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第一章

电介质基本物理知识

电介质（或称绝缘介质）在电场作用下的物理现象主要有极化、电、损

耗和击穿。

在工程上所用的电介质分为气体、液体和固体三类。目前，对这些电介质

物理过程的阐述，以气体介质居多，液体和固体介质仅有一些基本理沦，还

有不少问题难以给出量的分析，这样就在很大程度上要依靠试验结果和工作

经脸来进行解释和判断。

第一节电介质的极化

一、极化的含义

电介质的分子结构可分为中性、弱极性和极性的，但从宏观来看都是不

呈现极性的。当把电介质放在电场中，电介质就要极化，其极化形式大体

可分为两种类型：第一种类型的极化为立即瞬态过程，极化的建立及消失

都以热能的形式在介质中消耗而缓慢进行，这种方式称为松弛极化。

电子和离子极化属于第一种，为完全弹性方式，其余的属于松弛极化型。

（一）电子极化

电子极化存在于一切气体，液体和固体介质中，形成极化所需的时间

极短，约为107，So它与频率无关，受湿度影响小，具有弹性，这种极

化无能量损失。

（二）原子或离子的位移极化

当无电场作用时，中性分子的正、负电荷作用中心重合，将它放在电

场中时，其正负电荷作用中心就分离，形成带有正负极性的偶极子。离

子式结构的电介质如（玻璃、云母等），在电场作用下，其正负离子被拉

开，从而使正负电荷作用中心分离，使分子呈现极性，形成偶极子，形

成正负电荷距离。

原子中的电子和原子核之间，或正离子和负离子之间，彼此都是紧密

联系的。因此在电场作用下，电子或离子所产生的位移是有限的，且随

电场强度增强而增大，电场以清失，它们立即就像弹簧以样很快复原，

所以通称弹性极化，其特点是无能量损耗，极化时间约为10*s。

三（）偶极子转向极化

电介质含有固有的极性分子，它们本来就是带有极性的偶极子，它

的正负电荷作用中心不重合。当无电场作用时，它们的分布是混乱的，

宏观的看，电介质不呈现极性。在电场作用下，这些偶极子顺电场方向

扭转（分子间联系比较紧密的），或顺电场排列（分子间联系比较松散的）。

整个电介质也形成了带正电和带负电的两级。这类极化受分子热运动的

影响也很大。偶极松弛极化的电介质有胶木、橡胶、纤维素等，极化为

非弹性的，极化时间约为10块一10・2s。

（四）空间电荷极化

介质内的正负自由离子在电场作用下，改变其分布状况，在电极附

近形成空间电荷，称为空间电荷极化，其极化过程缓慢。

（五）夹层介质界面极化

由两层或多层不同材料组成的不均匀电介质，叫做夹层电介质。由

于各层中的介电常数和电率不同，在电场作用之下，各层中的电位，

最初按介电常数分布（即按电容分布），以后逐渐过滤到电率分布（即

按电阻分布）。此时，在各层电介质的交界面上的电荷必然移动，以适应

电位的重新分布，最后在交界面上积累起电荷。这种电荷移动和积累，

就是一个极化过程。

上述电介质的五种极化形式，从施加电场开始，到极化完成为止，

都需要一定的时间，这个时间有长有短。属于弹性极化的，极化建立所

需的世间都很短，不超过10/s。属于松弛极化的，极化时间都较长，在

-10

10-104s以上。夹层极化则时间更长，在10・飞以上，甚