修改版-电介质极化与介电常数

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1、电介质的电气性能电气绝缘性质：1：导电性（电阻率或电导率）：加压后有微小电流导通：希望能保持住电压2：绝缘击穿（击穿电压或击穿场强）：达到某电压时电流急剧增大，绝缘体变成导体电介质性质：3：介质极化（相对介电常数）：介质在电场中电荷中心重新分布，对外显电性4：介电损耗（介质损耗角δ或其正切tgδ）：达当施加交流电压时，物质内部电荷往复运动、吸收电源能量、发热前言1：绝缘体的四大性质前言2：电介质介电常数对电场分布的影响前言3：电介质物质结构的基本形式形成分子和聚集态的各种健：离子健共价键分子健电介质的分类：根据化学结构分为3类非极性及弱极性电介质偶极性电介质离子性电介质Na112

2、81离子结构电介质(岩盐)NaCl共价键+中性共价键极性共价键H+=H第一大性质：电介质的极化及介电常数平板真空电容器电容量：插入固体电解质后电容量：相对介电常数：相对介电常数是反映电介质极化程度的物理量—由电介质极化引起的束缚电荷一、极化现象电场强度E电位移矢量D极化强度P电介质原先不显电性，放入到电场时，由于电场的作用电介质内部物理结构发生变化，结果导致电介质内部电荷分布发生变化，出现束缚电荷，整体上对外显现电性。这个过程称作极化一、极化现象1：电偶极子(dipole)：相距很近的两个极性相反量值相等的电荷：对外产生电场2：电偶极距：p＝q×d:表示电偶极子的特性3：极化强度

3、：单位体积内的电偶极距：P。4：极化：电介质在电场中产生电偶极子并使其方向与外电场方向一致、或使原来就有的电偶极子转向与外电场方向一致二、极化概念-q+qd1：电子位移极化2：离子位移极化3：转向极化4：空间电荷极化（包括夹层介质界面极化）三、极化类型当物质原子里的电子轨道受到外电场E的作用时，其负电荷作用中心相对于原子核产生位移，形成电矩，称电子的位移极化。特点：1、范围：一切气体、液体及固体介质中2、能耗：具有弹性，当外电场去掉后，依靠正、负电荷间的吸引力，作用中心又马上会重合，对外不显电性。不引起能量损耗3、与频率关系：极化速度快，10-14-10-15秒，在各种频率的交变

4、电场下均能产生，与频率无关4、与温度关系：无关5、与场强关系：极化强度与电矩的大小成正比极化机理：1：电子位移极化在外电场作用下，正、负离子发生偏移，使整个分子呈现极性，正负离子的中心之间产生电矩，称离子的位移极化极化机理：2：离子位移极化1、范围：由离子键构成的电介质中2、能耗：具有弹性，当外电场去掉后，依靠正、负电荷间的吸引力，作用中心又马上会重合，对外不显电性。有微量能量损耗3、与频率关系：极化完成时间约为l0-12-10-13s，当交变电场的频率低于红外线光频率，离子位移极化与频率无关4、与温度关系：温度对离子式极化的影响，存在着相反的两种因素；即离子间结合力随温度升高而

5、降低，使极化程度增加；但离子的密度随温度升高而减小，则使极化程度降低。通常前一种因素影响较大5、与场强关系：极化程度与电场强度成正比2：离子位移极化特点：在外电场作用下，原来杂乱分布的极性分子（电偶极子）顺电场方向定向排列，对外显示出极性，称极性分子的转向极化极化机理：(a)无外电场E=0-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+(b)有外电场+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-E+-3：转向极化1、范围：极性分子构成的电介质2、能耗：分子转向存在摩擦，有明显能量损耗3、与频率关系：极化完成时间约为l0-6-10-2s，甚至更长，有可能跟不上交变电场的变化，使极

6、化率减小4、与温度关系：与温度有关，对于极性气体介质：温度高时，分子热运动加剧，妨碍极性分子沿电场方向取向，使极化减弱。对于液体、固体介质：则温度过低时，由于分子间联系紧(例如粘度很大)，分子难以转向．极化较弱。所以极性液体、固体介质在低温下先随温度的升高极化加强，以后当热运动变得较强烈时，极化又随温度上升而减小5、与场强关系：与外加电场有关，外电场越强，极性分子的转向排列就越整齐，转向极化就越强3：转向极化特点：高电压设备的绝缘由几种不同的材料组成，或介质不均匀，这种情况会出现“夹层介质界面极化”现象。合闸时：稳态时：当：则：存在电压从新分配，电荷在介质空间从新分布，夹层界面出

7、现电荷堆积，从而对外显电性极化机理：4：夹层极化1、范围：出现在电缆、电容器、旋转电机、变压器、互感器、电抗器等复合绝缘中2、能耗：电流流过电导，有能量损耗3、与频率关系：只在低频下有意义，夹层界面上电荷的堆积是通过介质电导G完成的，其过程很缓慢，它的形成时间从几十分之—秒到儿分钟，甚至有长达几小时的。4、与温度关系：温度影响电导率5、与场强关系：空间电荷与电压大小有关4：夹层极化特点：极化机理：正负离子移动适用范围：含离子和杂质离子的介质极化程度影响因素：电场强度（有关）电源频