介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角物理意義

1、介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切 在電場作用下，能產(chǎn)生極化的一切物質(zhì)又被稱之為電介質(zhì)。電在電場作用下，能產(chǎn)生極化的一切物質(zhì)又被稱之為電介質(zhì)。電介質(zhì)在電子工業(yè)中用來做集成電路的基板、電容器等。如果將一介質(zhì)在電子工業(yè)中用來做集成電路的基板、電容器等。如果將一塊電介質(zhì)放入一平行電場中，則可發(fā)現(xiàn)在介質(zhì)表面感應(yīng)出了電荷，塊電介質(zhì)放入一平行電場中，則可發(fā)現(xiàn)在介質(zhì)表面感應(yīng)出了電荷，即正極板附近的電介質(zhì)感應(yīng)出了負(fù)電荷，負(fù)極板附近的介質(zhì)表面即正極板附近的電介質(zhì)感應(yīng)出了負(fù)電荷，負(fù)極板附近的介質(zhì)表面感應(yīng)出正電荷。這種電介質(zhì)在電場作用下產(chǎn)生感生電荷的現(xiàn)象

2、，感應(yīng)出正電荷。這種電介質(zhì)在電場作用下產(chǎn)生感生電荷的現(xiàn)象，稱之為電介質(zhì)的極化。稱之為電介質(zhì)的極化。 感應(yīng)電荷產(chǎn)生的原因在于介質(zhì)內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)感應(yīng)電荷產(chǎn)生的原因在于介質(zhì)內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)( (原子、分子、離子原子、分子、離子) )在電場作用下正負(fù)電荷重心的分離，變成了在電場作用下正負(fù)電荷重心的分離，變成了偶極子。不同的偶極子有不同的電偶極矩，電偶極矩的方向與外偶極子。不同的偶極子有不同的電偶極矩，電偶極矩的方向與外電場方向一致。電場方向一致。 材料極化四、介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切四、介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切基本概念：基本概念： 介電常數(shù)：以絕緣材料為介質(zhì)與以真空為介質(zhì)制成同尺寸電介電常數(shù)：以絕緣材料為介質(zhì)與以真

3、空為介質(zhì)制成同尺寸電容器的電容量之比值。容器的電容量之比值。 表示在單位電場中，單位體積內(nèi)積蓄的靜電能量的大小。表示在單位電場中，單位體積內(nèi)積蓄的靜電能量的大小。是表征電介質(zhì)極化并儲(chǔ)存電荷的能力，是個(gè)宏觀物理量。是表征電介質(zhì)極化并儲(chǔ)存電荷的能力，是個(gè)宏觀物理量。 介質(zhì)損耗介質(zhì)損耗 置于交流電場中的介質(zhì)，以內(nèi)部發(fā)熱置于交流電場中的介質(zhì)，以內(nèi)部發(fā)熱( (溫度升高溫度升高) )形式表現(xiàn)出來的能量損耗。形式表現(xiàn)出來的能量損耗。 基本概念：基本概念： 介質(zhì)損耗角介質(zhì)損耗角 對(duì)電介質(zhì)施加交流電壓，介質(zhì)內(nèi)部流過的電流對(duì)電介質(zhì)施加交流電壓，介質(zhì)內(nèi)部流過的電流相量與電壓相量之間的夾角的余角。相量與電壓相量之間的

4、夾角的余角。 介質(zhì)損耗角正切介質(zhì)損耗角正切 對(duì)電介質(zhì)施以正弦波電壓對(duì)電介質(zhì)施以正弦波電壓, ,外施電壓與相外施電壓與相同頻率的電流之間相角的余角同頻率的電流之間相角的余角的正切值的正切值-tg-tg. . 其物理意義是其物理意義是： 一些材料的一些材料的數(shù)值：數(shù)值： 石英 3.8；絕緣陶瓷 6.0； 耐熱熱玻璃 3.8 3.9; 紙紙 70 pe 2.3； pvc 3.8 有機(jī)玻璃 2.63 高分子材料的高分子材料的由主鏈結(jié)構(gòu)中的鍵的性能和排列所決定。由主鏈結(jié)構(gòu)中的鍵的性能和排列所決定。分子結(jié)構(gòu)極性越強(qiáng), 和和tg tg 越大. 非極性材料的極化程度小,和和tg tg 都較小.極性取代基團(tuán)影響

