当我们把两个带电物体放在附近时,它们之间将受到一个力。这个力可以是吸引的,也可以是排斥的,这取决于两个物体的电荷性质。两个相似的带电体相互排斥,两个不同的带电体相互吸引。作用在这两个附近物体上的力的值可以用公式表示库仑定律.
作用于附近带电物体之间的力主要取决于三个因素。
- 物体Q的电荷1和问2库仑是两个物体电荷的乘积。
- 电荷中心之间的距离,即d米。力与距离d的平方成反比。
- 放置尸体的媒介。
的作用介电常数这是第三点。研究发现,在不同的介质中,距离相近的相同带电体之间的力是不同的。从库仑定律,我们发现作用于附近带电物体之间的力与ε项成反比oεr.这一项叫做介电常数的媒介。在这里,εo被称为绝对介电常数真空和εr是相对介电常数放置尸体的媒介。
相对介电常数或介电常数
相对介电常数定义为介质的实际介电常数或绝对介电常数与真空的绝对介电常数的比值。如果介质的介电常数是ε,那么
空气的比值是1。0006。这意味着空气的相对介电常数是1.0006。作用于附近带电物体之间的静电力与介质的介电常数成反比。因此,任何介质的相对介电常数定义为作用于真空中附近带电物体之间的力与作用于介质中被相同距离隔开的相同物体之间的力的比值。
我们知道电场强度在字段的任意一点上定义为,
从这种关系中,我们可以建立电通量密度(D)在那一点上,
从电场强度和通量密度我们可以写,
很明显,这个比例电通量密度到电场强度场中某一点处的介电常数可定义为该点处介质的介电常数。
让我们来看看平行板电容器当有效板面积为A,板间距为d时,板间介电常数为ε。电荷积聚在电容器Q是通过施加电压引起的吗电容器是V。
电场强度为
通量密度为
磁通密度与电场强度的关系为
在这里,在电容的表达,人们发现电容器的电容与板间介质的介电常数成正比。
再一次,表达储存在电容器中的能量是
从这个表达式,可以得出结论储存在电容器中的能量与板间介质的介电常数成正比。
所以电容和储存在电容器中的能量两者都与介电介质的介电常数成正比。
因此,在设计电容器时,电容器所用介质的介电常数是决定电容器尺寸的一个重要参数。
绝对介电常数
我们来定义绝对介电常数。绝对介电常数或简单的介质介电常数可以定义为介质的性质,它决定了某一点的电场强度在电场中产生了多少通量密度在那一点。我们将在本文后面展示它。任何介质的绝对介电常数都可以用两项的乘积表示,一是真空绝对介电常数和介质相对介电常数。这是为了简化基于介电常数的计算。以真空的绝对介电常数作为介电常数的基值。一个介质的相对介电常数是这个介质的介电常数比真空的绝对介电常数大多少倍。
介电常数单位
绝对介电常数单位
根据库仑定律方程,我们可以把介电常数的表达式写成:
由介电常数的表达式,如上所示,可以确定介电常数的单位为
绝对介电常数的另一个单位
电容器的介电介质的电容与介电常数的关系可以表示为
由这个表达式可以得到介电常数的单位为
相对介电常数单位
由于相对介电常数是介质的绝对介电常数与真空的绝对介电常数的比值,这是一个没有单位的量。
自由空间的介电常数
自由空间的介电常数也称为真空介电常数。自由空间的介电常数为