电介质材料和绝缘.ppt

第一页，共二十二页，2022年，8月28日 Fig 7.12 From Principles of Electronic Materials and Devices, Third Edition, S.O. Kasap (? McGraw-Hill, 2005) 第二页，共二十二页，2022年，8月28日 在交变电场的作用下 在上图的电场作用下 第三页，共二十二页，2022年，8月28日 Fig 7.13 From Principles of Electronic Materials and Devices, Third Edition, S.O. Kasap (? McGraw-Hill, 2005) 第四页，共二十二页，2022年，8月28日 相对介电常数： 又称电容率或相对电容率,表征电介质或绝缘材料电性能的一个重要数据,常用εr表示。它是指在同一电容器中用同一物质为电介质和真空时的电容的比值,表示电介质在电场中贮存静电能的相对能力。 表征介质在外电场作用下极化程度的物理量叫介电常数。（在交变电场作用下，介质的介电常数是复数，虚数部分反映了介质的损耗）。实际上，介电常数并不是一个不变的数，在不同的条件下，其介电常数也不相同。 第五页，共二十二页，2022年，8月28日 实部代表相对介电常数，虚部代表电介质中偶极子在电场作用下克服随机碰撞的干扰，沿着不同方向来回取向时发生的能量消耗。 解释为什么取负号。 教材497页关于图7.13的解释。 第六页，共二十二页，2022年，8月28日 Fig 7.13 From Principles of Electronic Materials and Devices, Third Edition, S.O. Kasap (? McGraw-Hill, 2005) 第七页，共二十二页，2022年，8月28日 Fig 7.14 From Principles of Electronic Materials and Devices, Third Edition, S.O. Kasap (? McGraw-Hill, 2005) The dielectric medium behaves like an ideal (lossless) capacitor of capacitance C which is in parallel with a conductance Gp. 第八页，共二十二页，2022年，8月28日 第九页，共二十二页，2022年，8月28日 如图（a）所示，在真空电容器 二端加上交流电压 产生的电流为 ，其相位图见（b）。若在电容器中充以电介质（图（c））。可作起等效电路（图（d）），其中 为纯电容， 为等效电导，相位图见（e）。这时总电流为： 滞后 一个角度 ： 2、在交变电场中的电介质 第十页，共二十二页，2022年，8月28日 根据式 可得： 其中 定义为复数相对介电常数，简称复介电常数： 称为介质损耗角。一般的电工介质材料 约为 ，用于 光纤通信等的石英光纤玻璃， 可小至 。 第十一页，共二十二页，2022年，8月28日 的实部 即为静电场下介质的相对介电常数 ， 它反映介质的储存电荷的能力； 的虚部 表示电介 质电导引起的电场能量的损耗，它的物理意义是单位 体积介质中当单位场强变化一周时所消耗的能量，这 些能量通常转化成热能而耗散掉。 第十二页，共二十二页，2022年，8月28日 把 随外电场频率 变化的过程称为介电色散。在一定的频率范围内，测量介电常数随频率变化的特性曲线称为介电谱。在交变电场作用下，电介质中的原子、分子、偶极矩都会吸收电场的能量，使它们自己处于较高的能量状态或转化成热能，这些统称为介电吸收（介电损耗）。 第十三页，共二十二页，2022年，8月28日 Fig 7.15 From Principles of Electronic Materials and Devices, Third Edition, S.O. Kasap (? McGraw-Hill, 2005) 参见p498的解释 第十四页，共二十二页，2022年，8月28日 介质损耗 dielectric loss 如果交变电场的频率足够低，取向极化能跟得上外加电场的变化，这时电介质的极化过程与静电场作用下的极化过程没有多大的区别。如果交变电场的频率足够高，电介质中的极化强度就会跟不上外