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介電質和電容

快捷方式: 差异相似杰卡德相似系数参考

介電質和電容之间的区别

介電質 vs. 電容

介電質(dielectric)是一種可被電極化的絕緣體。假設將介電質置入外電場,則束縛於其原子或分子的束縛電荷不會流過介電質,只會從原本位置移動微小距離,即正電荷朝著電場方向稍微遷移位置,而負電荷朝著反方向稍微遷移位置。這會造成介電質電極化,從而在介電質內部產生反抗電場,減弱整個介電質內部的電場。假若介電質是由弱鍵結的分子構成,則這些分子不但會被電極化,也會改變取向,試著將自己的對稱軸與電場對齊。 介電質通常指的是可被高度電極化的物質。在原子與分子層次,極化性可以用來衡量微觀的電極化性質,從極化性可以理論計算出介電質的電極化率和電容率,兩個巨觀的電極化性質。或者,可以直接從實驗測量出介電質的電極化率和電容率。假若置入了具有高電容率的介電質,則平行板電容器的電容會大幅增加,儲存於兩塊金屬平行板的正負電荷也會增加 。 介電質的用途相當廣泛。介電質的電傳導能力很低,再加上具備有很好的(dielectric strength)性質,就可以用來製造電絕緣體。另外介電質可被高度電極化,是優良的電容器材料。對於介電性質的研究,涉及了物質內部電能和磁能的儲存與耗散。用於解釋電子學、光學和固態物理的各種各樣現象,這研究極端重要。 回應麥可·法拉第的請求,英國科學家威廉·暉巍(William Whewell)命名所有可被電極化的絕緣體為介電質。. 在電路學裡,給定電壓,電容器儲存電荷的能力,稱為電容(capacitance),標記為C。採用國際單位制,電容的單位是法拉(farad),標記為F。電路圖中多半以C開頭標示電容,例:C01、C02、C03、C100等。 平行板電容器是一種簡單的電容器,是由互相平行、以空間或介電質隔離的兩片薄板導體構成。假設這兩片導板分別載有負電荷與正電荷,所載有的電荷量分別為-Q\,\!、+Q\,\!,兩片導板之間的電位差為V,則這電容器的電容C為 1法拉等於1庫侖每伏特,即電容為1法拉的電容器,在正常操作範圍內,每增加1伏特的電位差可以多儲存1庫侖的電荷。 電容器所儲存的能量等於充電所做的功。思考前述平行板電容器,搬移微小電荷元素\mathrmq從帶負電薄板到帶正電薄板,每對抗1伏特的電位差,需要做功\mathrmW: 將這方程式積分,可以得到儲存於電容器的能量。從尚未充電的電容器(q.

之间介電質和電容相似

介電質和電容有(在联盟百科)10共同点: 偶極子卷积定理光学真空电容率电容器相对电容率自由空間電場電極化電極化率

偶極子

在電磁學裏,有兩種偶極子(dipole):電偶極子是兩個分隔一段距離,電量相等,正負相反的電荷。磁偶極子是一圈封閉循環的電流,例如一個有常定電流運行的線圈,稱為載流迴路。偶極子的性質可以用它的偶極矩描述。 電偶極矩(\mathbf)由負電荷指向正電荷,大小等於正電荷量乘以正負電荷之間的距離。磁偶極矩(\mathbf)的方向,根據右手法則,是大拇指從載流迴路的平面指出的方向,而其它手指則指向電流運行方向,磁偶極矩的大小等於電流乘以線圈面積。 除了載流迴路以外,電子和許多基本粒子都擁有磁偶極矩。它們都會產生磁場,與一個非常小的載流迴路產生的磁場完全相同。但是,現時大多數的科學觀點認為這個磁偶極矩是電子的自然性質,而非由載流迴路生成。 永久磁鐵的磁偶極矩來自於電子內稟的磁偶極矩。長條形的永久磁鐵稱為條形磁鐵,其兩端稱為指北極和指南極,其磁偶極矩的方向是由指南極朝向指北極。這常規與地球的磁偶極矩恰巧相反:地球的磁偶極矩的方向是從地球的地磁北極指向地磁南極。地磁北極位於北極附近,實際上是指南極,會吸引磁鐵的指北極;而地磁南極位於南極附近,實際上是指北極,會吸引磁鐵的指南極。羅盤磁針的指北極會指向地磁北極;條形磁鐵可以當作羅盤使用,條形磁鐵的指北極會指向地磁北極。 根據當前的觀察結果,磁偶極子產生的機制只有兩種,載流迴路和量子力學自旋。科學家從未在實驗裏找到任何磁單極子存在的證據。.

