5 - 电容器中的电介质

电容器中的电介质

在两极板间插入电介质，电容增大、可承受电压受限于击穿。

介质对电容的影响

$$C={\epsilon }_r{C}_0$$

电容器两极板间充满相对介电常数为 ${\epsilon }_r$ 的电介质时，电容增大 ${\epsilon }_r$ 倍。

以平行板电容器为例（板间充满介质）：

$$C=\frac{\epsilon S}{d}={\epsilon }_0{\epsilon }_r\frac{S}{d}$$

推导：$C=\frac{Q}{U}$，插入介质后 $\vec{E}=\frac{\sigma }{{\epsilon }_0{\epsilon }_r}=\frac{{\vec{E}}_0}{{\epsilon }_r}$，$U=Ed=\frac{U_0}{{\epsilon }_r}$，故 $C={\epsilon }_r{C}_0$。

介电击穿

每种电介质能承受的最大电场强度称为介电强度（击穿场强）。超过该值时介质被击穿，失去绝缘性。

常见材料的介电强度：

材料	介电强度 (kV/mm)
空气	3
云母	100–200
陶瓷	10–20
变压器油	10–30

电容器标注有额定电压，使用时不得超过，否则可能击穿损坏。

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flashcard 插入电介质后电容变为？ ? $C={\epsilon }_r{C}_0$，增大 ${\epsilon }_r$ 倍

flashcard 平行板电容器充满介质后的电容公式？ ? 前置-介质边界条件 | 平行-电容