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• 损耗的形式

• 介质损耗的表示方法

• 介质损耗和频率、温度的关系

• 无机介质的损耗

介质损耗定义：

电介质在单位时间内消耗的能量称为电介质损耗功率，简称电介质损耗。或：电场作用下的能量损耗，由电能转变为其它形式的能，如热能、光能等，统称为介质损耗。它是导致电介质发生热击穿的根源。

损耗的形式：

电导损耗：在电场作用下，介质中会有泄漏电流流过，引起电导损耗。 实质是相当于交流、直流电流流过电阻做功，故在这两种 条件下都有电导损耗。绝缘好时，液、固电介质在工作电 压下的电导损耗是很小的，

极化损耗：只有缓慢极化过程才会引起能量损耗，如偶极子 的极化损耗。

游离损耗：气体间隙中的电晕损耗和液、固绝缘体中局部放 电引起的功率损耗称为游离损耗。

介质损耗的表示：

当容量为 C0= e 0S/d 的平板电容器上 加一交变电压 U=U0eiwt 。则：

1 、电容器极板间为真空介质时， 电容上的电流为：

2 、电容器极板间为非极性绝缘材料时，电容上的电流为：

3 、电容器极板间为弱导电性或极性，电容上的电流为：

G 是由自由电荷产生的纯电导， G= s S/d ，  C= e S/d

如果电荷的运动是自由的， 则 G 实际上与外电压额率无关；如果这些电荷是被 符号相反的电荷所束缚， 如振动偶极子的情况， G 为频率的函数。

介质弛豫和德拜方程：

1) 介质弛豫：在外电场施加或移去后，系统逐渐达到平衡状 态的过程叫介质弛豫。 介质在交变电场中通常发生弛豫现象，极化的弛豫。在介质上加一电场，由于极化过程不是瞬时的，极化包括两项：

P(t) = P0 + P1(t)

P0 代表瞬时建立的极化 ( 位移极化 ) ，  P1 代表松弛极化 P1(t) 渐渐达到一稳定值。这一滞后 通常是由偶极子极化和空间电荷极 化所致。 当时间足够长时，  P1(t)→ P 1 ∞ ， 而总极化 P(t) → P∞ 。

2) 德拜 (Debye) 方程：

频率对在电介质中不同的驰豫现象有关键性的影响。 设低频或静态时的相对介电常数为 ε(0) ，称为静态相对介电常数；当频率 ω→∞ 时，相对介电常数 εr’ →ε∞( ε∞ 代表光频 相对介电常数 ) 。则复介电常数为：

影响介质损耗的因素：

1 、频率的影响

ω→0 时，此时不存在极化损 耗 , 主要由电导损耗引起。  tgδ=δ/ωε ，则当 ω→0 时，  tgδ→∞ 。随着 ω 升高， tgδ↓ 。

随 ω↑ ，松弛极化在某一频率开始跟不上外电场的变化， 松弛极化对介电常数的贡献 逐渐减小，因而 εr 随 ω↑ 而 ↓ 。 在这一频率范围内，由于 ωτ <<1 ，故 tgδ 随 ω↑ 而 ↑ 。

当 ω 很高时， εr→ε∞ ，介电常数仅 由位移极化决定， εr 趋于最小值。 由于 ωτ >>1 ，此时 tgδ 随 ω↑ 而 ↓ 。  ω→∞ 时， tgδ→0 。

tgδ 达最大值时 ωm 的值由下式求出 :

tgδ 的最大值主要由松弛过程决定。如果介质电导显著变大，则 tgδ 的最大值变得平坦， 最后在很大的电导下， tgδ 无最大值，主要表现为电导损耗特征： tgδ 与 ω 成反。

2 、温度的影响

当温度很低时 ,τ 较大，由德拜关系式可知， εr 较小， tgδ 也较小。此时，由于 ω2τ2>>1, 由德拜可得：

随温度 ↑ ， τ↓ ，所以 εr 、 tgδ↑

当温度较高时， τ 较小，此时 ω2τ2<<1

随温度 ↑ ， τ↓ ，所以 tgδ ↓ 。这时电导上升并不明显，主要决定于极化过程：

当温度继续升高，达到很大值时， 离子热运动能量很大，离子在电场作用下的定向迁移受到热运动的阻碍，因而极化减弱， εr↓ 。此时电导损耗剧烈 ↑ ， tgδ 也随温度  ↑ 而急剧上升 ↑ 。

万喜堂彩票注册网站- 3. 湿度的影响

• 介质吸潮后，介电常数会增加，但比电导的增加要慢，由于电导损耗增大以及松驰极化损耗增加，而使 tgδ 增大。

• 对于极性电介质或多孔材料来说，这种影响特别突出，如，纸内水分含量从 4% 增加到 10% 时，其 tgδ 可增加 100 倍。

降低材料的介质损耗的方法

(1) 选择合适的主晶相：尽量选择结构紧密的晶体作为主晶相。

(2) 改善主晶相性能时，尽量避免产生缺位固溶体或填隙固溶体，最好形成连续固溶体。这样弱联系离子少，可避免损耗显著增大。

(3) 尽量减少玻璃相。有较多玻璃相时，应采用 “ 中和效应 " 和 “ 压抑效应 " ，以降低玻璃相的损耗。  (4) 防止产生多晶转变，多晶转变时晶格缺陷多，电性能下降，损耗增加。

(5) 注意焙烧气氛。含钛陶瓷不宜在还原气氛中焙烧。烧成过程中升温速度要合适，防止产品急冷急热。

(6) 控制好最终烧结温度，使产品 “ 正烧 " ，防止 “ 生烧 " 和 “ 过烧 " 以减少气孔率。此外，在工艺过程中应防止杂质的混入，坯体要致密。