介电常数和介质损耗角正切 1介电常数和介质损耗角正切在电场作用下,能产生极化的一切物质又被称之为电介质。电介质在电子工业中用来做集成电路的基板、电容器等。如果将一块电介质放入一平行电场中,则可发现在介质表面感应出了电荷, 即正极板附近的电介质感应出了负电荷,负极板附近的介质表面感应出正电荷。这种电介质在电场作用下产生感生电荷的现象, 称之为电介质的极化。感应电荷产生的原因在于介质内部质点(原子、分子、离子)在电场作用下正负电荷重心的分离,变成了偶极子。不同的偶极子有不同的电偶极矩,电偶极矩的方向与外电场方向一致。 2 材料极化 3四、介电常数和介质损耗角正切基本概念: ?介电常数:以绝缘材料为介质与以真空为介质制成同尺寸电容器的电容量之比值。表示在单位电场中,单位体积内积蓄的静电能量的大小。是表征电介质极化并储存电荷的能力,是个宏观物理量。?介质损耗置于交流电场中的介质,以内部发热(温度升高) 形式表现出来的能量损耗。 4 基本概念: ?介质损耗角对电介质施加交流电压,介质内部流过的电流相量与电压相量之间的夹角的余角。?介质损耗角正切对电介质施以正弦波电压,外施电压与相同频率的电流之间相角的余角δ的正切值--tg δ. 其物理意义是:5 一些材料的ε数值: 石英— ;绝缘陶瓷— ; 耐热玻璃 — ; 纸— 70 PE — ; PVC — 有机玻璃— 高分子材料的ε由主链结构中的键的性能和排列所决定。?分子结构极性越强, ε和 tg?,ε和 tg?都较小. ?极性取代基团影响更大,其数目越多, ε和 tg?越大 6介电性的应用 tg?大,损耗大,材料发热。?电容介质?大, tg?小作绝缘材料或电容器材料的高聚物,介电损耗越小越好?航空航天材料?小, tg?大,静电小?高频焊接:薄膜封口, tg?大需要通过高频加热进行干燥,模塑或对塑料进行高频焊接时,要求高聚物的介电损耗越大越好. ?高频电缆—用 PE(非极性)而不用 PVC (极性) 7影响因素 (1) 湿度材料的极性越强受湿度的影响越明显。主要原因是高湿的作用,使水分子扩散到高分子的分子间,使其极性增加;同时,潮湿的空气作用于塑料表面, 几乎是在几分钟内就使介质表面形成一个水膜层,它具有离子性质,增加表面电导. 因此,材料的介电常数?和介质损耗角正切 tgδ都随之增加. (2) 温度 9影响因素(3)测试电压板状试样:电压 2KV 影响不大,过高则增加附加损耗. 薄膜:电压低于 500V. 过大使 tgδ明显增加. (4) 测试用接触电极高频下,电极的附加损耗变大,因而电极材料本身的电阻一定要小. 10
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