介電常數(shù)”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(zhì)或絕緣材料電性能的一個重要數(shù)據(jù),常用ε表示。它是指在同一電容器中用同一物質(zhì)為電介質(zhì)和真空時的電容的比值,表示電介質(zhì)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(shù)愈小絕緣性愈好??諝夂?/span>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(guān)。
2.介電常數(shù)是物質(zhì)相對于真空來說增加電容器電容能力的度量。介電常數(shù)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(shù)是溶劑的一個重要性質(zhì),它表征溶劑對溶質(zhì)分子溶劑化以及隔開離子的能力。介電常數(shù)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(shù)用ε表示,一些常用溶劑的介電常數(shù)上文中已有提到。
電常數(shù)的測量方法:
相對介電常數(shù)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(zhì)后測得電容Cx。然后相對介電常數(shù)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(gòu)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(zhì)的介電常數(shù)和頻率相關(guān),通常稱為介電系數(shù)。
目前測量介電常數(shù)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(shù)以及測量得到的導納推出介電常數(shù)的一種方法。為了測量導納,通常用并聯(lián)諧振回路測出Q值(品質(zhì)因數(shù))和頻率,進而推出介電常數(shù)。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(wǎng)絡(luò)法的一種,是將介質(zhì)置入測試系統(tǒng)適當位置作為單端口或雙端口網(wǎng)絡(luò)。雙端口情況下,通過測量網(wǎng)絡(luò)的s參數(shù)來得到微波的電磁參數(shù)。同時測量傳輸系數(shù)或者反射系數(shù)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(yīng),聯(lián)立方程組就能夠求出相對介電常數(shù)。
3、諧振法:
諧振法是將樣品作為諧振結(jié)構(gòu)的一部分來測量介電常數(shù)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(shù),改變樣品數(shù)據(jù)和頻率來得到介電常數(shù)的數(shù)值。