一、電介質(zhì)的概述

　　電工中一般認為電阻率超過(guò)10歐/厘米的物質(zhì)便歸于電介質(zhì)。電介質(zhì)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(zhù)，因此這些粒子的電荷為束縛電荷。在外電場(chǎng)作用下，這些電荷也只能在微觀(guān)范圍內移動(dòng)，產(chǎn)生極化。在靜電場(chǎng)中，電介質(zhì)內部可以存在電場(chǎng)，這是電介質(zhì)與導體的基本區別。不導電的物質(zhì)，如空氣、玻璃、云母片、膠木等。
　　電介質(zhì)包括氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)等范圍廣泛的物質(zhì)。固態(tài)電介質(zhì)包括晶態(tài)電介質(zhì)和非晶態(tài)電介質(zhì)兩大類(lèi)，后者包括玻璃、樹(shù)脂和高分子聚合物等，是良好的絕緣材料。凡在外電場(chǎng)作用下產(chǎn)生宏觀(guān)上不等于零的電偶極矩，因而形成宏觀(guān)束縛電荷的現象稱(chēng)為電極化，能產(chǎn)生電極化現象的物質(zhì)統稱(chēng)為電介質(zhì)。電介質(zhì)的電阻率一般都很高，被稱(chēng)為絕緣體。有些電介質(zhì)的電阻率并不很高，不能稱(chēng)為絕緣體，但由于能發(fā)生極化過(guò)程，也歸入電介質(zhì)。
通常情形下電介質(zhì)中的正、負電荷互相抵消，宏觀(guān)上不表現出電性，但在外電場(chǎng)作用下可產(chǎn)生如下3種類(lèi)型的變化：
1.原子核外的電子云分布 產(chǎn)生畸變，從而產(chǎn)生不等于零的電偶極矩，稱(chēng)為畸變極化；
2.原來(lái)正、負電中心重合的分子，在外電場(chǎng)作用下正、負電中心彼此分離，稱(chēng)為位移極化；
3.具有固有電偶極矩的分子原來(lái)的取向是混亂的，宏觀(guān)上電偶極矩總和等于零，在外電場(chǎng)作用下，各個(gè)電偶極子趨向于一致的排列，從而宏觀(guān)電偶極矩不等于零，稱(chēng)為轉向極化。
　　應用于顯示的液晶，在靜電效應的應用和防護方面的材料，可以用于隱形技術(shù)方面的微波電介質(zhì)材料，以及作為結構材料應用的電介質(zhì)。

二、電介質(zhì)的極化

　　電介質(zhì)中電偶極矩的矢量和不為零的現象。電介質(zhì)可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是非極性電介質(zhì)（常態(tài)下介質(zhì)內分子的正負電荷的平均位置重合），另一類(lèi)是極性電介質(zhì)(常態(tài)下介質(zhì)內分子的正負電荷的平均位置不重合)。在無(wú)外電場(chǎng)作用時(shí)，非極性電介質(zhì)分子的等效電偶極矩為零；極性電介質(zhì)分子由于排列雜亂無(wú)章，其等效電偶極矩的矢量和亦為零。在有外電場(chǎng)作用時(shí)，非極性電介質(zhì)分子的正負電荷平均位置相對位移，極性電介質(zhì)分子的電偶極矩發(fā)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，即它是矢量,其單位在國際單位制中是庫侖/米2。根據實(shí)驗，許多電介質(zhì)的電極化強度P與電場(chǎng)強度E成正比,即

　　式中ε0為真空介電常數；χ為電極化率,對于各向同性電介質(zhì)為一標量，對于各向異性電介質(zhì)為一張量。
　　某些電介質(zhì)中偶極分子間作用很強,無(wú)外電場(chǎng)時(shí),在小體積內分子互相平行排列，形成有宏觀(guān)偶極矩的電疇。這種無(wú)外電場(chǎng)時(shí)電疇內部分子已出現極化的現象稱(chēng)為自發(fā)極化。熱釋電材料、鐵電材料均有自發(fā)極化。當然，這類(lèi)有電疇結構的電介質(zhì),由于電疇之間的排列無(wú)序,故無(wú)外電場(chǎng)時(shí)，整體上也不顯示出極化。電場(chǎng)強度乘以真空介電常數并與電極化強度相加之合成矢量，即為電位移D

　　或表示為電介質(zhì)的本構方程D=εE式中ε為電介質(zhì)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(fā)出的。束縛電荷雖然可能影響D的分布,但不會(huì )發(fā)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(shí)變電磁場(chǎng)中,電位移的時(shí)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)。

三、電介質(zhì)的應用

　　在電工技術(shù)中，電介質(zhì)主要用作為電氣絕緣材料，故電介質(zhì)亦稱(chēng)為電絕緣材料。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，發(fā)現一些電介質(zhì)具有與極化過(guò)程有關(guān)的特殊性能。如不具有對稱(chēng)中心的晶體電介質(zhì)，在機械力的作用下能產(chǎn)生極化，即壓電性；不具有對稱(chēng)中心，而具有與其他方向不同的唯一的極軸晶體存在自發(fā)極化，當溫度變化能引起極化，即具有熱釋電性；當自發(fā)極化偶極矩能隨外施電場(chǎng)的方向而改變，它的極化強度與外施電場(chǎng)的關(guān)系曲線(xiàn)與鐵磁材料的磁化強度與磁場(chǎng)的關(guān)系曲線(xiàn)極為相似，即具有電滯曲線(xiàn)(鐵電性)。具有壓電性、熱釋電性、鐵電性的材料分別稱(chēng)為壓電材料、熱釋電材料、鐵電材料。這些具有特殊性能的材料統稱(chēng)為功能材料。它是電介質(zhì)的一個(gè)重要組成部分?？捎米鳈C械、熱、聲、光、電之間的轉換，在國防、探測、通信等領(lǐng)域具有極為重要的用途。

---