電介質與鐵電體
電介質
/ dy-uh-LEK-trik /
想象一種不讓電流穿過自己的材料——玻璃、乾木頭、塑料、電線外面那層橡膠。現在把一個很強的電場湊到它旁邊。它沒法導電流,卻並非對電場無動於衷:在它深處,電荷會微微移動,正電荷偏向一邊,負電荷偏向另一邊。這種悄無聲息的內部回應,正是它之所以成為電介質的原因。
電介質就是從「它如何回應電場」這個角度來看的絕緣體。它的電子被牢牢束縛在原子上,所以沒有穩定電流流過;但每個原子或分子在電場推動下都會稍稍被拉伸、被扭轉。這無數個微小的位移加起來,就形成了一種貫穿整塊材料的電荷排布,叫做極化,它會在材料內部部分抵消外加電場。一種材料越容易極化,它對內部電場的削弱就越強。
這之所以重要,是因為電介質是每一個電容器的核心,也是每一根電纜、每一塊晶片裡的絕緣層。一個常見的混淆是以為「電介質」和「絕緣體」是兩回事——它們其實是同一種材料,只是說法不同:「絕緣體」強調它擋住電流,「電介質」強調它會極化。要誠實地補一句:沒有哪種電介質是完美的;把電場加得足夠猛,連玻璃也會突然導電、被擊穿。
在電容器的兩塊金屬板之間塞進一片塑料,這片塑料——一種電介質——能讓器件在相同電壓下儲存好幾倍的電荷,因為塑料的極化吸收了一部分電場。這正是為什麼電容器裡的絕緣材料要被如此精心挑選。
電介質擋住電流,卻悄悄極化,讓電容器儲存更多電荷。
每一種電介質都是絕緣體,但「電介質」這個詞專門用在我們關心它在電場中如何極化的時候——而不只是它能擋住電流。
又稱
另見