1 極化的基本概念
在電場的作用下，正負電荷產生小位移，在電場方向上產生偶極矩，或在電介質表面感應出束縛電荷的介電現象稱為介電極化。
中航工業ZJD系列介電常數介電損耗測試儀：
2 極化的基本型別
平行板電容器在真空中的電容是，如果在平行板之間插入固體電介質，則該電容器的電容變為e，co，er，並且該電介質的相對介電常數，也稱為介電常數，大於1。 電容的增加是由於電介質的極化。
介電極化有5種基本形式：電子位移極化、離子位移極化、轉向極化、空間電荷極化和夾層電介質的介面極化。
（1）電子位移極化
電介質中的原子、分子或離子中的電子在外部電場的作用下相對於原子核發生位移，從而在電場方向上產生偶極矩的過程稱為電子位移極化。
這種極化的特徵在於所有電介質的存在。 由於電子質量小，建立極化時間極短，10-15 10-14s。 極化程度取決於電場強度e，與電源頻率f無關，與溫度關係不大，因為溫度不足以引起粒子內部電子能量狀態的變化。 這種極化是有彈性的，沒有能量損失，去除外界電場後極化現象立即消失。
（2）離子位移極化
在離子形成的電介質中，外電場的作用使正負離子產生小的位移，使電場方向的偶極矩平均，這種形式的極化稱為離子位移極化。
這種極化形式存在於具有離子結構的電介質中。 建立這種極化的時間極短，10-13 10-12s，極化程度與電源頻率f無關。 然而，隨著溫度的公升高，離子置換極化略有增加，即r通常具有正溫度係數。 由於離子間距的增加和離子間作用力的減小，離子更容易發生極化。 離子置換極化也是彈性的，沒有能量損失。 通過消除外部電場，極化現象立即消失。
轉向兩極分化
轉向極化也稱為偶極弛豫極化。 在極性電介質中，分子中的正負電荷中心不重合，就單個分子而言，它已經有乙個偶極矩，稱為極性分子。 在沒有外部電場的情況下，極性分子處於熱運動狀態，平均沒有偶極矩。 在外電場的作用下，極性分子在電場方向上的取向概率增加，電場方向上的偶極矩向外平均，稱為定向極化。
轉向極化存在於極性電介質中。 偶極子轉向極化是非彈性的，轉向需要克服它們之間的相互作用並做功，恢復時消耗的能量無法回收。 偏振時間較長，10-6 10-2s;極化程度與電源f的頻率有關，當頻率較高時，極性分子沒有時間隨著電場的變化而轉動，從而使極化程度降低。
轉向極化與溫度的關係很複雜，隨著溫度的公升高，轉向極化程度先增大後減小。 在低溫段，固液電介質之間的分子連線緊密，難以轉動和極化。 隨著溫度的公升高，極化程度增加。 然而，當溫度較高時，分子熱運動加劇，阻礙了偶極子沿電場方向的取向，極化程度降低。
在結構不緻密的離子電介質中，存在離子弛豫極化，其特性與偶極弛豫極化相似，可歸類為轉向極化。
（4）空間電荷極化
上述三種極化是由帶電粒子的彈性位移或轉向形成的，而空間電荷極化與上述三種極化有很大不同，是由帶電粒子的運動形成的。
電介質中的自由正負離子在電場的作用下運動，改變分布，在電極附近或電介質內部形成空間電荷，因此這種形式的極化稱為空間電荷極化。
這種形式的極化存在於具有能量損失的不均勻電介質中，高壓絕緣電介質的電導通常很小，極化需要很長時間才能建立，並且這種特性的極化只能發生在低頻下。
（5）夾層電介質的介面極化
在實際電氣裝置中，多為多層介質絕緣結構，採用最簡單的雙層介質模型來分析介質介面極化。 在圖4-1中，兩層電介質在閉合時的初始電壓比由電容決定，穩態電壓比由電導決定：t=0，u1 u2=c2 c1;t， u1 u2=g2 g1.
