介电常数和磁导率

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介绍

介电常数和磁导率是放置在电场或磁场中的每种材料的两个属性。虽然这两个属性在某种程度上相互关联，但它们之间的差异非常明显。介电常数主要作用于电场的形成，而磁导率则作用于磁场的形成。简单来说，两者都是测量电磁的量，其中介电常数与材料的极化有关，而磁导率则与材料的磁化有关。

什么是介电常数？

介电常数是一个电学量，它决定了放置在电场中的材料是否会通过该电场。它测量材料在自身存储能量以通过其所处的电场的能力。它还分析材料是否能够支持外部电场的形成。

图 1：介电常数

介电常数也可以定义为空气或自由空间的电常数。它还概述了在介质中产生单位电通量所需的电荷数。它也可以解释为电位移与完全被电场极化的电场的强度的比率（Circuitglobe.com，2022）。介电常数用符号 ε 表示。

什么是磁导率？

磁导率是一个磁学量，它决定了放置在磁场中的材料是否会通过该磁场。它通过测量材料内的磁场来支持磁场的形成。它通常与材料的磁化有关，如果放置在磁场中。

图 2：磁导率

磁导率取决于一些主要因素，如频率、湿度、温度和磁场的强度。磁力线的传导与放置在磁场中的材料之间的关系成正比（Circuitglobe.com，2022）。磁导率通常由 μ 表示。

磁导率的类型

磁导率可以分为三种不同的类型，相对磁导率、磁导率、真空磁导率和自由空间磁导率。

相对磁导率

相对磁导率通常表示为材料与真空（自由空间）磁导率的比率。例如，如果空气的磁导率为$1.257 \times 10^{−6}$，则材料的相对磁导率为 1.000。类似地，如果真空的磁导率为$4\pi\times10^{−7}$，则真空的相对磁导率为 1。相对磁导率用 μr 表示。

磁导率

磁导率是材料的特性，它允许磁力线穿过磁力。每米亨利通常用作磁导率的 SI 单位，并且官方用它来测量磁导率。它通常可以定义为磁力通量密度的比率（Alhassoon、Malallah 和 Daryoush，2021）。温度、湿度和材料的频率等因素对磁导率影响最大，并决定了材料是否可以通过其所处的磁场。磁导率通常表示为 $\mu = B/H$。

真空磁导率

真空磁导率大多被称为真空或空气的磁导率。在这里，真空或空气的磁场强度与磁场的比率。真空磁导率用 $\mu_{0} = B_{0}/H_{0}$ 表示。

介质磁导率

介质磁导率通过分析介质的强度和磁化场来测量。在表示介质的磁导率时，它用 $\mu = B/H$ 表示。

介电常数和磁导率的区别

介电常数和磁导率根据其物理意义、自由空间值、SI 单位、重要性等存在多种差异。第一个差异出现在介电常数和磁导率的操作领域。介电常数作用于电场，而磁导率作用于磁场。在物理意义方面，介电常数可以使材料在响应外部电场时极化自身（McLachlan，2021）。

另一方面，磁导率使材料在响应外部磁场时磁化自身。这两个属性之间的另一个区别出现在它们在电磁学中的表示中。

介电常数用 $\epsilon$ 表示，而磁导率用 μ 表示。介电常数和磁导率具有不同的 SI 单位以及在自由空间方面的不同值。在介电常数的情况下，亨利/米通常用作其单位，但在磁导率的情况下，法拉/米通常用于计算。对于介电常数，SI 单位为 $Fm^{−1}$，而对于磁导率，SI 单位值为

$$Hm^{−1} (kgms^{−2}A^{−2})$$

同样，自由空间中介电常数的值为 8.85 $Fm^{−1}$，而磁导率在自由空间中的值为 1.26$Hm^{−1}$。介电常数的值与电场有关，而磁导率与磁场有关（Han，2020）。

介电常数和磁导率都具有基于其数量的实际应用和重要性。介电常数通常用作电容器中的介电材料，而磁导率则用于电感器和变压器铁芯。此外，介电常数通常不受外部因素的影响，而磁导率受场强、湿度、频率和外部环境温度的影响（Scirp.org，2022）。根据电场的位移和密度，还可以解释介电常数和磁导率。在这里，介电常数是由于高极化而产生的，而磁导率是由于磁性而产生的。

结论

介电常数和磁导率是与电磁理论相关的两个核心概念。介电常数与电场的形成有关，它测量材料如何允许电磁力通过它。另一方面，磁导率与磁场的形成有关，它测量磁力如何穿过放置在磁力线中的材料。尽管介电常数和磁导率是相关的，但它们在物理意义、SI 单位和自由空间值方面存在巨大差异。因此，凭借这些差异，介电常数和磁导率在实际应用中显得尤为重要。凭借其在制造电容器和变压器铁芯中的应用，这两个单位已成为人类日常生活不可或缺的一部分。

常见问题

Q1. 光速是否实时依赖于介电常数和磁导率？

是的，空间中的光依赖于介电常数和磁导率，因为它们在不同材料中的值不同。由于它们的值不同，光在空间中不同材料中的速度看起来也不同。

Q2. 介电常数和磁导率如何在日常生活中应用？

高介电常数用于在电容器中形成介电材料，磁导率用于制造电感器和变压器铁芯。

Q3. 介电常数和磁导率的主要区别是什么？

介电常数和磁导率的主要区别在于它们的操作领域。介电常数作用于电场，而磁导率作用于磁场。

Q4. 自由空间介电常数和磁导率的值是多少？

自由空间介电常数的值为 8.85F/m，磁导率的值为 1.26 H/m。

参考文献

书籍

Han, M. G. (编)。 (2020)。电磁材料与器件。BoD–按需印刷书籍。检索自：https://books.google.com/books?hl=en&lr=&id=8Bb9DwAAQBAJ&oi=fnd&pg=PP12&dq=Electromagnetic+Materials+and+Devices&ots=htd44MohWN&sig=CRcUvPN7zCr0tkbPpWzVr4-9Lo4

期刊

Alhassoon, K. A.，Malallah, Y. 和 Daryoush, A. S. (2021)。用于磁调谐微波电路的铁磁材料复介电常数和磁导率提取。IEEE 微波杂志，1(2)，639-645。检索自：https://ieeexplore.ieee.org/iel7/9171629/9398231/09398245.pdf

McLachlan, D. S. (2021)。二元复合材料的电导率和热导率以及介电常数和磁导率的渗透指数。物理学 B：凝聚态物质，606，412658。检索自：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921452620306475

网站

Circuitglobe.com，(2022)。介电常数。检索自：https://circuitglobe.com/difference-between-permittivity-and-permeability.html [检索日期：2022 年 6 月 6 日]

Sciencedirect.com，(2022)。介电常数和磁导率。检索自：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S156944101300031X [检索日期：2022 年 6 月 6 日]

Scirp.org，(2022)。介电常数和磁导率的区别。检索自：https://www.scirp.org/journal/paperinformation.aspx?paperid=106563 [检索日期：2022 年 6 月 6 日]