世界經濟預測

[拼音]：dianjiezhi

[英文]：dielectric

電工中一般認為電阻率超過 1014歐釐米的物質便歸於電介質。電介質的帶電粒子是被原子、分子的內力或分子間的力緊密束縛著，因此這些粒子的電荷為束縛電荷。在外電場作用下，這些電荷也只能在微觀範圍內移動，產生極化。在靜電場中，電介質內部可以存在電場，這是電介質與導體的基本區別。電工中常用電介質有：

氣體電介質有空氣、氫、六氟化硫 (SF6)，

液體電介質有變壓器油、石油、純水，

固體電介質有云母、瓷、橡膠、紙、聚苯乙烯。

電偶極子

電介質處於外加電場中時，會出現電偶極子。電偶極子是指相距很近但有一距離的兩個符號相反而量值相等的電荷。例如將氫原子放在一個由某外電源提供的電場中，若外電場為零，常態下電荷分佈是球對稱的，正負電荷的平均位置重合，不形成電偶極子。若有外電場時，電場將負電荷向下拉，將正電荷向上推，正電荷與負電荷的平均位置不再重合，將形成電偶極子(見圖)。

電偶極子在它的周圍要產生電場。其特徵可用它的電偶極矩

p

表示，

p

＝q

d

。這裡q是每個電荷的電量（絕對值）;d 的量值等於兩電荷間距離，其方向規定由負電荷指向正電荷。

極化

電介質中電偶極矩的向量和不為零的現象。電介質可分為兩類：一類是非極性電介質（常態下介質內分子的正負電荷的平均位置重合），另一類是極性電介質(常態下介質內分子的正負電荷的平均位置不重合)。在無外電場作用時，非極性電介質分子的等效電偶極矩為零；極性電介質分子由於排列雜亂無章，其等效電偶極矩的向量和亦為零。在有外電場作用時，非極性電介質分子的正負電荷平均位置相對位移，極性電介質分子的電偶極矩發生轉向。這樣，都將出現極化現象。極化的程度，可用電極化強度

P

表示。

P

為每單位體積內的電偶極矩，即

它是向量，其單位在國際單位制中是庫侖／米2。根據實驗，許多電介質的電極化強度

P

與電場強度

E

成正比，即

P

＝χε0

E

式中ε0為真空介電常數；χ為電極化率，對於各向同性電介質為一標量，對於各向異性電介質為一張量。

某些電介質中偶極分子間作用很強，無外電場時，在小體積內分子互相平行排列，形成有巨集觀偶極矩的電疇。這種無外電場時電疇內部分子已出現極化的現象稱為自發極化。熱釋電材料、鐵電材料均有自發極化。當然，這類有電疇結構的電介質，由於電疇之間的排列無序，故無外電場時，整體上也不顯示出極化。

電位移

電場強度乘以真空介電常數並與電極化強度相加之合成向量，即為電位移

D

D

=ε0

E

+

P

或表示為電介質的本構方程

D

=ε

E

式中ε為電介質的介電常數。根據高斯通量定理

這表明電位移

D

的通量是由自由電荷qf發出的。束縛電荷雖然可能影響

D

的分佈，但不會發出

D

的通量。在有些情況下使用該式更加方便，因為該式等號右端項中不包含束縛電荷。在時變電磁場中，電位移的時間變化率就是位移電流密度。電位移的單位在國際單位制中為庫侖／米2(C/m2)。

應用

在電工技術中，電介質主要用作為電氣絕緣材料，故電介質亦稱為電絕緣材料。隨著科學技術的發展，發現一些電介質具有與極化過程有關的特殊效能。如不具有對稱中心的晶體電介質，在機械力的作用下能產生極化，即壓電性；不具有對稱中心，而具有與其他方向不同的唯一的極軸晶體存在自發極化，當溫度變化能引起極化，即具有熱釋電性；當自發極化偶極矩能隨外施電場的方向而改變，它的極化強度與外施電場的關係曲線與鐵磁材料的磁化強度與磁場的關係曲線極為相似，即具有電滯曲線(鐵電性)。具有壓電性、熱釋電性、鐵電性的材料分別稱為壓電材料、熱釋電材料、鐵電材料。這些具有特殊效能的材料統稱為功能材料。它是電介質的一個重要組成部分。可用作機械、熱、聲、光、電之間的轉換，在國防、探測、通訊等領域具有極為重要的用途。

參考書目

E.M.珀塞爾著，南開大學物理系譯：《電磁學》，科學出版社， 北京，1979。(E.M.Pucell， Electricity and Magnetism，BerkeleyPhysicsCourse，Vol.2， McGraw-Hill，New York，1965.)