如果 C2 C1=G2 G1，則雙層電介質的表面電荷不會重新分布，初始電壓比等於穩態電壓比。 然而，在實踐中，很難滿足上述條件，並且需要重新分配電荷，使電荷在兩層電介質的介面處積累，因此稱為夾層電介質的介面極化。 夾層介面處電荷的積累由介電導g完成，其性質與空間電荷極化相似。
3 電介質的介電常數
在真空中，存在關係公式。
d=ε0e
其中 e 為電場向量，v mm;d 是通量密度向量 c。 d和e方向相同，比例常數0為真空的介電常數，其值在電介質中約為8 854x10-12f m，則存在關係。
d=εe
其中 d 和 e 仍然在同一方向上，比例常數是電介質的介電常數，r 是相對介電常數。
應該說，電介質不是恆定的，不僅隨溫度和頻率而變化，而且在深入研究中甚至分為實部和虛部，但在正常情況下，只使用實部，因此在電學方面稱為介電常數實部的r稱為相對介電常數，大於1，沒有維度和單位。
（1） 氣體電介質的介電常數
氣體分子之間的距離大，密度小，氣體的極化程度很小，所有氣體的相對介電常數都接近1，表1列出了幾種氣體的相對介電常數值。
表1 某些氣體的相對介電常數（20,1個大氣壓）。
注：1atm（標準大氣壓）101325x105 pa。
氣體的介電常數隨溫度略有降低，隨壓力略有增加，但變化很小。
（2）液體電介質的介電常數
非極性和弱極性電介質。 屬於這一類的液體電介質有很多，如石油、苯、四氯化碳、矽油等。 它們的相對介電常數不大，其值不超過28。相對介電常數類似於溫度與每單位體積分子數之間的關係，而不是溫度。
極性電介質。 這類電介質的相對介電常數較大，值在3 80之間，可用作絕緣電介質的r值為3 6。 這種液體電介質用作電容器浸漬劑，可以增加電容器的比電容，但通常損耗較大，蓖麻油和幾種合成液體電介質都有實際應用。 相對介電常數隨溫度和頻率的變化如圖1所示。
圖1 氯化聯苯的相對介電常數隨溫度的變化
（3）固體電介質的介電常數
非極性和弱極性固體電介質。 這種固體電介質的種類很多，如聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、雲母、石蠟、石棉、硫磺、無機玻璃等。 其中，雲母、石棉等為結晶離子結構;無機玻璃是一種無定形離子結構。 這種型別的電介質只有電子極化和離子極化，介電常數不大，通常為20～2.7。相對介電常數也接近於每單位體積的分子數與溫度之間的關係。
極性固體電介質。 屬於這一類的固體電介質包括樹脂、纖維、橡膠、蟲膠、有機玻璃、聚氯乙烯和聚酯。 這類電介質的相對介電常數較大，一般為3 6，也可能更大。 相對介電常數類似於極性液體電介質的介電常數，因為它與溫度和頻率有關。
根據轉向極化的特性，可以解釋介電常數隨溫度和頻率變化的趨勢。
離子電介質。 這類固體電介質包括陶瓷、雲母等，其相對介電常數r一般為5 8。
4 討論極化的意義
（1）選擇絕緣
在實際選擇絕緣材料時，除了電氣強度外，還應考慮介電常數r。 對於電容器，如果想在相同的體積條件下有更大的電容，就應該選擇更大的電介質。 對於電纜，為了降低電容電流，請選擇較小的電介質。
（2）多層電介質的合理協調
對於多層電介質，在交流電壓和衝擊電壓下，各層的電壓分布與其成反比，應注意每層電介質電場分布的選擇。
（3）研究介電損耗的理論基礎
介電損耗與極化形式有關，需要了解不同極化型別對介電損耗的影響。
（4）絕緣試驗的理論依據
為電氣裝置預防性試驗專案的建立提供了理論依據。