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卷积定理

卷积定理指出,函数卷积的傅里叶变换是函数傅里叶变换的乘积。即一个域中的卷积对应于另一个域中的乘积,例如时域中的卷积对应于频域中的乘积。 其中\mathcal(f)表示f 的傅里叶变换。下面这种形式也成立: 借由傅里叶逆变换\mathcal^,也可以写成 注意以上的写法只对特定形式定义的变换正确,变换可能由其它方式正规化,使得上面的关系式中出现其它的常数因子。 这一定理对拉普拉斯变换、双边拉普拉斯变换、Z变换、Mellin变换和Hartley变换(参见Mellin inversion theorem)等各种傅里叶变换的变体同样成立。在调和分析中还可以推广到在局部紧致的阿贝尔群上定义的傅里叶变换。 利用卷积定理可以简化卷积的运算量。对于长度为n的序列,按照卷积的定义进行计算,需要做2n-1组对位乘法,其计算复杂度为\mathcal(n^2);而利用傅里叶变换将序列变换到频域上后,只需要一组对位乘法,利用傅里叶变换的快速算法之后,总的计算复杂度为\mathcal(n\log n)。这一结果可以在快速乘法计算中得到应用。.

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光学

光學(Optics),是物理學的分支,主要是研究光的現象、性質與應用,包括光與物質之間的相互作用、光學儀器的製作。光學通常研究紅外線、紫外線及可見光的物理行為。因為光是電磁波,其它形式的電磁輻射,例如X射線、微波、電磁輻射及無線電波等等也具有類似光的特性。英文術語「optics」源自古希臘字「ὀπτική」,意為名詞「看見」、「視見」。 大多數常見的光學現象都可以用古典電动力學理論來說明。但是,通常這全套理論很難實際應用,必需先假定簡單模型。幾何光學的模型最為容易使用。它試圖將光當作射線(光線),能夠直線移動,並且在遇到不同介質時會改變方向;它能夠解釋像直線傳播、反射、折射等等很多光線現象。物理光學的模型比較精密,它把光當作是傳播於介質的波動(光波)。除了反射、折射以外,它還能夠以波性質來解釋向前傳播、干涉、偏振等等光學現象。幾何光學不能解釋這些比較複雜的光學現象。在歷史上,光的射線模形首先被發展完善,然後才是光的波動模形.

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真空电容率

真空电容率,又称为真空介电系数,或電常數,是一个常见於电磁学的物理常数,符号为\epsilon_0\,\!。在国际单位制裏,真空电容率的數值为: 真空電容率\epsilon_0\,\!可以用公式定義為 其中,c_0\,\!是光波傳播於真空的光速,\mu_0\,\!是真空磁導率。 採用國際單位制,光速的數值定義為 299\ 792\ 458\,\!公尺/秒,真空磁導率的數值定義為 4\pi\times 10^\,\! 亨利/公尺。因此,\epsilon_0\,\!的數值也是個定義值。但是,由於\pi\,\!是個無理數;所以,\epsilon_0\,\!只能近似為 這些數值都可以在2006 CODATA報告裏找到。 真空電容率出現於電位移\mathbf\,\!的定義式: 其中,\mathbf\,\!是電場,\mathbf\,\!是電介質的經典電極化強度。 學術界常遇到一個錯誤的觀點,就是認為真空電容率\epsilon_0\,\!是一個可實現真空的一個物理性質。正確的觀點應該為,\epsilon_0\,\!是一個度量系統常數,是由國際公約發表和定義而產生的結果。\epsilon_0\,\!的定義值是由光波在參考系統的光速或基準(benchmark)光速的衍生而得到的數值。這參考系統稱為自由空間,被用為在其它各種介質的測量結果的比較基線。可實現真空,像外太空、超高真空(ultra high vacuum)、量子色動真空(QCD vacuum)、量子真空(quantum vacuum)等等,它們的物理性質都只是實驗和理論問題,應與\epsilon_0\,\!分題而論。\epsilon_0\,\!的含義和數值是一個度量衡學(metrology)問題,而不是關於可實現真空的問題。為了避免產生混淆,許多標準組織現在都傾向於採用電常數為\epsilon_0\,\!的名稱。.

