电偶极子对电容参数影响分析.pdf

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1、上海航天AERoSPACESHANGHAI第32卷2015年第1期文章编号：1006-1630(2015)01一0068一05电偶极子对电容参数影响分析李春(上海航天技术基础研究所，上海201109)摘要：对老练后电容解容量、损耗变化的原因进行了研究。基于电磁学和分子物理学分析了电偶极子在外电场受力，讨论了介电常数在外环境条件下的变化，解释了导致电容的容量、损耗变化的原因。定性分析了在外场强及电老练后容量、损耗变化的方向，以及去老练应力的时间。关键词：电偶极子；电极化强度；容量；介电常数；损耗中图分类号：TM53文献标志码：AAnalysisonInflu

2、enceofElectricDipoleOnCapacitorsLIChun(ShanghaiInstituteofSpaceflightBasedTechnology，Shanghai201109，China)Abstract：Thechangingreasonsofcapacitanceand10ssofcapacitorswerestudiedinthispaper．TheforceoftheelectricdipoleintheelectricfieldwasanalyzedbasedonelectromagnetismandmoIecularph

3、ysics．Thechangeofdielectricconstantintheenvironmentwasdiscussed．ThereasonscausingthechangeofdieIectricconstantanddissipationcoefficientofcapacitorswereexplained．Thevariationtrendofthecharacterizationofcapacitorsafteragingwasanalyzed，andsowasthetimeofagingstresseliminating．Keywords

4、：Electricdip01e；Polarizationofelectrode；Capacitance；Dielectricconstant；Loss0引言电容测试筛选发现老化后容量值与初测值相较有偏差，尤其是瓷介电容器老化筛选后放置一段时间容量仍有偏差，且部分有机介质电容的容量值偏差超过了标称允许范围，影响测试结果，其中多数出现容量变小，老化结束放置一段时间后，容量又有所恢复，恢复的程度和时间不同。破坏性物理试验发现，这些电容的内电极无明显异常。目前，国内各生产厂老化后测试均参照各类电容的国军标执行，统一规定放电时间约24h，并未因材料区别而有其他特殊要

5、求。为此，本文对老练后电容解容量、损耗变化的原因进行了研究，讨论了去老练应力时间。收稿日期：2013—11一07；修回日期：2014一03一07作者简介：李春(1982一)，女，工程师，主要从事元件测试、验收及元件标准编撰。1电偶极子与电偶极矩1．1电偶极子电容中充满着电介质，每个电介质的分子中有正、负电荷。受外电场作用时，正、负电荷分别集中于一点，相隔一定距离，且电量相等，则该分子为电偶极子。根据电介质分子的结构可分为极性分子与非极性分子[14]。外电场场强越强，电偶极子产生的电矩就越大，微观角度解释如下[5’6]。a)非极性分子主要有电子极化、原子极化

6、两种。电子极化是指在外电场中每个原子的价电子云相对原子核发生位移，原子极化是指在外电场中不同的原子核间发生相对位移。随着外电场的场强增大，正、负电荷做的功增加，间距增加，电偶极矩增大。该极化亦称为变形极化。b)极性分子极性分子的正负电荷重心本不重合，自身带固有偶极子，除变形极化外，还有取向极化。取向过程要克服本身惯性与旋转阻力，随着外电场的场强增大，取向极化更整齐，电偶极矩增大。第32卷2015年第1期李春：电偶极子对电容参数影响分析分子热运动使偶极子的取向趋于杂乱，故取向极化还与温度有关。1．2外电场作用下受力相隔一定距离的等量异号电荷+q，一q，设z为

7、从负电荷指向正电荷的矢量线段，则电偶极矩p一口。分析电偶极子中垂线上任一点场强。设+q，一q至偶极子中垂线上任一点P处的矢量分别为r一，r+。由点电荷场强公式可得+q，一q在点P的场强分别为耳一磊：忐了¨47ceo(r+)3E。一磊羔了r一·4兀￡o(r-)。离偶极子很远处，即r》IZI时，Ir+l—lr—I≈r。此处：r为电子至点P的距离。则点P的总场强E一耳一E一一石岽≯‘“一r-)．因r+一r一一f，则·肛寺卜南·由上述分析可知：在电偶极子中垂线方向距离偶极子较远处的场强与电偶极矩成正比，与电偶极矩方向相反。由总场强公式，根据矢量三角形可推导出非中垂

8、线上的场强也有相同的表达式。外场强E。增大，正负电荷距离增大，则E