电介质场强介电常量-大学物理

电介质极化时出现的束缚电荷将在周围的空间（电介质内部和外部）产生附加的电场E'，称为退极化电场。根据场强叠加原理，在有电介质存在时，空间任一点的场强E是外电场E0和退极化场E'的矢量和

对于一些特殊形状（例如球和椭球等）的各向同性的均匀电介质在匀强外电场中极化时，电介质内部的E'处和外电场E0的方向相反，其后果是使总场强E比原来的外场E0减弱。总场强和退极化场E'有比例关系

比例常数χ称为电极化率，把上式代入（6—42）式，有

和

式中，εr=1+χ=E0/E，称为电介质的相对常数，它是一个没有单位的纯数，表示同样的场源在真空中产生的电场强度与在电介质产生的场强的比值。εr数值反映了电介质在外电场中极化程度的大小，它是在使用电介质中常遇到的一个重要物理量。

由式（6—45）可知，在无限大电介质中的库仑定律可以表示为

式中，ε=ε0εr，称为电介质的介电常量，表6—2是一些电介质的相对介电常数。

表6—2　一些电介质的相对介电常数(www.xing528.com)

需要指出的是，表中的εr值是静电场极化下的数值。在交变电场下，εr值是和外电场的频率有关的。

【例2】一平行板电容器两极板间充满相对介电常数为εr的电介质，极板面积为S，间距为d，求平行板电容器的电容。

解　设电容器两极板上带的自由电荷为±q0，于是两极板上的自由电荷面密度为σ=±q0/S。由场强叠加原理知，电容器两极板间的场强为

两极板间电势差为

于是平行板电容器的电容为

其中，C0为极板间不存在电介质情况下平行板电容器的电容。这个结果说明，充满电介质后电容增大了εr倍。可以证明，对于球形、柱状等其他形状的电容器也有这样的结果。这就是说，若两极板间没有电介质情况下的电容为C0，则在充满电介质情况下的电容为

C=εrC0