电介质物理课件(2013-2)

1、2022-7-811.1.介质损耗和复介电系数介质损耗和复介电系数2.2.弛豫现象和弛豫现象和Kramers-KrKramers-Krnignig关系式关系式3.3.德拜方程德拜方程4.4.电介质的弛豫机构电介质的弛豫机构5.5.多弛豫时间的介质多弛豫时间的介质损耗损耗6.6.复合介质的极化和损耗复合介质的极化和损耗2022-7-822.1 2.1 介质损耗和复介电系数介质损耗和复介电系数一、介质损耗一、介质损耗1 1定义定义：电介质在电场作用下，单位时间内，每单位体：电介质在电场作用下，单位时间内，每单位体 积中，将电能转化为热能而消耗的能量。积中，将电能转化为热能而消耗的能量。2 2作用作

2、用: : 有害：介质发热有害：介质发热 a. a. 导致元件参数的改变，引起电路导致元件参数的改变，引起电路 性能的不稳定性能的不稳定. b. . b. 引起介质老化，甚至造成介质引起介质老化，甚至造成介质 的热击穿破坏，最后失效。的热击穿破坏，最后失效。 有利：高频感应加热有利：高频感应加热3 3表征表征: : a. a. 以单位时间内，单位体积中介质损耗的能量。以单位时间内，单位体积中介质损耗的能量。 b. b. 以损耗角正切值以损耗角正切值tgtg 表示。表示。2022-7-83材料 tan陶瓷Al2O30.00020.01 SiO20.00038BaTiO3 0.00010.02 云母

3、 0.0016派热克斯玻璃 0.0060.025滑石（2SiO2MgO） 0.00020.004 镁橄榄石（2MgOSiO2） 0.004堇青（2MgOAl2O35SiO2） 0.0040.012部分材料的介电损耗情况2022-7-84聚合物 酚醛树脂（电木） 0.060.110硅橡胶 0.0010.025 环氧树酯 0.0020.010 尼龙6,6 0.01 聚碳酸酯 0.0009 聚苯乙烯 0.00010.0006 高密度聚乙烯 0.0001 聚四氟乙烯 0.0002 聚氯乙烯 0.0070.0202022-7-854 4计算计算: :1 1） 直流电场下直流电场下: :不存在介质极化损耗

4、不存在介质极化损耗 a.a.理想介质时，没有漏电流产生，也就没有的损耗理想介质时，没有漏电流产生，也就没有的损耗 b.b.实际介质时，存在漏导，电阻不是无穷大实际介质时，存在漏导，电阻不是无穷大单位时间内介质的能量损耗：单位时间内介质的能量损耗：单位时间、单位体积、消耗的能量：单位时间、单位体积、消耗的能量： VCVERUPV22/EjEVPpVV2IICIR对实际介质，存在对实际介质，存在漏电流，在直流电漏电流，在直流电场下，将会造成介场下，将会造成介质损耗质损耗。理想介质理想介质实际介质实际介质2022-7-86漏导损耗与温度的关系漏导损耗与温度的关系2022-7-872 2）交变电场下）

5、交变电场下a.a.理想介质理想介质只有快极化，只有快极化，对于平板电容器对于平板电容器C C0 0，电压设为，电压设为电流超前电压电流超前电压 /2/2，极化不消耗能量极化不消耗能量CII2CVV)(002/)(wtieVWCdtdQtIVCCItieVtV0)(2022-7-88b. b. 实际介质实际介质有损耗存在，分两种情况有损耗存在，分两种情况: :只计快极化和漏电导时只计快极化和漏电导时 RCVCIRIIICIRIVWRCIItgCR1无功分量有功分量VGciRC)(III交流下介质的电导损耗交流下介质的电导损耗损耗功率损耗功率P=?2022-7-89同时计及快、慢极化和漏电导时同时

