电介质材料和绝缘.ppt

第1页，共22页，星期日，2025年，2月5日Fig7.12FromPrinciplesofElectronicMaterialsandDevices,ThirdEdition,S.O.Kasap(?McGraw-Hill,2005)第2页，共22页，星期日，2025年，2月5日在交变电场的作用下在上图的电场作用下第3页，共22页，星期日，2025年，2月5日Fig7.13FromPrinciplesofElectronicMaterialsandDevices,ThirdEdition,S.O.Kasap(?McGraw-Hill,2005)第4页，共22页，星期日，2025年，2月5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5页，共22页，星期日，2025年，2月5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6页，共22页，星期日，2025年，2月5日Fig7.13FromPrinciplesofElectronicMaterialsandDevices,ThirdEdition,S.O.Kasap(?McGraw-Hill,2005)第7页，共22页，星期日，2025年，2月5日Fig7.14FromPrinciplesofElectronicMaterialsandDevices,ThirdEdition,S.O.Kasap(?McGraw-Hill,2005)Thedielectricmediumbehaveslikeanideal(lossless)capacitorofcapacitanceCwhichisinparallelwithaconductanceGp.第8页，共22页，星期日，2025年，2月5日第9页，共22页，星期日，2025年，2月5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10页，共22页，星期日，2025年，2月5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11页，共22页，星期日，2025年，2月5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12页，共22页，星期日，2025年，2月5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13页，共22页，星期日，2025年，2月5日Fig7.15FromPrinciplesofElectronicMaterialsandDevices,ThirdEdition,S.O.Kasap(?McGraw-Hill,2005)参见p498的解释第14页，共22页，星期日，2025年，2月5日介质损耗dielectricloss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