5、更大,其數(shù)目越多, 和和tg tg 越大介電電性的應(yīng)應(yīng)用 tg tg 大，損耗大，材料發(fā)熱。大，損耗大，材料發(fā)熱。 電容介質(zhì)電容介質(zhì) 大，大，tg tg 小小 作絕緣材料或電容器材料的高聚物作絕緣材料或電容器材料的高聚物, ,介電損耗越小越好介電損耗越小越好 航空航天材料航空航天材料 小，小，tg tg 大，靜電小大，靜電小 高頻焊接：薄膜封口，高頻焊接：薄膜封口，tg tg 大大 需要通過高頻加熱進(jìn)行干燥需要通過高頻加熱進(jìn)行干燥, ,模塑或?qū)λ芰线M(jìn)行高頻焊接時(shí)模塑或?qū)λ芰线M(jìn)行高頻焊接時(shí), ,要要求高聚物的介電損耗越大越好求高聚物的介電損耗越大越好. . 高頻電纜高頻電纜用用pepe( (非極

6、性非極性) )而不用而不用pvcpvc ( (極性極性) ) 影響因素影響因素 (1) (1)濕濕度 材料的極性越強(qiáng)受濕度的影響越明顯。主材料的極性越強(qiáng)受濕度的影響越明顯。主要原因是高濕的作用，使水分子擴(kuò)散到高分子的分子要原因是高濕的作用，使水分子擴(kuò)散到高分子的分子間，使其極性增加；同時(shí)間，使其極性增加；同時(shí), ,潮濕的空氣作用于塑料表面潮濕的空氣作用于塑料表面, ,幾乎是在幾分鐘內(nèi)就使介質(zhì)表面形成一個(gè)水膜層幾乎是在幾分鐘內(nèi)就使介質(zhì)表面形成一個(gè)水膜層, ,它具它具有離子性質(zhì)有離子性質(zhì), ,增加表面電導(dǎo)增加表面電導(dǎo). . 因此因此, ,材料的材料的介電常數(shù)介電常數(shù) 和介介質(zhì)損耗角正切質(zhì)損耗角正切

7、tgtg都隨之增加都隨之增加. . 試樣的狀態(tài)調(diào)節(jié)和測試都應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境試樣的狀態(tài)調(diào)節(jié)和測試都應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境. .(2) 溫度溫度 影響因素影響因素(3)(3)測試電壓測試電壓 板狀試樣板狀試樣: :電壓電壓2kv2kv影響不大影響不大, ,過高則增加附加損耗過高則增加附加損耗. . 薄膜薄膜: :電壓低于電壓低于500v.500v.過大使過大使tgtg明顯增加明顯增加. .(4) (4) 測試用接觸電極測試用接觸電極高頻下高頻下, ,電極的附加損耗變大電極的附加損耗變大, ,因而電極材料本身的電阻一定要小因而電極材料本身的電阻一定要小. . 高聚物的介電性能高聚物的介電性能 高聚物 v體積電阻率

8、體積電阻率 （.m） 擊穿強(qiáng)度擊穿強(qiáng)度 (mv/m) 介電常數(shù)介電常數(shù) （60hz） 介電損耗角正介電損耗角正切值切值 （60hz） 聚乙烯聚乙烯 （高密度）（高密度） 聚丙烯聚丙烯 聚苯乙烯聚苯乙烯 聚氯乙烯聚氯乙烯 尼龍尼龍6 尼龍尼龍66 滌綸滌綸 聚甲醛聚甲醛 聚碳酸酯聚碳酸酯 聚四氟乙烯聚四氟乙烯 聚砜聚砜 丁苯橡膠丁苯橡膠 1014 1014 1014 1012-1015 1012-1015 1012 1012-1016 1012 1014 1016 1014 1013 26-28 30 24 15-25 22 15-19 18-6 17-22 25-40 16-20 20 2.2

