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  • 1 # 使用者114639041767

    本質上是因為電介質有極化的性質。不是因為對電子運動的阻礙。說是與“透過電場的能力”有關,有些道理但也不準確。

    極化就是絕緣體在外電場的作用下出現電極矩的行為,具體表現為絕緣體相反兩側的表面產生束縛電荷。這些束縛電荷產生的電場可以抵消一部分外電場。

    舉個簡單的例子:

    先想象一個真空電容器,極板上加電壓以後,自由電荷開始在極板上積累,這些電荷會在極板之間產生一個電勢差,這個電勢差和電源產生的電動勢方向相反,當它們達到平衡時,電荷不再積累,此時你就可以算出電容器的容量,並定義一個“真空電容率” 。

    然後你在極板之間插入電介質並開始充電。在極板上的自由電荷產生的電場中,電介質開始極化,靠近極板的表面出現了束縛電荷。這些束縛電荷的符號與極板上的電荷總是相反的,因此它們會遮蔽掉一部分自由電荷產生的電場,使極板間的電勢差降低。由於電介質的作用,使用同樣的電動勢,可以在極板上累積更多的電荷,電容器的電容變大了。然而和真空電容器相比,除了增加了電介質,其他部分都沒有變化,所以可以把電容的增加歸結為更大的電容率 ,它是真空電容率 的 倍。這個 是個無量綱常數,我們就管它叫介電常數。按這個定義,真空介電常數就是1。

    更簡潔解釋是麥克斯韋方程組的第一條,高斯定理:

    這裡的 指的是自由電荷密度,在上面的例子裡就是極板上電荷的密度。

    是極化強度,就是束縛電荷產生的電偶極矩的密度。電容器中,電場引起的極化方向與自由電荷產生的電場的方向是相同的,因此產生相同的電位移場(相同的自由電荷),需要的電場變小了。

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