2.2.1 电介质的介电常数

由于极化作用，电介质表面形成了符号相反的感应电荷。此感应的束缚电荷在介质内将形成一个与外电场方向相反的电场，使外电场受到削弱。显然，介质的极化能力越强，其形成的反向电场越大。

外加电场使材料的原子或分子产生极化，从而导致电偶极矩，它增大了总的电位移通量。介质单位体积内的电偶极矩矢量和称为电极化强度，反映了介质极化对电位移通量的影响，有

在线性介质中，电极化强度与外加电场呈线性关系，即

式中，χ_e称为电极化率。由式（2-7）和式（2-8）可得

与真空中类似，电位移通量与电场强度的比值称为介质的绝对介电常数ε，即

因为介质中原子或分子在外电场作用下的运动具有一定的惯性，使得它们产生的电偶极矩矢量与外电场矢量有一定夹角，因此一般来说电位移通量与电场强度之间会有相位差，介电常数ε具有复数形式：

ε=ε′-jε″ （2-11）

使用复数介电常数可反映和之间的大小和相位关系，即(https://www.daowen.com)

式中，tanδ称为损耗正切，且

绝对介电常数与真空介电常数的比值称为相对介电常数κ，它也具有复数形式，即

将式（2-11）与式（2-14）的实部和虚部分别作比较可得

ε′=ε₀κ′

ε″=ε₀κ″ （2-15）

除真空外，任何介质的相对介电常数均大于1。工程上通常把相对介电常数κ简称为介电常数，本书中以后各章节提到的介电常数均指相对介电常数κ。表2-1列出了土壤中各种主要成分的相对介电常数。

表2-1 土壤中各种主要成分的介电常数

电介质极化的结果，是使介质内部沿电场方向出现偶极矩，在垂直于电场方向的介质表面则出现束缚电荷，二者同时出现，在没有极化时也同时消失。介质中感应偶极矩为各极化粒子（原子、分子或离子等）电矩的矢量和，它的大小由单个极化粒子电矩的大小和极化粒子的数量所决定。