 てき 頻 しき 率 りつ
ω おめが
{\displaystyle \omega }
有 ゆう 關 せき 。假 かり 若 わか 外電 がいでん 場 じょう 是 これ 個 こ 靜 せい 電場 でんじょう ,則 のり 位 い 移 うつり 電流 でんりゅう 等 とう 於0。
採用 さいよう 這形式 しき 論 ろん ,複 ふく 電 でん 容 よう 率 りつ 定義 ていぎ 為 ため
ε いぷしろん
^
=
ε いぷしろん
−
i
σ しぐま
ω おめが
{\displaystyle {\widehat {\varepsilon }}=\varepsilon -\mathrm {i} {\frac {\sigma }{\omega }}}
通常 つうじょう ,介 かい 電 でん 質 しつ 對 たい 於電磁能量 りょう 有 ゆう 幾 いく 種 しゅ 不同 ふどう 的 てき 吸收 きゅうしゅう 機 き 制 せい 。受到這幾種 しゅ 吸收 きゅうしゅう 機 き 制 せい 的 てき 影響 えいきょう ,隨 ずい 著 ちょ 頻 しき 率 りつ 的 てき 改變 かいへん ,電 でん 容 よう 率 りつ 函數 かんすう 的 てき 樣子 ようす 也會有 ゆう 所 しょ 改變 かいへん (例 れい :壓 あつ 電材 でんざい 料 りょう )。
弛 たゆ 豫 よ (relaxation )效 こう 應 おう 發生 はっせい 於永久 えいきゅう 偶極分子 ぶんし 和 わ 感應 かんおう 偶極分子 ぶんし 。當 とう 頻 しき 率 りつ 較低的 てき 時候 じこう ,電場 でんじょう 的 てき 變化 へんか 很慢。這允許 いんきょ 偶極子 こ 足 あし 夠的時間 じかん ,對 たい 於任意 にんい 時候 じこう 的 てき 電場 でんじょう ,都 と 能 のう 夠達成 たっせい 平衡 へいこう 狀態 じょうたい 。假 かり 若 わか ,因 いん 為 ため 介 かい 質 しつ 的 てき 黏滞性 せい ,偶極子 こ 無法 むほう 跟上頻 しき 率 りつ 較高的 てき 電場 でんじょう ,電場 でんじょう 能 のう 量 りょう 就會被 ひ 吸收 きゅうしゅう ,由 ゆかり 而導致能量 りょう 耗散。偶極子 こ 的 てき 這種弛 たゆ 豫 よ 機 き 制 せい 稱 たたえ 為 ため 介 かい 電 でん 質 しつ 弛 たゆ 豫 よ (dielectric relaxation )。理想 りそう 偶極子 こ 的 てき 弛 たゆ 豫 よ 機 き 制 せい 可 か 以用經典 きょうてん 的 てき 德 とく 拜 はい 弛 たゆ 豫 よ (Debye relaxation )來 らい 描述。
共振 きょうしん 效 こう 應 おう 是 ぜ 由 よし 原子 げんし 、離 はなれ 子 こ 、電子 でんし 等 とう 等 とう 的 てき 旋轉 せんてん 或 ある 振動 しんどう 產 さん 生 せい 的 てき 。在 ざい 它們特徵 とくちょう 吸收 きゅうしゅう 頻 しき 率 りつ 的 てき 附近 ふきん ,可 か 以觀察到這些程 ほど 序 じょ 。
上述 じょうじゅつ 兩 りょう 種 たね 效 こう 應 おう 時 じ 常會 じょうかい 合併 がっぺい 起 おこり 來 らい ,使 つかい 得 とく 電 でん 容器 ようき 產 さん 生 せい 非 ひ 線 せん 性 せい 效 こう 應 おう 。例 れい 如,當 とう 一個充電很久的電容器被短暫地放電時,它無法 ほう 完全 かんぜん 放電 ほうでん 的 てき 效 こう 應 おう 稱 しょう 為 ため 「介 かい 電 でん 質 しつ 吸收 きゅうしゅう 」。一 いち 個 こ 理想 りそう 電 でん 容器 ようき ,經過 けいか 放電 ほうでん 後 ご ,電壓 でんあつ 應 おう 該是0 伏 ふく 特 とく 。但 ただし 是 ぜ ,實際 じっさい 的 てき 電 でん 容器 ようき 會 かい 餘 あまり 留 とめ 一 いち 些電壓 あつ ,稱 しょう 為 ため 「殘餘 ざんよ 電壓 でんあつ 」。有 ゆう 些介電 でん 質 しつ ,像 ぞう 各種 かくしゅ 不同 ふどう 的 てき 聚合物 ぶつ 薄膜 うすまく ,殘餘 ざんよ 電壓 でんあつ 小 しょう 於原本 ほん 電壓 でんあつ 的 てき 1~2%。但 ただし 是 ぜ ,電解 でんかい 電 でん 容器 ようき (electrolytic capacitor )或 ある 超 ちょう 高 こう 電 でん 容器 ようき (supercapacitor )的 てき 殘餘 ざんよ 電壓 でんあつ 可能 かのう 會 かい 高 だか 達 たち 15~25%。
量子 りょうし 詮 かい 釋 しゃく [ 编辑 ]
在 ざい 量子力學 りょうしりきがく 裏 うら ,電 でん 容 よう 率 りつ 可 か 以用發生 はっせい 於原子 げんし 層 そう 次 じ 和 わ 分子 ぶんし 層 そう 次 じ 的 てき 量子 りょうし 作用 さよう 來 らい 解釋 かいしゃく 。
