一、電介質的概述

　　電工中一般認為電阻率超過10歐/厘米的物質便歸于電介質。電介質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，因此這些粒子的電荷為束縛電荷。在外電場作用下，這些電荷也只能在微觀范圍內移動，產生極化。在靜電場中，電介質內部可以存在電場，這是電介質與導體的基本區(qū)別。不導電的物質，如空氣、玻璃、云母片、膠木等。
　　電介質包括氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)等范圍廣泛的物質。固態(tài)電介質包括晶態(tài)電介質和非晶態(tài)電介質兩大類，后者包括玻璃、樹脂和高分子聚合物等，是良好的絕緣材料。凡在外電場作用下產生宏觀上不等于零的電偶極矩，因而形成宏觀束縛電荷的現(xiàn)象稱為電極化，能產生電極化現(xiàn)象的物質統(tǒng)稱為電介質。電介質的電阻率一般都很高，被稱為絕緣體。有些電介質的電阻率并不很高，不能稱為絕緣體，但由于能發(fā)生極化過程，也歸入電介質。
通常情形下電介質中的正、負電荷互相抵消，宏觀上不表現(xiàn)出電性，但在外電場作用下可產生如下3種類型的變化：
1.原子核外的電子云分布 產生畸變，從而產生不等于零的電偶極矩，稱為畸變極化；
2.原來正、負電中心重合的分子，在外電場作用下正、負電中心彼此分離，稱為位移極化；
3.具有固有電偶極矩的分子原來的取向是混亂的，宏觀上電偶極矩總和等于零，在外電場作用下，各個電偶極子趨向于一致的排列，從而宏觀電偶極矩不等于零，稱為轉向極化。
　　應用于顯示的液晶，在靜電效應的應用和防護方面的材料，可以用于隱形技術方面的微波電介質材料，以及作為結構材料應用的電介質。

二、電介質的極化

　　電介質中電偶極矩的矢量和不為零的現(xiàn)象。電介質可分為兩類：一類是非極性電介質（常態(tài)下介質內分子的正負電荷的平均位置重合），另一類是極性電介質(常態(tài)下介質內分子的正負電荷的平均位置不重合)。在無外電場作用時，非極性電介質分子的等效電偶極矩為零；極性電介質分子由于排列雜亂無章，其等效電偶極矩的矢量和亦為零。在有外電場作用時，非極性電介質分子的正負電荷平均位置相對位移，極性電介質分子的電偶極矩發(fā)生轉向。這樣，都將出現(xiàn)極化現(xiàn)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(jù)實驗，許多電介質的電極化強度P與電場強度E成正比,即

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

　　或表示為電介質的本構方程D=εE式中ε為電介質的介電常數(shù)。根據(jù)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。在時變電磁場中,電位移的時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、電介質的應用

　　在電工技術中，電介質主要用作為電氣絕緣材料，故電介質亦稱為電絕緣材料。隨著科學技術的發(fā)展，發(fā)現(xiàn)一些電介質具有與極化過程有關的特殊性能。如不具有對稱中心的晶體電介質，在機械力的作用下能產生極化，即壓電性；不具有對稱中心，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的方向而改變，它的極化強度與外施電場的關系曲線與鐵磁材料的磁化強度與磁場的關系曲線極為相似，即具有電滯曲線(鐵電性)。具有壓電性、熱釋電性、鐵電性的材料分別稱為壓電材料、熱釋電材料、鐵電材料。這些具有特殊性能的材料統(tǒng)稱為功能材料。它是電介質的一個重要組成部分。可用作機械、熱、聲、光、電之間的轉換，在國防、探測、通信等領域具有極為重要的用途。

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