电介质的损耗（材料物理性能）.ppt

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1、6.2电介质的损耗复习1、什么是电介质极化？2、给出克劳修斯-莫索蒂方程及其适用范围。3、高介电晶体的结构特点。本节内容1、介质损耗产生的原因。2、介质损耗的表征方法。3、介质损耗的影响因素。1一、介质损耗的产生1.介质损耗绝缘材料在电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应，在其内部引起的能量损耗。简称介损。能量损耗-转变为其它形式的能，如热能、光能等电介质加热:电极之间加高频电压，因构成电介质的各个分子发生旋转、振动、碰撞、摩擦等激烈运动，在电介质内部发热。利用电介质发热的加热方式为电介质加热。++++++++________eee2电导损耗由漏导电流引起，与自由电荷有关

2、，对电容器施加直流电压，充电电流随时间增加而降到某一恒定的数值，这个电流称为电容器的漏电流。2.介质电导和介质极化的滞后效应1)介质电导的滞后效应-电导损耗结论：电导损耗实质是相当于交流、直流电流流过电阻做功。绝缘好的液、固电介质在工作电压下的电导损耗很小，损耗随温度的增加而急剧增加.++++++++________eee与离子电导陶瓷材料的漏导现象的异同？3主要是因为在外电场作用下,材料内自由电荷重新分布的结果。介质漏导电流与离子电导陶瓷材料的漏导现象的异同？1．离子电导陶瓷材料的漏导电流在测量陶瓷电阻时，加上直流电压后，电阻需要经过一定的时间才能稳定。切断电源后，将电极短路

3、，有反向放电电流，并随时间减小到零，随时间变化的这部分电流称为吸收电流，最后恒定的电流称为漏导电流。产生的原因-空间电荷效应在电场作用下，正负离子分别向负、正极移动，引起介质内各点离子密度变化，并保持在高势垒状态。在介质内部，离子减少，在电极附近离子增加，或在某地方积聚，这样形成自由电荷的积累，称空间电荷。++--4极化损耗由极化电流引起，介质极化的建立引起电流，与极化松弛等有关；2）介质极化的滞后效应：极化损耗时间VP只有缓慢极化过程才会引起能量损耗，如偶极子转向极化和空间电荷极化，这种极化损耗能量。极化损耗与温度、电场频率有关。++++____+-53）常见介质中的损耗形式

4、非极性的液体电介质、无机晶体和非极性有机电介质电导损耗极性电介质及结构不紧密的离子固体电介质极化损耗和电导损耗6损耗角正切tg介质损耗大小损耗因子tg作为绝缘材料的选择依据品质因素Q=1/tg应用于高频损耗功率p功率的计算等效电导率=电介质发热复介电常数的复项研究材料的功率、发热有关介质的损耗描述方法有多种，哪一种描述方法比较方便，需根据用途而定。二、介质损耗的表征方法7在交变电场作用下，电介质内流过的电流相量和电压相量之间的夹角(功率因数角Φ)的余角(δ)。简称介损角1、介质损耗角δ2、介质损耗正切值tgδ又称介质损耗因数，是指介质损耗角正切值，简称介

5、损角正切。介质损耗因数的定义如下8这正是损失角δ=(90°-Φ)的正切值。因此现在的数字化仪器从本质上讲，是通过测量δ或者Φ得到介损因数。总电流可以分解为电容电流Ic和电阻电流IR合成，因此：电流相量的相量图：和电压相量9I=IC+IR=(iωC+G)UG=σS/dC=εS/d损耗角正切：101）复介电常数的含义①原子核外电子云的畸变极化；②分子中正、负离子的（相对）位移极化；③分子固有电矩的转向极化。电极化的基本过程有三：在外界电场作用下，介质的介电常数ε是综合地反映这三种微观过程的宏观物理量；它是频率ω的函数ε(ω)。3、复介电常数11只当频率为零或频率很低（例如1千赫）时

6、,三种微观过程都参与作用，这时的介电常数ε(0)对于一定的电介质而言是个常数，通称为介电常数，这也就是静电介电常数εs或低频介电常数。低频极化空间电荷极化松弛极化离子极化电子极化工频声频无线电红外紫外极化率或极化率和介电常数与频率的关系12中频极化随着频率的增加，分子固有电矩的转向极化逐渐落后于外场的变化，这时，介电常数取复数形式ε(ω)＝ε′(ω)-jε″(ω)，其中虚部ε″(ω)代表介质损耗；它是由于电极化过程追随不上外场的变化而引起的。实部随着频率的增加而显著下降，虚部出现峰值。空间电荷极化松弛极化离子极化电子极化工频声频无线电红外紫外极化率或极化率和介电常数与频率的

7、关系13频率再增加，实部ε′(ω)降至新值，虚部ε″(ω)变为零，这表示分子固有电矩的转向极化已不能响应了。当频率进入到红外区，分子中正、负离子电矩的振动频率与外场发生共振时，实部ε′(ω)先突然增加，随即陡然下降,ε″(ω)又出现峰值；过此以后，正、负离子的位移极化亦不起作用了。高频极化空间电荷极化松弛极化离子极化电子极化工频声频无线电红外紫外极化率或极化率和介电常数与频率的关系14光频极化在可见光区,只有电子云的畸变极化在起作用了,这时实部取更小的值，称为光频介电常数，记以ε→∞，虚部