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  電位移formula_3的定義式為  其中,formula_5是電場,formula_6是電極化強度。  對於均向性的、線性的、均勻介電質,電極化強度formula_6與電場formula_5成正比:  其中,formula_10是電極化率  所以,電位移與電場的關係方程式為  其中,formula_12是電容率。  假若,介電質是異向性的,則電容率是一個二階張量,可用矩陣來表示。  一般而言,電容率不是常數,可以隨著在介電質內的位置而改變,隨著電場的頻率、溼度、溫度或其它引數而改變。對於一個非線性介電質,電容率有可能會隨著電場強度而改變。當電容率是頻率的函式時,它的數值有可能是實數,也有可能是複數。

  真空電容率formula_13的意義是電位移formula_14與電場formula_15在真空裡的比值,其值的定義式如下:  對於線性介質,電容率與真空電容率的比率,稱為相對電容率formula_18:  請注意,這公式只有在靜止的、零頻率的狀況才成立。  對於各向異性材料,相對電容率是個張量;對於各向同性材料,相對電容率是個標量。

  對於常見的案例,均向性介質,formula_3和formula_5是平行的向量,電容率formula_12是會造成雙折射的二階張量。介質的電容率和磁導率formula_23,共同地決定了,電磁波通過介質時的相速度formula_24:  對於線性介電質,電極化強度formula_6與電場formula_5成正比:  將這方程式代入電位移的定義式,可以得到電位移與電場的關係式:  所以,電容率與電極化率的關係式為

  一般物質對於含時外電場的響應,跟真空的響應大不相同。一般物質的響應,通常跟外電場的頻率有關。這屬性反映出一個事實,那就是,由於物質具有質量,物質的電極化響應無法瞬時的跟上外電場。響應總是必需合乎因果關係,這需求可以以相位差來表達。因此,電容率時常以複函式來表達(複數允許同步的設定大小值和相位),而這複函式的引數為外電場頻率formula_31:formula_32。這樣,電容率的關係式為  其中,formula_34和formula_35分別是電位移和電場的振幅。  請注意,時間相關性專案的正負號選擇(指數函式的指數的正負號),決定了電容率虛值部分的正負號常規。在這裡採用的正負號慣用於物理學;在工程學裡,必須逆反所有虛值部分的正負號。  一個介電質對於靜電場的響應,是由電容率的低頻率極限來描述,又稱為「靜電容率」formula_36:  在高頻率極限,覆電容率一般標記為 formula_38。當頻率等於或超過電漿頻率(英語:plasma frequency)時,介電質的物理行為近似理想金屬,可以用自由電子模型來計算。對於低頻率交流電場,靜電容率是個很好的近似。隨著頻率的增高,可測量到的相位差 formula_39開始出現於formula_3和formula_5之間。出現時候的頻率跟溫度、介質種類有關。在中等的電場強度formula_35狀況,formula_3和formula_5保持成正比:  由於介質對於交流電場的響應特徵是覆電容率,為了更詳細的分析其物理性質,很自然地,必須分離其實數和虛值部分,通常寫為:  其中,虛值部分formula_47關係到能量的耗散,而實值部分formula_48則關係到能量的儲存。  由於覆電容率是一個發生於多重頻率的色散現象的疊加,其描述必須能夠兼顧到這些色散現象。因此,覆電容率通常會是一個相當複雜的、引數為頻率的函式,稱為「介電函式」。電容率formula_49的極點必須匹配虛值部分為正值的頻率,因此滿足克拉莫-克若尼關係式。但是,在一般作業的狹窄頻率值域內,電容率可以近似為跟頻率無關,或者以適當的模型函式為近似。

  依據電容率和電導率formula_50,物質可以大致分為三類:導體、介電質、其它一般介質。高損耗物質會抑制電磁波的傳播。通常,這些物質的 formula_51,可以被視為優良導體。無損耗或低損耗物質,formula_52,可以被視為介電質。其它不包括在這兩種限制內的物質,被分類為一般介質。完美介電質是電導率等於0的物質,通常只允許有小量的位移電流存在。這種物質儲存和歸還電能的性質就好像理想電容器一樣。