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电容器

電容器(Capacitor)是兩金屬板之間存在絕緣介質的一种电路元件。其單位為法拉,符号为F。電容器利用二個導體之間的電場來儲存能量,二導體所帶的電荷大小相等,但符號相反。.

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相对电容率

在电磁学裏,相对电容率,又稱為相對介電常數,定义为电容率与真空电容率的比例∶ 其中,\epsilon_ 是电介质的相对电容率,\epsilon 是电介质的电容率,\epsilon_ 是真空电容率。 對於線性电介质,電極化強度 \mathbf\,\! 與電場 \mathbf\,\! 的關係方程式為: 其中,\chi_e\,\! 是电極化率。 電位移 \mathbf\,\! 的定義涉及電場和電極化強度: 這公式又可寫為 電位移與電場成正比。所以,相对电容率与电极化率 \chi_e 有以下的关系:.

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自由空間

在經典物理裏,自由空間(free space)是電磁理論的一種概念,指的是一種理論的完美真空,不含有任何物質的真空。有時候,自由空間又稱為自由空間真空,或經典真空。自由空間可以恰當地被視為一種參考介質 許多國際單位制的單位,像安培或公尺,其定義都是建立於以自由空間為參考介質的測量值。由於實驗室所使用的參考介質並不是自由空間,實驗室得到的測量值必須經過修正,才能成為以自由空間為參考介質的測量值。.

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電場

電場是存在于电荷周围能传递电荷与电荷之间相互作用的物理场。在电荷周围总有电场存在;同时电场对场中其他电荷发生力的作用。观察者相对于电荷静止时所观察到的场称为静电场。如果电荷相对于观察者运动,则除静电场外,还有磁场出现。除了电荷以外,隨著時間流易而变化的磁场也可以生成电场,這種電場叫做涡旋电场或感应电场。迈克尔·法拉第最先提出電場的概念。.

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電極化

在经典电磁学裏,當給電介質施加一個電場時,由於電介質內部正負電荷的相對位移,會產生電偶極子,這現象稱為電極化(electric polarization)。施加的電場可能是外電場,也可能是嵌入電介質內部的自由電荷所產生的電場。因為電極化而產生的電偶極子稱為“感應電偶極子”,其電偶極矩稱為“感應電偶極矩”。 電極化強度又稱為「電極化矢量」,定義為電介質內的電偶極矩密度,也就是單位體積的電偶極矩。這定義所指的電偶極矩包括永久電偶極矩和感應電偶極矩。它的國際單位制度量單位是庫侖每平方米(coulomb/m2),表示为矢量 P。McGraw Hill Encyclopaedia of Physics (2nd Edition), C.B. Parker, 1994, ISBN 0-07-051400-3.

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電極化率

在電磁學裏,電介質因響應外電場的施加而極化的程度,可以用電極化率(electric susceptibility,\chi_e )來衡量。電極化率又可以用來計算物質的電容率。因此,電極化率會影響這物質內各種其它可能發生的現象,像電容器的電容、光波傳播於物質內部的光速等等。 對於均向性、線性、均勻的電介質,電極化率定義為 其中,\mathbf 是電場,\mathbf 是電極化強度,\varepsilon_0 是電常數。 由於電位移 \mathbf 定義為 所以,電位移與電場成正比: 其中,\varepsilon 是電容率。 定義相對電容率 \varepsilon_ 為電容率與電常數的比例: 那麼,一個電介質的電極化率與相對電容率的關係式為 在自由空間裏, 假若,電介質是各向异性的,則電極化率是一個二階張量。.

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上面的列表回答下列问题

介電質和電容之间的比较

介電質有47个关系,而電容有48个。由于它们的共同之处10,杰卡德指数为10.53% = 10 / (47 + 48)。

参考

本文介绍介電質和電容之间的关系。要访问该信息提取每篇文章,请访问:

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