介電常數(shù)介質(zhì)損耗實驗原理與核心測量方法

介電常數(shù)介質(zhì)損耗實驗原理與核心測量方法

1. 基本原理

· 介電常數(shù)：表征材料在電場中儲存電能的能力，定義為材料電容（C）與真空電容（C?）的比值，即 ε = C/C?。在交變電場中，介電常數(shù)通常表示為復(fù)數(shù)形式 *ε = ε' - jε''**，其中實部 ε' 為靜態(tài)介電常數(shù)，虛部 ε'' 與介質(zhì)損耗相關(guān)。

· 介質(zhì)損耗：反映材料在電場中因極化弛豫、電導(dǎo)等機(jī)制產(chǎn)生的能量損耗，定義為 tanδ = ε''/ε'，對應(yīng)功率因數(shù)的正切值。

2. 主流測量方法

· 電容法（常用）：通過測量樣品電容（C）和等效并聯(lián)電阻（Rp），計算得到：
ε' = C·d/(A·ε?)，tanδ = 1/(2πf·C·Rp)
（d 為樣品厚度，A 為電極面積，f 為測量頻率）。

· 阻抗分析法：利用阻抗分析儀（如 Keysight E4990A、Concept 80 等）直接測量復(fù)數(shù)阻抗（Z*）或?qū)Ъ{（Y*），覆蓋 10?2 Hz~10? Hz 寬頻范圍。

· 諧振法：適用于高頻（微波段）測量，通過樣品對諧振腔頻率和品質(zhì)因數(shù)的影響計算介電參數(shù)。

· 電橋法：傳統(tǒng)低頻測量（如西林電橋），適合低損耗材料的高精度測量。