εr=εs/ε0
其中εs指介質的靜電介電常數,ε0指真空介電常數。這裏的自由空間介電常數是通過麥克斯韋方程由電場強度E和導電通量密度D導出的。真空中的(自由空間)介電常數ε為ε0,因此介電常數為1(ε0為基本尺寸)。
電介質通常是絕緣體。例子包括瓷器(陶器)、雲母、玻璃、塑料和各種金屬氧化物。壹些液體和氣體可以用作良好的電介質材料。幹燥空氣是壹種良好的電介質,用於可變電容器和某些類型的傳輸線。如果蒸餾水不含雜質,它是壹種良好的電介質,其相對介電常數約為80。
電介質具有使空間大於或小於實際尺寸的特性。例如,當壹種電介質材料被放在兩個電荷之間時,它會減少作用在它們之間的力,就好像它們被移開了壹樣。當電磁波穿過電介質時,其速度會降低,使其表現為波長更短。
從電學的角度來看,介電常數是壹種物質在靜電通量線上集中程度的量度。更準確地說,它是施加靜電場時絕緣體中儲存的電能相對於真空(其介電常數為1)的比值。這樣,介電常數也就變成了靜態介電系數(也稱為介電常數)。
相對介電常數εr可用靜電場按以下方法測量:首先,當電容器的兩極板間有空氣時,測試電容器的電容C0。然後,通過使用電容器板之間的相同距離,但是在板之間添加電介質,獲得電容器Cx。相對介電常數可以通過以下公式計算:
εr=Cx/C0
對於時變電磁場,物質的介電常數與頻率有關,通常稱為介電系數。
至於如何從麥克斯韋方程導出介電常數,這裏就不好寫了。復雜物質的介電常數也很復雜,包括各向異性介電常數和左手介質等。這些在電磁學裏都有研究,但我在這裏暫時解釋不清楚。妳需要有很好的數學基礎和高級電磁場的基礎,向量場的知識也是必須的。我給妳介紹壹本書,哈靈頓的時代。