电介质与铁电体

电介质

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想象一种不让电流穿过自己的材料——玻璃、干木头、塑料、电线外面那层橡胶。现在把一个很强的电场凑到它旁边。它没法导电流,却并非对电场无动于衷:在它深处,电荷会微微移动,正电荷偏向一边,负电荷偏向另一边。这种悄无声息的内部回应,正是它之所以成为电介质的原因。

电介质就是从“它如何回应电场”这个角度来看的绝缘体。它的电子被牢牢束缚在原子上,所以没有稳定电流流过;但每个原子或分子在电场推动下都会稍稍被拉伸、被扭转。这无数个微小的位移加起来,就形成了一种贯穿整块材料的电荷排布,叫做极化,它会在材料内部部分抵消外加电场。一种材料越容易极化,它对内部电场的削弱就越强。

这之所以重要,是因为电介质是每一个电容器的核心,也是每一根电缆、每一块芯片里的绝缘层。一个常见的混淆是以为“电介质”和“绝缘体”是两回事——它们其实是同一种材料,只是说法不同:“绝缘体”强调它挡住电流,“电介质”强调它会极化。要诚实地补一句:没有哪种电介质是完美的;把电场加得足够猛,连玻璃也会突然导电、被击穿。

在电容器的两块金属板之间塞进一片塑料,这片塑料——一种电介质——能让器件在相同电压下储存好几倍的电荷,因为塑料的极化吸收了一部分电场。这正是为什么电容器里的绝缘材料要被如此精心挑选。

电介质挡住电流,却悄悄极化,让电容器储存更多电荷。

每一种电介质都是绝缘体,但“电介质”这个词专门用在我们关心它在电场中如何极化的时候——而不只是它能挡住电流。

又称
insulator (in this context)电介质