在 ざい 較低頻 しき 率 りつ 區域 くいき ,極性 きょくせい 介 かい 電 でん 質的 しつてき 分子 ぶんし 會 かい 被 ひ 外電 がいでん 場 じょう 電極 でんきょく 化 か ,因 いん 而誘發出 はっしゅつ 周期 しゅうき 性 せい 轉 うたて 動 どう 。例 れい 如,在 ざい 微 ほろ 波 なみ 頻 しき 率 りつ 區域 くいき ,微 ほろ 波 なみ 場 じょう 促使物質 ぶっしつ 內的水 すい 分子 ぶんし 做週期 き 性 せい 轉 うたて 動 どう 。水分 すいぶん 子 こ 與 あずか 周邊 しゅうへん 分子 ぶんし 的 てき 相互 そうご 碰撞產 さん 生 せい 了 りょう 熱 ねつ 能 のう ,使 つかい 得 とく 含水分 ぶん 物質 ぶっしつ 的 てき 溫度 おんど 增 ぞう 高 だか 。這就是 ぜ 為 ため 什麼 いんも 微 ほろ 波 なみ 爐 ろ 可 か 以很有效 ゆうこう 率 りつ 地 ち 將 はた 含有 がんゆう 水分 すいぶん 的 てき 物質 ぶっしつ 加熱 かねつ 。水 みず 的 てき 電 でん 容 よう 率 りつ 的 てき 虛 きょ 值部分 ぶん (吸收 きゅうしゅう 指數 しすう )有 ゆう 兩個 りゃんこ 最大 さいだい 值,一個位於微波頻率區域,另一 いち 個 こ 位 い 於遠 とお 紫外線 しがいせん (UV)頻 しき 率 りつ 區域 くいき 。這兩個 りゃんこ 共振 きょうしん 頻 しき 率 りつ 都 と 高 だか 於微波 なみ 爐 ろ 的 てき 操作 そうさ 頻 しき 率 りつ 。
在中 ざいちゅう 間 あいだ 頻 しき 率 りつ 區域 くいき ,高 こう 過 か 促使轉 てん 動的 どうてき 頻 しき 率 りつ 區域 くいき ,又 また 遠 とお 低 てい 於能夠直接 ちょくせつ 影響 えいきょう 電子 でんし 運動 うんどう 的 てき 頻 しき 率 りつ 區域 くいき ,能 のう 量 りょう 是 ぜ 以共振 きょうしん 的 てき 分子 ぶんし 振動 しんどう 形式 けいしき 被 ひ 吸收 きゅうしゅう 。對 たい 於水介 かい 質 しつ ,這是吸收 きゅうしゅう 指數 しすう 開始 かいし 顯著 けんちょ 地 ち 下降 かこう 的 てき 區域 くいき 。吸收 きゅうしゅう 指數 しすう 的 てき 最低 さいてい 值是在 ざい 藍 あい 光 こう 頻 しき 率 りつ 區域 くいき (可 か 見 み 光 こう 譜 ふ 段 だん )。這就是 ぜ 為 ため 什麼 いんも 日光 にっこう 不 ふ 會 かい 傷害 しょうがい 像 ぞう 眼睛 がんせい 一類 いちるい 的 てき 含水生物 せいぶつ 組織 そしき [3] 。
在高 ありだか 頻 しき 率 りつ 區域 くいき (像 ぞう 遠 どお 紫外線 しがいせん 頻 しき 率 りつ 或 ある 更 さら 高 だか 頻 しき 率 りつ ),分子 ぶんし 無法 むほう 弛 たゆ 豫 よ 。這時,能 のう 量 りょう 完全 かんぜん 地 ち 被 ひ 原子 げんし 吸收 きゅうしゅう ,因 いん 而激發電 はつでん 子 こ ,使 つかい 電子 でんし 躍 おど 遷至更 さら 高 だか 能 のう 級 きゅう ,甚至游 ゆう 離 はなれ 出原 いではら 子 こ 。擁 よう 有 ゆう 這頻率 りつ 的 てき 電磁波 でんじは 會 かい 導 しるべ 致游 ゆう 離 はなれ 輻射 ふくしゃ 。
雖然,從 したがえ 開始 かいし 到 いた 最後 さいご ,對 たい 於物質 ぶっしつ 的 てき 介 かい 電 でん 行為 こうい ,做一 いち 個 こ 完全 かんぜん 的 てき 計算 けいさん 機 き 模擬 もぎ ,是 ぜ 一 いち 個 こ 可 か 行 ぎょう 之 の 計 けい 。但 ただし 是 ぜ ,這方法 ほう 還 かえ 沒 ぼっ 有 ゆう 得 え 到 いた 廣 こう 泛的使用 しよう 。替 がえ 代地 だいち ,科學 かがく 家 か 接受 せつじゅ 現象 げんしょう 模型 もけい 為 ため 一個足以勝任的方法,可 か 以用來 らい 捕捉 ほそく 實驗 じっけん 行為 こうい 。德 とく 拜 はい 弛 たゆ 豫 よ 和 わ 德 とく 拜 はい –勞 ろう 侖茲模型 もけい (Lorentz model )都 みやこ 是 ただし 很優秀 ゆうしゅう 的 てき 模型 もけい 。
測量 そくりょう [ 编辑 ]
