您当前位置:首页-数学与物理-详情

介电厚度如何影响介电常数和电容?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2022-08-24 10:02:32

你知道什么是弹性吗?我简单地告诉你。想象两根大小相同的橡胶棒,但它们是由不同类型的橡胶制成的。不同种类的橡胶有不同的弹性。想象一下,我们必须将两根杆子弯曲到相同的程度(下图):

介电厚度如何影响介电常数和电容

假设灰色橡胶比黑色橡胶更有弹性。因此,弯曲灰色杆所需要的力要比弯曲黑色杆所需要的力小(如上图右侧所示)。

而不是弯曲它们,假设你必须把它们扭曲到相同的程度。在这种情况下,在同一程度上是什么意思?如果你用双手施力扭转它们,那就意味着,举个例子,你必须用左手把杆子转90度右手也要转90度。所以,你将扭转两杆到相同的程度(即180度)。(注意:你只能将一只手旋转180度。结果是一样的。)

你用灰色杆也会比用黑色杆更容易做到这一点。

现在,想象两根橡胶棒,都是用同一种橡胶制成的,都一样长,但一根比另一根粗。较薄的橡胶棒比较厚的橡胶棒更有弹性。你将不得不用更少的力量使较细的杆扭转(或弯曲)到相同的程度。

还有另一种情况:你有两根橡胶棒,都是用同一种橡胶制成的,都一样粗,但一根比另一根长。长橡胶棒比短橡胶棒更有弹性。你将不得不用更少的力来扭转较长的杆。

所以,你可以看到橡胶棒的弹性取决于材料、长度和厚度(即横截面积):

介电厚度如何影响介电常数和电容

但是,你看,我们总是可以谈论特定数量的反义词(倒数)。例如,speed的反义词是slowness (1/v)。猎豹在速度上是世界冠军,而蜗牛在速度上是世界冠军。它的速度是115秒/米。

同样,我们可以用它的倒数来代替橡胶棒的弹性。那是多少呢?它是电阻率。不是说一根棒更有弹性,我们也可以说它的电阻更小,反之亦然(弹性更小对应电阻更大)。

你可能会问自己,这一切与电容有什么关系?一百多年前,奥利弗·海弗赛德(Oliver Heaviside)提出了“弹性”这个词,作为电容的倒数。他把电容器比喻成弹簧,这不是一个很好的比较。真正的比较是拧和解一根橡胶棒。如果你将电容器连接到电池上,那么电介质的电磁力就会发生扭曲。扭转的过程实际上是一种沿一个方向通过电介质的电流。如果你断开电容,然后连接到一个电阻,解扭的过程在介电介质中开始(储存在扭转中的能量被释放)。这实际上是一种反方向的电流。电阻的电阻越大,解扭的过程就越慢。

所以,电容器的介电,在某种意义上,是一个橡胶棒。对于电容器的电容,公式为:

介电厚度如何影响介电常数和电容

对于电容的弹性/弹性可应用倒数方程:

介电厚度如何影响介电常数和电容

如果你把它和第一个关于橡胶棒弹性的方程比较,你会发现它们是一样的。橡胶杆的长度与电介质的d相对应。我们可以不谈电容的电容,而谈电容的电阻。所以,我们不说电容/弹性,而是电阻/弹性。我们为什么要这么做?因为我们可以把同样的概念应用到电感上。

正如电容介质中的电磁力有扭转和解扭转一样,电感(铁磁)磁芯中的电磁力也有扭转和解扭转。两者的区别在于,在第一种情况下,主要作用于电力,而在第二种情况下,主要作用于磁力。

铁磁芯的电感为:

介电厚度如何影响介电常数和电容

μ (mu)称为磁导率。它对应于橡胶作为材料的电阻率。数字A是芯的横截面积,l是芯的长度。

因此,铁磁芯的弹性为:

介电厚度如何影响介电常数和电容

Oliver Heaviside并没有为电感创造一个相反的术语,就像他为电容创造了一个相反的术语一样。如果他这样做了,那么它应该和电容是一样的。

我也可以谈论关于电流通过金属流动的电阻和弹性,但我将在另一篇文章中做。这里我只想说,银和铜在电方面是最有弹性的金属,也就是说,它们传导电流的能力最好。

如你所见,电阻和弹性是电磁学的通用术语。它们可应用于导体、介质(电容器)和铁磁(电感)。

最后,我来回答你的问题介电常数与介电厚度无关。问题的另一部分已经得到了回答。
D相关下载
Z最新攻略更多+
热门文章更多+
近期大作更多+