介电常数与好三因素间的关系

介电常数与耗散因数间的关系介电常数又称电容率或相对电容率， 是表征电介质或绝缘材料电 性能的一个重要数据，常用 £表示。介质在外加电场时会产生感应 电荷而削弱电场，原外加电场（真空中）与最终介质中电场比值即为介 电常数。其表示电介质在电场中贮存静电能的相对能力，例如一个电容板中充入介电常数为£的物质后可使其电容变大£倍。介电常数愈 小绝缘性愈好。如果有高介电常数的材料放在电场中， 场的强度会在 电介质内有可观的下降。介电常数还用来表示介质的极化程度， 宏观 的介电常数的大小，反应了微观的极化现象的强弱。 气体电介质的极 化现象比较弱，各种气体的相对介电常数都接近 1,液体、固体的介 电常数则各不相同，而且介电常数还与温度、电源频率有关有些物质介电常数具有复数形式，其实部即为介电常数，虚数部 分常称为耗散因数。通常将耗散因数与介电常数之比称作耗散角正切， 其可表示材料 与微波的耦合能力，耗散角正切值越大，材料与微波的耦合能力就越 强。例如当电磁波穿过电解质时，波的速度被减小，波长也变短了。介质损耗是指置于交流电场中的介质， 以内部发热的形式表现出 来的能量损耗。介质损耗角是指对介质施加交流电压时， 介质内部流 过的电流相量与电压向量之间的夹角的余角。 介质损耗角正切是对电 介质施加正弦波电压时，外施电压与相同频率的电流之间相角的余角 5的正切值-tg 5 .其物理意义是：每个周期内介质损耗的能量 /每个 周期内介质存储的能量。介电损耗角正切常用来表征介质的介电损耗。介电损耗是指电 介质在交变电场中，由于消耗部分电能而使电介质本身发热的现象。 原因是电介质中含有能导电的载流子，在外加电场作用下，产生导电电 流，消耗掉一部分电能，转为热能。任何电介质在电场作用下都有能量 损耗，包括由电导引起的损耗和由某些极化过程引起的损耗。用tg 3作为综合反应介质损耗特性优劣的指标，其是一个仅仅取 决于材料本身的损耗特征而与其他因素无关的物理量， tg 3的增大意 味着介质绝缘性能变差，实践中通常通过测量tg3来判断设备绝缘性 能的好坏。由于介电损耗的作用电解质在交变电场作用下将长生热量，这些热会使电介质升温并可能引起热击穿，因此，在绝缘技术中，特别是 当绝缘材料用于高电场强度或高频的场合，应尽量采用介质损耗因 数，即电介质损耗角正切tg 3较低的材料。但是，电介质损耗也可用 作一种电加热手段，即利用高频电场（一般为 03-300兆赫兹）对介 电常数大的材料（如木材、纸张、陶瓷等）进行加热。这种加热由于 热量产生在介质内部，比外部加热速度更快、热效率更高，而且热均 匀。频率高于300兆赫时，达到微波波段，即为微波加热（家用微波 炉即据此原理）。在绝缘设计时，必须注意材料的tg 3值。若tg3过大则会引起严 重发热，使绝缘材料加速老化，甚至导致热击穿。一下例举一些材料的£值：石英-3.8绝缘陶瓷-6.0纸-70有机玻璃2.63PE2.3 PVC3.8高分子材料的£由主链中的键的性能和排列决定分子结构极性越强，£和tgS越大。非极性材料的极化程度较小，£和tg 3都较小。当电介质用在不同场合时对介电常数与耗散因素的大小有不同 的要求。做电容介质时£大、tg 3小；对航空航天材料而言，£要小 tg 3要大。另外要注意材料的极性越强受湿度的影响越明显。主要原因是高湿的作用使水分子扩散到高分子的分子之间，使其极性增强；同时潮 湿的空气作用于塑料表面，几乎在几分钟内就使介质的表面形成一层 水膜，它具有离子性质，能增加表面电导，因此使材料的介电常数和 介质损耗角正切tg3都随之增大。故在具体应用时应注意电介质的周 围环境。电介质在现代生活中经常被用到，而介电常数与耗散因素是电介 质的两个重要参数，根据不同的要求，应当选用具有不用介电常数与 耗散因数的材料，以达到最佳的效果。同时还应当注意外界因素对介 电常数与耗散因数的影响。最新文件 仅供参考 已改成word 文本 方便更改