介质损耗和介电常数是各种电瓷、装置瓷、电容器等陶瓷以及复合材料的一项重要的物理性质，通过测定介质损耗角正切tanδ及介电常数ε，可进一步了解影响介质损耗和介电常数的各种因素，为提高材料的性能提供依据。例如，制造电容器的材料要求介电常数尽量大而介电损耗尽量小。相反地，制造仪表绝缘结构和其他绝缘器件的材料则要求介电常数和介电损耗都尽量小。而在某些特殊情况下，则要求材料的介电损耗较大。

1.基本概念

材料的介电常数是电介质的一个重要性能指标，通过介电常数随电场强度、频率和温度变化规律的研究可以推断绝缘材料的分子结构。介电常数的一般定义为：电容器两极板间充满均匀绝缘介质后的电容，与不存在介质（真空）时的电容相比所增加的倍数。表示在单位电场中，单位体积内积蓄的静电能量的大小。是表征电介质极化并储存电荷的能力，是个宏观物理量。其数学表达式为：

                                                          C_x=εC_a0                                                                                      （1-1）

式中C_x：两极板间充满介质时的电容；

C_a0：两极板间为真空时的电容；

ε：电容量增加的倍数，即相对介电常数。

介质损耗是指电介质材料在外电场作用下发热而损耗的那部分能量。在工程中，常将介质损耗用介质损耗角正切tanδ来表示，它表示材料在一周期内热功率损耗与贮存之比，是衡量材料损耗程度的物理量。

2.测量回路

通常测量材料介电常数和介电损耗角正切的方法有两种，交流电桥法和Q表测量法。本实验用Q表法，其原理如下。

Q表的测量回路是一个简单的R-L-C回路，如图2-1所示。

设未接入试样时，调节C使回路谐振（即Q值达到最大），谐振电容读数为C₁，Q表读数为Q₁。接上试样后再调节C使回路谐振，谐振电容读数为C₂，Q表读数为Q₂。由于两次谐振L、f不变，所以两次谐振时的电容相同，即

                                                        C₀+C₁=C₀+C₂+C_x                                                                                 （1-2）

式中C₀为测试回路的分布电容和杂散电容之和。

代入式（1-1）可得：

                                                                                                                        （1-3）

其中C_a0为电容器的真空电容量，当采用二电极系统时，平板试样及电极形状常为圆形，，为真空介电常数，值为1。因此，介电常数的计算公式可具体表示为

                                                                                                            （1-4）

式中t：试样的厚度（cm）

D：试样的直径（cm）

考虑到实际试验并非理想状态下完成，且仪器测精度有限，因此，测量结果需进行修正。经修正后，介电常数为

                                                                                                        （1-5）

同样可以讨论tanδ的计算公式：

                                                    tanδ=                                                                                                   （1-6）