  對於高損耗介質案例,當傳導電流不能被忽略時,總電流密度formula_53是  其中,formula_55是傳導電流密度,formula_56是位移電流密度,formula_50是介質的電導率,formula_12是介質電容率的實值部分,formula_49是介質的覆電容率。  位移電流跟外電場formula_60的頻率formula_31有關。假若外電場是個靜電場,則位移電流等於0。  採用這形式論,覆電容率定義為  通常,介電質對於電磁能量有幾種不同的吸收機制。受到這幾種吸收機制的影響,隨著頻率的改變,電容率函式的樣子也會有所改變(例:壓電材料)。  上述兩種效應時常會合並起來,使得電容器產生非線性效應。例如,當一個充電很久的電容器被短暫地放電時,它無法完全放電的效應稱為「介電質吸收」。一個理想電容器,經過放電後,電壓應該是0 伏特。但是,實際的電容器會餘留一些電壓,稱為「殘餘電壓」。有些介電質,像各種不同的聚合物薄膜,殘餘電壓小於原本電壓的1~2%。但是,電解電容器(英語:electrolytic capacitor)或超高電容器(英語:supercapacitor)的殘餘電壓可能會高達15~25%。

  在量子力學裡,電容率可以用發生於原子層次和分子層次的量子作用來解釋。  在較低頻率區域,極性介電質的分子會被外電場電極化,因而誘發出週期性轉動。例如,在微波頻率區域,微波場促使物質內的水分子做週期性轉動。水分子與周邊分子的相互碰撞產生了熱能,使得含水分物質的溫度增高。這就是為什麼微波爐可以很有效率的將含有水分的物質加熱。水的電容率的虛值部分(吸收指數)有兩個最大值,一個位於微波頻率區域,另一個位於遠紫外線(UV)頻率區域。這兩個共振頻率都高於微波爐的操作頻率。  在中間頻率區域,高過促使轉動的頻率區域,又遠低於能夠直接影響電子運動的頻率區域,能量是以共振的分子振動形式被吸收。對於水介質,這是吸收指數開始顯著地下降的區域。吸收指數的最低值是在藍光頻率區域(可見光譜段)。這就是為什麼日光不會傷害像眼睛一類的含水生物組織。  在高頻率區域(像遠紫外線頻率或更高頻率),分子無法弛豫。這時,能量完全地被原子吸收,因而激發電子,使電子躍遷至更高能級,甚至遊離出原子。擁有這頻率的電磁波會導致遊離輻射。  雖然,從開始到最後,對於物質的介電行為,做一個完全的計算機模擬,是一個可行之計。但是,這方法還沒有得到廣泛的使用。替代地,科學家接受現象模型為一個足以勝任的方法,可以用來捕捉實驗行為。德拜弛豫和德拜–勞侖茲模型(英語:Lorentz model)都是很優秀的模型。

  物質的電容率可以用幾種靜電測量方法來得到。使用各種各樣的介電質光譜學(英語:dielectric spectroscopy)方法,在廣泛頻率值域內,任何頻率的覆電容率都可以正確地評估出來。這頻率值域覆蓋接近21個數量級的大小值,從10到10 赫茲。另外,使用低溫恆溫器(英語:cryostat)和烤爐,科學家可以測量出,在不同的溫度狀況下,物質的介電性質。  橢圓偏振技術可以用在紅外線頻段和可見光頻段。  也有一些方法用於介電常數的測量。介電常數在微波的範圍可以由共振方法測量。
在電磁學裡,介電質響應外電場的施加而電極化的衡量,稱為電容率。在非真空中由於介電質被電極化,在物質內部的總電場會減小。電容率關係到介電質傳輸(或容許)電場的能力。電容率衡量電場怎樣影響介電質,怎樣被介電質影響。電容率又稱為「絕對電容率」,或稱為「介電常數」。