9、-2.4(1016hz) 2.0-2.6(1016hz) 2.5(1016hz) 3.2-3.6(1016hz) 4.1 4.0 3.4 3.7 3.0 2.0-2.2 2.9-3.1 2.2 0. 05 0. 001 0. 005 0.04-0.08(1016hz) 0. 01 0. 014 0.021 0.005 0.006 0. 0002 0.01-0.006 0.004 其它電性能指標(biāo) 相比漏電起痕指數(shù)相比漏電起痕指數(shù)(cti) (cti) 材料表面能經(jīng)受住材料表面能經(jīng)受住5050滴電解液而沒有形成漏電痕跡的最高滴電解液而沒有形成漏電痕跡的最高電壓值，以伏電壓值，以伏(v)(v)為單位

10、。為單位。 耐漏電起痕指數(shù)耐漏電起痕指數(shù)(pti) (pti) 材料表面能經(jīng)受住材料表面能經(jīng)受住5050滴電解液而沒有形成漏電痕跡的耐電滴電解液而沒有形成漏電痕跡的耐電壓值，以伏壓值，以伏(v)(v)為單位。為單位。 相比漏電起痕指數(shù)測定相比漏電起痕指數(shù)測定相比漏電起痕指數(shù)測定相比漏電起痕指數(shù)測定相比漏電起痕指數(shù)測定相比漏電起痕指數(shù)測定試樣應(yīng)水平放置在支撐板上，按圖將電極裝好，并施加試樣應(yīng)水平放置在支撐板上，按圖將電極裝好，并施加1n1n的的壓力，用量規(guī)檢查兩電極間的距離為壓力，用量規(guī)檢查兩電極間的距離為4.04.0土土0.1mm0.1mm。先對(duì)兩電極。先對(duì)兩電極加加25v25v倍數(shù)的適當(dāng)電壓

11、倍數(shù)的適當(dāng)電壓, ,調(diào)整可變電阻調(diào)整可變電阻, ,使電極短路電流為使電極短路電流為1.01.0+ +0.10.1a a。在兩電極供電下，以。在兩電極供電下，以3030+ +5s5s的時(shí)間間隔下將電解液液滴滴入的時(shí)間間隔下將電解液液滴滴入兩電極間的試樣上，直到試樣發(fā)生破壞或滴下兩電極間的試樣上，直到試樣發(fā)生破壞或滴下5050滴為止滴為止。 試樣發(fā)生以下兩種情況之一視為破壞試樣發(fā)生以下兩種情況之一視為破壞: : (1) (1)試樣表面兩電極間的導(dǎo)電通路電流達(dá)試樣表面兩電極間的導(dǎo)電通路電流達(dá)0.5a0.5a以上，且過流繼電以上，且過流繼電器延時(shí)器延時(shí)2s2s發(fā)生動(dòng)作；發(fā)生動(dòng)作； (2)(2)雖過流繼電器未發(fā)生動(dòng)作，但試樣燃燒了雖過流繼電器未發(fā)生動(dòng)作，但試樣燃燒了影響因素(1)(1)試樣試樣表面狀態(tài)狀態(tài) 表面應(yīng)清潔應(yīng)清潔，無灰塵塵、臟臟物、指印、油脂、脫脫模劑劑或其他影響結(jié)響結(jié)果的污污物。表面污污染極極易使電極間電極間的試樣產(chǎn)試樣產(chǎn)生漏痕，因此試試驗(yàn)驗(yàn)前應(yīng)對(duì)試樣應(yīng)對(duì)試樣表面進(jìn)進(jìn)行清潔處清潔處理。 (2)(2)試驗(yàn)試驗(yàn)點(diǎn)間間距選擇選擇 如果在同一片試樣試樣上做多點(diǎn)試驗(yàn)試驗(yàn)，則應(yīng)則應(yīng)注意試驗(yàn)試驗(yàn)點(diǎn)之間間要有足夠夠的距離。該