25.7:

带电介质的电容器

JoVE Core
Physics
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JoVE Core Physics
Capacitor With A Dielectric
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April 30, 2023

平行板电容器由两个相隔一定距离的导电板组成。然而,在没有实际接触的情况下,在机械上很难使大板彼此平行。因此,通常在极板之间放置一个介电层,这提供了一种简单的解决方案,可以将极板固定在一起,并留出一个小间隙并增加电容器的电容。

电介质是没有自由或松散结合电子的非导电材料。当电介质放置在电场中时,偶极子沿电场的方向对齐。当介电层填充电容器极板之间的间隙时,也会发生同样的现象。偶极子对准降低了极板两端的电压,从而增加了电容。但是,费用量是守恒的。

当在板之间引入介电层时,电容总是增加,它增加的因子是介电常数。如果 C0 是初始电容,C 是引入电介质后的电容,则它们在介电常数方面相关:

“Equation1”

电容器存储的电能也受到电介质存在的影响。当空电容器中存储的能量为 U0 时,具有电介质的电容器中存储的能量 U 将减少 κ 的系数,如公式 (2) 所示:

“方程