介电常数是介质在外加电场作用下的响应程度,与电场强度有直接关系。在相同外加电场强度的情况下,介电常数越大,介质受到的极化程度越强,电位移量也越大。因此,介电常数越大则介质矢量极化越明显,电场强度越小,才能保持相同的内部电势分布。
例如,当一个电容器中填充了高介电常数的介质后,电容器的电容量会随之增大,原因是介质的介电常数比空气或真空大,这样当发生极化现象时,介质中的电负荷就可以以更大的电容顺利存储下来,从而达到增加电容量的效果。
在交流电场中,介电常数还会受到电场频率影响,介电常数通常随频率的增加而减小。这是因为在高频下,介质极化的时间很短,在该时间内极化转移的电荷是有限的,介电常数随之减小。
这种情况在无线电和通信系统中常常发生。例如,在无线电中,当射频信号通过介质时,介质对电磁波的损耗主要是介电损耗,超高频和微波频率下的介质会显示出不同的介电常数值,以及由于介质中的释放极化电荷引起的耗电,影响增益和信号损失。
不同介质的介电常数也不同,这是由于介质中分子结构、原子构型不同以及介质中化学键成键强度不同等原因造成的。以空气和整个气态分子为例,空气分子的极化基本上是准电偶极体,它只有在外部电场极强时才会产生极化,因此空气的介电常数很小,约为1.0005。我们常用的一些高分子材料,如聚乙烯或者聚氯乙烯的介电常数就要大很多,可达到2-3之间。
而对于金属等导体来说,其电介质常数为无穷大,因为在导体中,当电场作用于金属上时,即便极端微弱,金属中的自由电子也会运动,并在金属内部产生连锁反映,最终电势分布的平衡状态由于不同原子之间的晶格缺陷的存在而产生了金属去极化的状态。因此,金属在电学上不可能是电介质。
最后,介电常数还与物质的温度有关系。一般来说,温度升高会使分子振动更剧烈,分子极化程度变小,介电常数随之减小。但特殊情况也会发生,在某些情况下介电常数会随着温度的升高而增大,比如玻璃在高温下,其介电常数值随之增大。
这也是许多高频电子元器件的摆脱热诱导损耗困扰,工程师们常常会在选择介质时,权衡介电常数的大小以及介质在一定温度下的稳定程度,以满足元器件工作的要求。