1 极化的基本概念
在电场的作用下，正负电荷产生小位移，在电场方向上产生偶极矩，或在电介质表面感应出束缚电荷的介电现象称为介电极化。
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2 极化的基本类型
平行板电容器在真空中的电容是，如果在平行板之间插入固体电介质，则该电容器的电容变为e，co，er，并且该电介质的相对介电常数，也称为介电常数，大于1。 电容的增加是由于电介质的极化。
介电极化有5种基本形式：电子位移极化、离子位移极化、转向极化、空间电荷极化和夹层电介质的界面极化。
（1）电子位移极化
电介质中的原子、分子或离子中的电子在外部电场的作用下相对于原子核发生位移，从而在电场方向上产生偶极矩的过程称为电子位移极化。
这种极化的特征在于所有电介质的存在。 由于电子质量小，建立极化时间极短，10-15 10-14s。 极化程度取决于电场强度e，与电源频率f无关，与温度关系不大，因为温度不足以引起粒子内部电子能量状态的变化。 这种极化是有弹性的，没有能量损失，去除外界电场后极化现象立即消失。
（2）离子位移极化
在离子形成的电介质中，外电场的作用使正负离子产生小的位移，使电场方向的偶极矩平均，这种形式的极化称为离子位移极化。
这种极化形式存在于具有离子结构的电介质中。 建立这种极化的时间极短，10-13 10-12s，极化程度与电源频率f无关。 然而，随着温度的升高，离子置换极化略有增加，即r通常具有正温度系数。 由于离子间距的增加和离子间作用力的减小，离子更容易发生极化。 离子置换极化也是弹性的，没有能量损失。 通过消除外部电场，极化现象立即消失。
转向两极分化
转向极化也称为偶极弛豫极化。 在极性电介质中，分子中的正负电荷中心不重合，就单个分子而言，它已经有一个偶极矩，称为极性分子。 在没有外部电场的情况下，极性分子处于热运动状态，平均没有偶极矩。 在外电场的作用下，极性分子在电场方向上的取向概率增加，电场方向上的偶极矩向外平均，称为定向极化。
转向极化存在于极性电介质中。 偶极子转向极化是非弹性的，转向需要克服它们之间的相互作用并做功，恢复时消耗的能量无法回收。 偏振时间较长，10-6 10-2s;极化程度与电源f的频率有关，当频率较高时，极性分子没有时间随着电场的变化而转动，从而使极化程度降低。
转向极化与温度的关系很复杂，随着温度的升高，转向极化程度先增大后减小。 在低温段，固液电介质之间的分子连接紧密，难以转动和极化。 随着温度的升高，极化程度增加。 然而，当温度较高时，分子热运动加剧，阻碍了偶极子沿电场方向的取向，极化程度降低。
在结构不致密的离子电介质中，存在离子弛豫极化，其特性与偶极弛豫极化相似，可归类为转向极化。
（4）空间电荷极化
上述三种极化是由带电粒子的弹性位移或转向形成的，而空间电荷极化与上述三种极化有很大不同，是由带电粒子的运动形成的。
电介质中的自由正负离子在电场的作用下运动，改变分布，在电极附近或电介质内部形成空间电荷，因此这种形式的极化称为空间电荷极化。
这种形式的极化存在于具有能量损失的不均匀电介质中，高压绝缘电介质的电导通常很小，极化需要很长时间才能建立，并且这种特性的极化只能发生在低频下。
（5）夹层电介质的界面极化
在实际电气设备中，多为多层介质绝缘结构，采用最简单的双层介质模型来分析介质界面极化。 在图4-1中，两层电介质在闭合时的初始电压比由电容决定，稳态电压比由电导决定：t=0，u1 u2=c2 c1;t， u1 u2=g2 g1.
如果 C2 C1=G2 G1，则双层电介质的表面电荷不会重新分布，初始电压比等于稳态电压比。 然而，在实践中，很难满足上述条件，并且需要重新分配电荷，使电荷在两层电介质的界面处积累，因此称为夹层电介质的界面极化。 夹层界面处电荷的积累由介电导g完成，其性质与空间电荷极化相似。
3 电介质的介电常数
在真空中，存在关系公式。
d=ε0e
其中 e 为电场矢量，v mm;d 是通量密度矢量 c。 d和e方向相同，比例常数0为真空的介电常数，其值在电介质中约为8 854x10-12f m，则存在关系。
d=εe
其中 d 和 e 仍然在同一方向上，比例常数是电介质的介电常数，r 是相对介电常数。
应该说，电介质不是恒定的，不仅随温度和频率而变化，而且在深入研究中甚至分为实部和虚部，但在正常情况下，只使用实部，因此在电学方面称为介电常数实部的r称为相对介电常数，大于1，没有维度和单位。
（1） 气体电介质的介电常数
气体分子之间的距离大，密度小，气体的极化程度很小，所有气体的相对介电常数都接近1，表1列出了几种气体的相对介电常数值。
表1 某些气体的相对介电常数（20,1个大气压）。
注：1atm（标准大气压）101325x105 pa。
气体的介电常数随温度略有降低，随压力略有增加，但变化很小。
（2）液体电介质的介电常数
非极性和弱极性电介质。 属于这一类的液体电介质有很多，如石油、苯、四氯化碳、硅油等。 它们的相对介电常数不大，其值不超过28。相对介电常数类似于温度与每单位体积分子数之间的关系，而不是温度。
极性电介质。 这类电介质的相对介电常数较大，值在3 80之间，可用作绝缘电介质的r值为3 6。 这种液体电介质用作电容器浸渍剂，可以增加电容器的比电容，但通常损耗较大，蓖麻油和几种合成液体电介质都有实际应用。 相对介电常数随温度和频率的变化如图1所示。
图1 氯化联苯的相对介电常数随温度的变化
（3）固体电介质的介电常数
非极性和弱极性固体电介质。 这种固体电介质的种类很多，如聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、云母、石蜡、石棉、硫磺、无机玻璃等。 其中，云母、石棉等为结晶离子结构;无机玻璃是一种无定形离子结构。 这种类型的电介质只有电子极化和离子极化，介电常数不大，通常为20～2.7。相对介电常数也接近于每单位体积的分子数与温度之间的关系。
极性固体电介质。 属于这一类的固体电介质包括树脂、纤维、橡胶、虫胶、有机玻璃、聚氯乙烯和聚酯。 这类电介质的相对介电常数较大，一般为3 6，也可能更大。 相对介电常数类似于极性液体电介质的介电常数，因为它与温度和频率有关。
根据转向极化的特性，可以解释介电常数随温度和频率变化的趋势。
离子电介质。 这类固体电介质包括陶瓷、云母等，其相对介电常数r一般为5 8。
4 讨论极化的意义
（1）选择绝缘
在实际选择绝缘材料时，除了电气强度外，还应考虑介电常数r。 对于电容器，如果想在相同的体积条件下有更大的电容，就应该选择更大的电介质。 对于电缆，为了降低电容电流，请选择较小的电介质。
（2）多层电介质的合理协调
对于多层电介质，在交流电压和冲击电压下，各层的电压分布与其成反比，应注意每层电介质电场分布的选择。
（3）研究介电损耗的理论基础
介电损耗与极化形式有关，需要了解不同极化类型对介电损耗的影响。
（4）绝缘试验的理论依据
为电气设备预防性试验项目的建立提供了理论依据。