介電常數”在工具書中的解釋:
1.又稱電容率或相對電容率是表征電介質或絕緣材料電性能的一個重要數據,常用ε表示。它是指在同一電容器中用同一物質為電介質和真空時的電容的比值,表示電介質在電場中貯存靜電能的相對能力。對于介電材料,相對介電常數愈小絕緣性愈好。空氣和CS2的ε值分別為1.0006和2.6左右,而水的ε值特別大,10℃時為 83.83,與溫度有關。
2.介電常數是物質相對于真空來說增加電容器電容能力的度量。介電常數隨分子偶極矩和可極化性的增大而增大。在化學中,介電常數是溶劑的一個重要性質,它表征溶劑對溶質分子溶劑化以及隔開離子的能力。介電常數大的溶劑,有較大隔開離子的能力,同時也具有較強的溶劑化能力。介電常數用ε表示,一些常用溶劑的介電常數上文中已有提到。
電常數的測量方法:
相對介電常數εr可以用靜電場用如下方式測量:首先在兩塊極板之間為真空的時候測試電容器的電容C0。然后,用同樣的電容極板間距離但在極板間加入電介質后測得電容Cx。然后相對介電常數可以用下式計算
εr=Cx/C0
在標準大氣壓下,不含二氧化碳的干燥空氣的相對電容率εr=1.00053,因此,用這種電極構形在空氣中的電容Ca來代替C0來測量相對電容率εr時,也有足夠的準確度。(參考GB/T 1409-2006)
對于時變電磁場,物質的介電常數和頻率相關,通常稱為介電系數。
目前測量介電常數的方法主要有集中電路法、傳輸線法、諧振法、自由空間波法等等。其中,傳輸線法、集中電路法、諧振法等屬于實驗室測量方法。
1、集中電路法:
集中電路法是一種在低頻段將有耗材料填充電容,利用電容各參數以及測量得到的導納推出介電常數的一種方法。為了測量導納,通常用并聯諧振回路測出Q值(品質因數)和頻率,進而推出介電常數。由于其高頻率會受到小電感的限制,這種方法的高頻率一般是100 MHz。小電感一般為10 nHz左右。
2、傳輸線法:
傳輸線法是網絡法的一種,是將介質置入測試系統適當位置作為單端口或雙端口網絡。雙端口情況下,通過測量網絡的s參數來得到微波的電磁參數。同時測量傳輸系數或者反射系數的相位和幅度,改變樣品長度或者測量頻率,測出這時的幅度響應,聯立方程組就能夠求出相對介電常數。
3、諧振法:
諧振法是將樣品作為諧振結構的一部分來測量介電常數的方法,分為微擾法、全部填充諧振器空間的方法以及部分填充諧振器空間的方法。
4、自由空間法:
自由空間法其實也可算是傳輸線法。它的原理可參考線路傳輸法,通過測得傳輸和反射系數,改變樣品數據和頻率來得到介電常數的數值。