電介質與鐵電體

相對電容率

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拿一個兩板之間只有空氣的電容器,把它充到某個電壓,記下它能存多少電荷。現在往縫隙裡塞一塊玻璃,電壓保持不變。它一下子能存好幾倍的電荷了。相對電容率就是這個「好幾倍」——和真空相比,材料把電容器能儲存的電荷放大了多少倍。

相對電容率是個沒有單位的純數,用材料的電容率除以真空電容率就得到。空氣幾乎正好是一,常見塑料大約二到三,水接近八十,而一些專門設計的陶瓷能高達幾千。只要材料極化得強,這個數就上升,因為那極化吸走了電場,讓同樣的電壓下能往板上堆更多電荷。

這之所以重要,是因為相對電容率是工程師為電容器或晶片挑選絕緣材料時最先看的那個頭條數字。一個常見的誤解是以為這個數越大越好——它確實讓你能存更多電荷,但高電容率的材料往往在更低的電壓下就被擊穿,或者隨溫度和頻率而變化。誠實地說,這個數只是一個響應的單張快照,而那響應實實在在地取決於條件。

陶瓷鈦酸鋇的相對電容率高達幾千,正因如此,一個指甲蓋大小的陶瓷電容器,能存下和一個塞滿塑料、卻笨重得多的電容器一樣多的電荷。就是這一個數字,讓小小的電容器能有這麼大的能耐。

高相對電容率,讓小小的陶瓷電容器能與大得多的塑料電容器一較高下。

相對電容率是真空值的倍數,所以沒有單位;它和電容率講的是同一回事,只是重新標度,讓真空裡的值從一算起。

又稱
relative permittivity相对介电常数