漆膜介質損耗因數(shù)測試儀漆膜介質損耗因數(shù)測試儀
宏觀結構不均勾性的介質損耗
工程介質材料大多數(shù)是不均勻介質。例如陶瓷材料就是如此,它通常包含有晶相、玻璃相和氣相,各相在介質中是統(tǒng)計分布口。由于各相的介電性不同,有可能在兩相間積聚了較多的自由電荷使介質的電場分布不均勻,造成局部有較高的電場強度而引起了較高的損耗。但作為電介質整體來看,整個電介質的介質損耗必然介于損耗大的一相和損耗小的一相之間。
表征:
電介質在恒定電場作用下,介質損耗的功率為
W=U2/R=(Ed)2S/ρd=σE2Sd
定義單位體積的介質損耗為介質損耗率為
ω=σE2
在交變電場作用下,電位移D與電場強度E均變?yōu)閺蛿?shù)矢量,此時介電常數(shù)也變成復數(shù),其虛部就表示了電介質中能量損耗的大小。
D,E,J之間的相位關系圖
D,E,J之間的相位關系圖
如圖所示,從電路觀點來看,電介質中的電流密度為
J=dD/dt=d(εE)/dt=Jτ+iJe
式中Jτ與E同相位。稱為有功電流密度,導致能量損耗;Je,相比較E超前90°,稱為無功電流密度。
定義
tanδ=Jτ/Je=ε〞/εˊ
式中,δ稱為損耗角,tanδ稱為損耗角正切值。
損耗角正切表示為獲得給定的存儲電荷要消耗的能量的大小,是電介質作為絕緣材料使用時的重要評價參數(shù)。為了減少介質損耗,希望材料具有較小的介電常數(shù)和更小的損耗角正切。損耗因素的倒數(shù)Q=(tanδ)-1在高頻絕緣應用條件下稱為電介質的品質因素,希望它的值要高。
工程材料:離子晶體的損耗,離子晶體的介質損耗與其結構的緊密程度有關。
緊密結構的晶體離子都排列很有規(guī)則,鍵強度比較大,如α-Al2O3、鎂橄欖石晶體等,在外電場作用下很難發(fā)生離子松弛極化,只有電子式和離子式的位移極化,所以無極化損耗,僅有的一點損耗是由漏導引起的(包括本質電導和少量雜質引起的雜質電導)。這類晶體的介質損耗功率與頻率無關,損耗角正切隨頻率的升高而降低。因此,以這類晶體為主晶相的陶瓷往往用在高頻場合。如剛玉瓷、滑石瓷、金紅石瓷、鎂橄欖石瓷等
結構松散的離子晶體,如莫來石(3Al2O3·2SiO2)、董青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)等,其內部有較大的空隙或晶格畸變,含有缺陷和較多的雜質,離子的活動范圍擴大。在外電場作用下,晶體中的弱聯(lián)系離子有可能貫穿電極運動,產生電導打耗。弱聯(lián)系離子也可能在一定范圍內來回運動,形成熱離子松弛,出現(xiàn)極化損耗。所以這類晶體的介質損耗較大,由這類品體作主晶相的陶瓷材料不適用于高頻,只能應用于低頻場合。