電容率

物質(zhì)的電容率可以用幾種靜電測(cè)量方法來(lái)得到。使用各種各樣的介電質(zhì)光譜學(xué)(dielectricspectroscopy)方法，在廣泛頻率值域內(nèi)，任何頻率的復(fù)電容率都可以正確地評(píng)估出來(lái)。這頻率值域覆蓋接近21個(gè)數(shù)量級(jí)的大小值，從10?6to1015赫茲[4][5]。另外，使用低溫恒溫器(cryostat)和烤爐，科學(xué)家可以測(cè)量出，在不同的溫度狀況下，物質(zhì)的介電性質(zhì)。橢圓偏振技術(shù)可以用在紅外線頻段和可見(jiàn)光頻段。

電容率含義

表征電介質(zhì)極化性質(zhì)的宏觀物理量。又稱介電常量。定義為電位移D和電場(chǎng)強(qiáng)度E之比，D=εΕ，ε的單位為法拉/米(F/m)。電介質(zhì)的電容率ε與真空電容率ε0之比稱為該電介質(zhì)的相對(duì)電容率 εr ，εr=ε/ε0是無(wú)量綱的純數(shù)，εr與電極化率χe的關(guān)系為εr=1 χe。

線性各向同性電介質(zhì)的電容率是標(biāo)量，比較簡(jiǎn)單；非線性電介質(zhì)（如鐵電體）的電容率表示式是很復(fù)雜的 ；各向異性電介質(zhì)（如某些晶體）的電容率則要用張量表示（見(jiàn)電極化強(qiáng)度）。電容率除取決于電介質(zhì)本身的性質(zhì)外，還與溫度及電磁場(chǎng)變化的頻率有關(guān)。

相對(duì)電容率 εr 的數(shù)值等于同一電容器中充滿均勻電介質(zhì)時(shí)的電容C與真空時(shí)的電容C0之比，即εr=C/C0。電容率的名稱即來(lái)源于此 。用較大εr 的電介質(zhì)充填電容器，可以減小電容器的體積和重量（見(jiàn)電容器）。

電容率性質(zhì)

電容率又稱介電常數(shù)，不同絕緣油具有不同電容率，電容率通常隨溫度和頻率而發(fā)生變化，在實(shí)際使用中，要求電容器的電容率隨溫度和頻率變化越小越好。如果電容器的電容率變化較大，則會(huì)失去安全感，應(yīng)采取相應(yīng)的措施。

真空電容率 真空電容率（vacuumpermittivity）是一個(gè)重要且基本的物理常數(shù)，又稱為真空介電常數(shù)。

本身是一個(gè)精確值，不存在不確定度，其大小等于ε0=1/（μ0×c^2），其中μ0為真空磁導(dǎo)率，c為真空中光速，因?yàn)檫@兩者的值都是精確值，所以ε0也是精確值。μ0=4π×10-7N/A^2，c=299792458m/s，所以可算出ε0≈8.854187817×10-12F/m，注意，這里的“≈“并不是因?yàn)椴痪_，而是因?yàn)棣?的精確值是一個(gè)無(wú)理數(shù)，這個(gè)無(wú)理數(shù)的本身的大小是確定的。

在國(guó)際單位制里，常數(shù)和都是準(zhǔn)確值（參閱NIST）。所以，關(guān)于米或安培這些物理量單位的數(shù)值設(shè)定，不能采用定義方式，而必須設(shè)計(jì)精密的實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)量計(jì)算求得。由于是個(gè)無(wú)理數(shù)，的數(shù)值只能夠以近似值來(lái)表示。

真空電容率也出現(xiàn)于庫(kù)侖定律，是庫(kù)侖常數(shù)的一部份。所以，庫(kù)侖常數(shù)也是一個(gè)準(zhǔn)確值

對(duì)于線性介質(zhì)，電容率與真空電容率的比率，稱為相對(duì)電容率,請(qǐng)注意，這公式只有在靜止的、零頻率的狀況才成立。對(duì)于異向性材料，相對(duì)電容率是個(gè)張量。