物質 ぶっしつ 的 てき 電 でん 容 よう 率 りつ 可 か 以用幾 いく 種 しゅ 靜 しずか 電 でん 測量 そくりょう 方法 ほうほう 來 らい 得 え 到 いた 。使用 しよう 各種 かくしゅ 各樣 かくよう 的 てき 介 かい 電 でん 質 しつ 光 こう 譜 ふ 學 がく (dielectric spectroscopy )方法 ほうほう ,在 ざい 廣 こう 泛頻 しき 率 りつ 值域內,任 にん 何 なに 頻 しき 率 りつ 的 てき 複 ふく 電 でん 容 よう 率 りつ 都 と 可 か 以正確 かく 地 ち 評 ひょう 估出來 でき 。這頻率 りつ 值域覆 くつがえ 蓋 ぶた 接近 せっきん 21個 いっこ 數量 すうりょう 級 きゅう 的 てき 大小 だいしょう 值,從 したがえ 10−6 到 いた 1015 赫茲 [4] [5] 。另外,使用 しよう 低溫 ていおん 恒溫 こうおん 器 き (cryostat )和 かず 烤爐,科學 かがく 家 か 可 か 以測量 そくりょう 出 で ,在 ざい 不同 ふどう 的 てき 溫度 おんど 狀況 じょうきょう 下 か ,物質 ぶっしつ 的 てき 介 かい 電 でん 性質 せいしつ 。
橢圓 だえん 偏 へん 振 ふ 技術 ぎじゅつ 可 か 以用在 ざい 紅 べに 外線 がいせん 頻 しき 段 だん 和 わ 可 か 見 み 光 こう 頻 しき 段 だん 。
也有 やゆう 一些方法用于介电常数的测量。介 かい 电常数 すう 在 ざい 微 ほろ 波 なみ 的 てき 范围可 か 以由共振 きょうしん 方法 ほうほう 测量[6] 。
參 まいり 閱[ 编辑 ]
參考 さんこう 文獻 ぶんけん [ 编辑 ]
^ 國際 こくさい 標準 ひょうじゅん 組織 そしき NIST 和 わ BIPM 現在 げんざい 通常 つうじょう 的 てき 做法,是 ぜ 根據 こんきょ ISO 31 的 てき 規則 きそく ,標記 ひょうき 光波 こうは 在 ざい 真空 しんくう 的 てき 光速 こうそく 為 ため
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0
{\displaystyle c_{0}}
。在原 ありはら 先 さき 的 てき 1983年 ねん 建議 けんぎ 裏 うら ,符號 ふごう
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{\displaystyle c}
被 ひ 用 よう 於這用途 ようと 。參 まいり 閱NIST Special Publication 330 , Appendix 2, p. 45 (页面存 そん 档备份 ,存 そん 于互联网档案 あん 馆 )
^ Agilent Basics of Measuring the Dielectric Prop[erties of Materials (PDF) . Agilent Technologies Inc. (原始 げんし 内容 ないよう (PDF) 存 そん 档于2013-09-26).
^ Braun, Charles L.; Smirnov, Sergei N., Why is water blue? , Journal of Chemical Education, 1993, 70 (8): 612 [2009-05-14 ] , (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档于2012-04-03)
^ Linfeng Chen, V. V. Varadan, C. K. Ong, Chye Poh Neo. Microwave theory and techniques for materials characterization. Microwave electronics . Wiley. 2004: 37 [2009-05-14 ] . ISBN 0470844922 . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档 于2014-01-01).
^ Mailadil T. Sebastian. Dielectric Materials for Wireless Communication . Elsevier. 2008: 19 [2009-05-14 ] . ISBN 0080453309 . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档 于2014-01-01).
^ Costa, Filippo; et al. Waveguide dielectric permittivity measurement technique based on resonant FSS filters. IEEE Microwave and Wireless Components Letters. 2011, 21 (5): 273––275. doi:10.1109/LMWC.2011.2122303 .
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