電荷與電場

介電質(dielectric)

介電質是放進電容器內以使其儲存更多電荷的絕緣材料。玻璃、塑膠、陶瓷、雲母,甚至紙或空氣都可作為介電質。把這樣一片板塞進電容器的兩板之間,在同樣的電壓下它就能儲存更多電荷,所以介電質正是把大電容塞進微小元件裡的秘訣。

介電質之所以有效,是因為它的分子在電場中會極化:正負部分稍微分開,或既有的分子偶極排列整齊,於是材料產生一層層的電荷,部分抵消了兩板之間的場。這使內部的場減弱一個稱為介電常數(相對電容率)kappa 的倍數,kappa 大於 1。有了介電質,電容便升高為 C = kappa 乘以它在真空中的值:kappa = 5 的材料把電容提高為五倍。

介電質身兼兩職。除了提高電容,它還把兩板實體隔開,讓它們能極靠近而不接觸,並能在崩潰前承受強場,使電容器可耐受更高的電壓。每種材料都有它能承受的最大場,稱為介電強度;超過它,介電質就會導電、電容器就失效,這正是使火花跳過空氣的同一種崩潰。

把介電常數 kappa = 3 的塑膠片塞進電容器的兩板之間,在板間距不變下,電容變為三倍,例如從 90 pF 增為約 270 pF。

介電質部分抵消了內部的場,讓電容器每一伏特能儲存更多電荷。

介電質是絕緣體,所以沒有自由電荷穿過它;它的分子只是極化而已。但若把場推過材料的介電強度,它就會崩潰而導電,毀掉電容器。

又稱
dielectric material電介質