在量子力學(xué)里，電容率可以用發(fā)生于原子層次和分子層次的量子作用來(lái)解釋。

在較低頻率區(qū)域，極性介電質(zhì)的分子會(huì)被外電場(chǎng)電極化，因而誘發(fā)出周期性轉(zhuǎn)動(dòng)。例如，在微波頻率區(qū)域，微波場(chǎng)促使物質(zhì)內(nèi)的水分子做周期性轉(zhuǎn)動(dòng)。水分子與周邊分子的相互碰撞產(chǎn)生了熱能，使得含水分物質(zhì)的溫度增高。這就是為什么微波爐可以很有效率的將含有水分的物質(zhì)加熱。水的電容率的虛值部分（吸收指數(shù)）有兩個(gè)最大值，一個(gè)位于微波頻率區(qū)域，另一個(gè)位于遠(yuǎn)紫外線(UV)頻率區(qū)域。這兩個(gè)共振頻率都高于微波爐的操作頻率。

在中間頻率區(qū)域，高過(guò)促使轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率區(qū)域，又遠(yuǎn)低于能夠直接影響電子運(yùn)動(dòng)的頻率區(qū)域，能量是以共振的分子振動(dòng)形式被吸收。對(duì)于水介質(zhì)，這是吸收指數(shù)開(kāi)始顯著地下降的區(qū)域。吸收指數(shù)的最低值是在藍(lán)光頻率區(qū)域（可見(jiàn)光譜段）。這就是為什么日光不會(huì)傷害像眼睛一類的含水生物組織[3]。

在高頻率區(qū)域（像遠(yuǎn)紫外線頻率或更高頻率），分子無(wú)法弛豫。這時(shí)，能量完全地被原子吸收，因而激發(fā)電子，使電子躍遷至更高能級(jí)，甚至游離出原子。擁有這頻率的電磁波會(huì)導(dǎo)致電離輻射。

雖然，從開(kāi)始到最后，對(duì)于物質(zhì)的介電行為，做一個(gè)完全的計(jì)算機(jī)模擬，是一個(gè)可行之計(jì)。但是，這方法還沒(méi)有得到廣泛的使用。替代地，科學(xué)家接受現(xiàn)象模型為一個(gè)足以勝任的方法，可以用來(lái)捕捉實(shí)驗(yàn)行為。德拜弛豫和洛倫茲模型(Lorentzmodel)都是很優(yōu)秀的模型。

相對(duì)電容率是：表征介質(zhì)材料的介電性質(zhì)或極化性質(zhì)的物理參數(shù)。其值等于以欲測(cè)材料為介質(zhì)與以真空為介質(zhì)制成的同尺寸電容器電容量之比。該值也是材料貯電能力的表征。也稱為相對(duì)電容率。

不同材料不同溫度下的相對(duì)介電常數(shù)不同，利用這一特性可以制成不同性能規(guī)格的電容器或有關(guān)元件。2100433B

一個(gè)溶劑的相對(duì)電容率是對(duì)于其極性的一個(gè)相對(duì)性度量。例如，在 20 °C ，水（極性）的相對(duì)電容率是 80.10 ；而n-己烷（非極性）的相對(duì)電容率是 1.89。在分析化學(xué)里，當(dāng)設(shè)計(jì)物質(zhì)分離、樣品準(zhǔn)備、色譜法等等技巧時(shí)，相對(duì)電容率是一份很重要的資料。

相對(duì)電容率是設(shè)計(jì)電容器必需的基本信息。假若我們想要使用一種新材料于我們的電路中，或許這新材料會(huì)引入電容，因此，我們必需知道新材料的相對(duì)電容率。如果將相對(duì)電容率高的材料放在電場(chǎng)中，場(chǎng)的強(qiáng)度會(huì)在電介質(zhì)內(nèi)有可觀的下降。這個(gè)事實(shí)常常用于增加特定電容器設(shè)計(jì)的電容。印刷線路板（printed wiring boards，簡(jiǎn)稱PWB）蝕刻的導(dǎo)體下面的一層電介質(zhì)可以用來(lái)絕緣。

電介質(zhì)也用于射頻傳輸線。在同軸電纜中，電介質(zhì)聚乙烯可以用于隔離中心的導(dǎo)體和外層的屏蔽。它也可以放在波導(dǎo)中間以形成電介質(zhì)波導(dǎo)。電介質(zhì)波導(dǎo)很少被用到，因?yàn)樗幸阎碾娊橘|(zhì)材料的介電損失對(duì)于有效傳輸電磁場(chǎng)來(lái)說(shuō)太大了，但是它們可以用于特殊應(yīng)用，例如用在濾波器中。

科學(xué)家特意地將雜質(zhì)摻入光纖內(nèi)。這樣，很容意地可以控制 εr 在橫截面的精確值。這會(huì)控制材料的反射系數(shù)，從而也控制光傳輸?shù)哪Ｊ健?摻雜光纖同時(shí)可用來(lái)形成光學(xué)放大器。