修改版-电介质极化与介电常数.ppt
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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(介质损耗角或其正切tg):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,离子结构电介
2、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:pqd:表示电偶极子的特性3:极化强度:单位体积内的电偶极距:P。4:极化
3、: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,1: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,在各种频率的交变电场下均能产生,与频率无关4、与温度关系:无关
4、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降低,使极化程度增加;但离子的密度随温度升高而
5、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:,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
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