2.3  土壤介电特性

土壤的宏观电磁特性可用三个基本参数来描述：介电常数ε、磁导率μ和直流电导率σ。在固定的电磁场条件下土壤电磁特性与频率的关系可用复数介电常数和复数磁导率来表示：

式中，ε、ε′、ε″分别为土壤的绝对复介电常数及其实部和虚部，它们的单位是A·s/V·m；μ、μ′、μ″分别为土壤的绝对复磁导率及其实部与虚部，它们的单位是V·s/A·m。

若将土壤的介电常数和磁导率分别用真空介电常数ε₀和真空磁导率μ₀进行归一化表示，可定义相对介电常数（以后均简称介电常数）和相对磁导率（以后均简称磁导率）：

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式中，κ、κ′、κ″、μ_r、μ_r′、μ″_r均为无量纲物理参数。土壤电导率σ与恒定外电场下土壤中的直流电流有关。因为由介质的极化和电导率引起的介质损耗总是同时出现并一起被测量，所以通常将它们合在一起考虑，这样可以定义等效虚介电常数为

式中，σ为土壤的电导率，单位是S/m；ω为外电场的角频率，单位是rad/s。这样土壤的等效复介电常数就变为

上式中虚部与实部的比值称为介质的损耗正切：