修改版-电介质极化与介电常数.pptVIP

前言2：电介质介电常数对电场分布的影响01形成分子和聚集态的各种健：02离子健03共价键04分子健05电介质的分类：根据化学结构分为3类06非极性及弱极性电介质07偶极性电介质08离子性电介质前言3：电介质物质结构的基本形式Na11281离子结构电介质(岩盐)NaCl中性共价键极性共价键H+=H共价键+第一大性质：电介质的极化及介电常数一、极化现象平板真空电容器电容量：插入固体电解质后电容量：相对介电常数：—由电介质极化引起的束缚电荷相对介电常数是反映电介质极化程度的物理量0102030405一、极化现象电场强度E电位移矢量D极化强度P 电介质原先不显电性，放入到电场时，由于电场的作用电介质内部物理结构发生变化，结果导致电介质内部电荷分布发生变化，出现束缚电荷，整体上对外显现电性。这个过程称作极化二、极化概念1：电偶极子(dipole)：相距很近的两个极性相反量值相等的电荷：对外产生电场2：电偶极距：p＝q×d:表示电偶极子的特性3：极化强度：单位体积内的电偶极距：P。4：极化：电介质在电场中产生电偶极子并使其方向与外电场方向一致、或使原来就有的电偶极子转向与外电场方向一致-q+qd电子位移极化空间电荷极化（包括夹层介质界面极化）离子位移极化转向极化01020403三、极化类型1：电子位移极化当物质原子里的电子轨道受到外电场E的作用时，其负电荷作用中心相对于原子核产生位移，形成电矩，称电子的位移极化。特点：1、范围：一切气体、液体及固体介质中2、能耗：具有弹性，当外电场去掉后，依靠正、负电荷间的吸引力，作用中心又马上会重合，对外不显电性。不引起能量损耗3、与频率关系：极化速度快，10-14-10-15秒，在各种频率的交变电场下均能产生，与频率无关4、与温度关系：无关5、与场强关系：极化强度与电矩的大小成正比极化机理：2：离子位移极化在外电场作用下，正、负离子发生偏移，使整个分子呈现极性，正负离子的中心之间产生电矩，称离子的位移极化极化机理：范围：由离子键构成的电介质中能耗：具有弹性，当外电场去掉后，依靠正、负电荷间的吸引力，作用中心又马上会重合，对外不显电性。有微量能量损耗与频率关系：极化完成时间约为l0-12-10-13s，当交变电场的频率低于红外线光频率，离子位移极化与频率无关与温度关系：温度对离子式极化的影响，存在着相反的两种因素；即离子间结合力随温度升高而降低，使极化程度增加；但离子的密度随温度升高而减小，则使极化程度降低。通常前一种因素影响较大与场强关系：极化程度与电场强度成正比特点：2：离子位移极化3：转向极化在外电场作用下，原来杂乱分布的极性分子（电偶极子）顺电场方向定向排列，对外显示出极性，称极性分子的转向极化极化机理：(a)无外电场E=0-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+(b)有外电场+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-E+-范围：极性分子构成的电介质能耗：分子转向存在摩擦，有明显能量损耗与频率关系：极化完成时间约为l0-6-10-2s，甚至更长，有可能跟不上交变电场的变化，使极化率减小与温度关系：与温度有关，对于极性气体介质：温度高时，分子热运动加剧，妨碍极性分子沿电场方向取向，使极化减弱。对于液体、固体介质：则温度过低时，由于分子间联系紧(例如粘度很大)，分子难以转向．极化较弱。所以极性液体、固体介质在低温下先随温度的升高极化加强，以后当热运动变得较强烈时，极化又随温度上升而减小与场强关系：与外加电场有关，外电场越强，极性分子的转向排列就越整齐，转向极化就越强特点：3：转向极化4：夹层极化高电压设备的绝缘由几种不同的材料组成，或介质不均匀，这种情况会出现“夹层介质界面极化”现象。合闸时：稳态时：当：则：存在电压从新分配，电荷在介质空间从新分布，夹层界面出现电荷堆积，从而对外显电性极化机理：范围：出现在电缆、电容器、旋转电机、变压器、互感器、电抗器等复合绝缘中能耗：电流流过电导，有能量损耗与频率关系：只在低频下有意义，夹层界面上电荷的堆积是通过介质电导G完成的，其过程很缓