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    介電常數測試儀測試結果與什么有關

    發布時間:2022-04-18      點擊次數:53

    介電常數測試儀測試結果與什么有關

    離子位移極化—— Ionic Polarization

    電介質中的正負離子在電場作用下發生可逆的彈性位移。 正離子沿電場方向 移動,負離子沿反電場方向移動。由此形成的極化稱為 離子位移極化。

    image.png

    離子在電場作用下偏移平衡位置的移動相當于形成一個感生偶極矩。

    image.png

    離子位移極化所需時間大約為10-1210-13秒 。不以熱的形式耗散能量,不導致介電損耗。

    介質損耗

    損耗的形式

    介質損耗的表示方法

    介質損耗和頻率、溫度的關系

    無機介質的損耗

    介質損耗定義:

    電介質在單位時間內消耗的能量稱為電介質損耗功率,簡稱電介質損耗。或:電場作用下的能量損耗,由電能轉變為其它形式的能,如熱能、光能等,統稱為介質損耗。它是導致電介質發生熱擊穿的根源。

    損耗的形式:

    電導損耗:在電場作用下,介質中會有泄漏電流流過,引起電導損耗。 實質是相當于交流、直流電流流過電阻做功,故在這兩種 條件下都有電導損耗。絕緣好時,液、固電介質在工作電 壓下的電導損耗是很小的, 

    極化損耗:只有緩慢極化過程才會引起能量損耗,如偶極子 的極化損耗。 

    游離損耗:氣體間隙中的電暈損耗和液、固絕緣體中局部放 電引起的功率損耗稱為游離損耗。

    介質損耗的表示:

    當容量為C0=?0S/d的平板電容器上 加一交變電壓U=U0eiwt。則:

    image.png

    1、電容器極板間為真空介質時, 電容上的電流為

    image.png

    2、電容器極板間為非極性絕緣材料時,電容上的電流為:

    image.png

    3、電容器極板間為弱導電性或極性,電容上的電流為:

    image.png

    G是由自由電荷產生的純電導,G=?S/d, C=?S/d

    如果電荷的運動是自由的, 則G實際上與外電壓額率無關;如果這些電荷是被 符號相反的電荷所束縛, 如振動偶極子的情況,為頻率的函數。

    image.png

    image.png

    介質弛豫和德拜方程:

    1)介質弛豫:在外電場施加或移去后,系統逐漸達到平衡狀 態的過程叫介質弛豫。 介質在交變電場中通常發生弛豫現象,極化的弛豫。在介質上加一電場,由于極化過程不是瞬時的,極化包括兩項:

    P(t) = PP1(t)

    P0代表瞬時建立的極化(位移極化), P1代表松弛極化P1(t)漸漸達到一穩定值。這一滯后 通常是由偶極子極化和空間電荷極 化所致。 當時間足夠長時, P1(t)→ P 1 ∞ , 而總極化P(t) → P∞ 。image.png

    2)德拜(Debye)方程:

    頻率對在電介質中不同的馳豫現象有關鍵性的影響。 設低頻或靜態時的相對介電常數為ε(0),稱為靜態相對介電常數;當頻率ω→∞時,相對介電常數εr’ →ε( ε代表光頻 相對介電常數)。則復介電常數為:

    image.png

    影響介質損耗的因素:

    1、頻率的影響

    ω→0時,此時不存在極化損 耗,主要由電導損耗引起。 tgδ=δ/ωε,則當ω→0時, tgδ→∞。隨著ω升高,tgδ↓。

    image.png

    ω↑,松弛極化在某一頻率開始跟不上外電場的變化, 松弛極化對介電常數的貢獻 逐漸減小,因而εrω↑。 在這一頻率范圍內,由于ωτ <<1,故tgδω↑。

    ω很高時,εr→ε,介電常數僅 由位移極化決定,εr趨于最小值。 由于ωτ >>1,此時tgδω↑。 ω→∞時,tgδ→0。

    image.png

    tgδ達最大值時ωm的值由下式求出:

    image.png

    tgδ的最大值主要由松弛過程決定。如果介質電導顯著變大,則tgδ的最大值變得平坦, 最后在很大的電導下,tgδ無最大值,主要表現為電導損耗特征:tgδω成反。

    image.png

    2、溫度的影響

    溫度很低較大,由德拜關系式可知,εr較小,tgδ也較小。此時,由于ω2τ2>>1,德拜可得:

    image.pngimage.png

    隨溫度,τ↓,所以εr、tgδ↑

    當溫度較高時,τ較小,此時ω2τ2<<1

    image.png

    隨溫度,τ↓,所以tgδ ↓。這時電導上升并不明顯,主要決定于極化過程:

    image.png

    當溫度繼續升高,達到很大值時, 離子熱運動能量很大,離子在電場作用下的定向遷移受到熱運動的阻礙,因而極化減弱,εr。此時電導損耗劇烈,tgδ也隨溫度 而急劇上升。

    image.png

    3.濕度的影響 

    • 介質吸潮后,介電常數會增加,但比電導的增加要慢,由于電導損耗增大以及松馳極化損耗增加,而使tgδ增大。 

    • 對于極性電介質或多孔材料來說,這種影響特別突出,如,紙內水分含量從4%增加到10%時,其tgδ可增加100倍。

    降低材料的介質損耗的方法

    (1)選擇合適的主晶相:盡量選擇結構緊密的晶體作為主晶相。

    2)改善主晶相性能時,盡量避免產生缺位固溶體或填隙固溶體,最好形成連續固溶體。這樣弱聯系離子少,可避免損耗顯著增大。 

    (3)盡量減少玻璃相。有較多玻璃相時,應采用“中和效應"和“壓抑效應",以降低玻璃相的損耗。 (4)防止產生多晶轉變,多晶轉變時晶格缺陷多,電性能下降,損耗增加。 

    (5注意焙燒氣氛。含鈦陶瓷不宜在還原氣氛中焙燒。燒成過程中升溫速度要合適,防止產品急冷急熱。 

    (6)控制好最終燒結溫度,使產品“正燒",防止“生燒"和“過燒"以減少氣孔率。此外,在工藝過程中應防止雜質的混入,坯體要致密。




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