6、计及快、慢极化和漏电导时R0CVaCaRakIRIIV0CIacIaIBCRCaRCaCRaRCAIIIIIIIIIItg0)()(无功分量有功分量2022-7-810Ia Ca Ra)(11122222222aCaRaaaaaaaaajIIVCWRWCjCWRCWRWCjRVIVjWCjWCVIC00012220021)(aaaaaCaRCWRCCCWCRIItgi)i)慢极化支路慢极化支路2022-7-811122000,()aaaaCCtgtgCCCCC 1220001,()aaaCCtgtgCCCC 低频时： 高频时： 2022-7-812212VotgCRf21tgtgtg总损耗：总

7、损耗： iiii）漏电支路）漏电支路2022-7-8131 1极化跟得上的电场变化不产生能量损耗极化跟得上的电场变化不产生能量损耗 D D、E E同相位同相位则则 一个周期内能量损失一个周期内能量损失平平均值：均值：tcos0EE ttrcoscos00DEED02cos0tdtdSIDDj0cossin21200020dtttwdtTWwTEDEj二、复介电系数二、复介电系数2022-7-814tcos0EE )cos(0tDDsin2)sincoscossin(21002020020EDEDEjwdtttdtTwwTD D落后于落后于E E 则：则：dtd Dj 2 2极化跟不上电场变化，

8、产生能量损耗极化跟不上电场变化，产生能量损耗一个周期内能量损失平均值：一个周期内能量损失平均值：2022-7-8153 3复介电常数复介电常数根据电介质有关理论，根据电介质有关理论，D D E E则则tieEE0)(0tieDDED iEDiEDiEDeEDeEeDEDititisincossincos000000)(000)(0*sincos0000EDED 有：有： 在直流电场下：在直流电场下：实数实数设设2022-7-816 、物理意义：物理意义：根据：根据：实部：实部： 为电介质的电容率，和介电常数一样表示电容性为电介质的电容率，和介电常数一样表示电容性虚部虚部: : 为损耗因子，表示

9、介质中能量损耗大小为损耗因子，表示介质中能量损耗大小 w w0 0， s s是静态介电常数是静态介电常数EiweEiieEidtdEdtEddtdDjtiti)()()(00* wEwEtg无功功率有功功率w wE E为有功电流密度为有功电流密度 w wE E为无功电流密度为无功电流密度2022-7-817 在电场的作用下，极化的建立需要经过一定的时间才在电场的作用下，极化的建立需要经过一定的时间才能达到平衡状态，如电子位移极化和离子位移极化需时短，能达到平衡状态，如电子位移极化和离子位移极化需时短，松弛极化，如偶极矩转向和热离子极化需时较长松弛极化，如偶极矩转向和热离子极化需时较长, ,对静

10、电对静电场来说是有足够的时间让极化建立起来。场来说是有足够的时间让极化建立起来。EtE、PP2.2 2.2 弛豫现象和弛豫现象和Kramers-KrKramers-Krnignig关系式关系式2022-7-818 在交变电场作用下的电介质极化行为，情况在交变电场作用下的电介质极化行为，情况就不同了。在交变电场中，极化的方向随电场的就不同了。在交变电场中，极化的方向随电场的方向变化而变化，如电场的频率很高，极化可能方向变化而变化，如电场的频率很高，极化可能就跟不上电场的变化。就跟不上电场的变化。 一般的无线电工作频率一般的无线电工作频率 ， ，在其周期内，位移极化（电子、离子），在其周期内，位移

11、极化（电子、离子）仍有足够的时间建立，极化机理与静电场极化相同。仍有足够的时间建立，极化机理与静电场极化相同。极化强度可表示为：极化强度可表示为： 2022-7-819 而松弛极化（慢极化，如偶极矩转向而松弛极化（慢极化，如偶极矩转向极化、热离子极化）就可能跟不上电场的极化、热离子极化）就可能跟不上电场的变化，其极化就不再象在静电场那样，而变化，其极化就不再象在静电场那样，而是出现一与时间有关的松弛极化强度是出现一与时间有关的松弛极化强度。 于是，在交变电场下电介质的极化强度可于是，在交变电场下电介质的极化强度可表示为：表示为：2022-7-820极化强度随时间的变化：极化强度随时间的变化：

12、P Pr rt t时间关系时间关系: :加电场时加电场时去电场时去电场时 f f0 0时，不存在滞后现象，只研究介质的静态特性时，不存在滞后现象，只研究介质的静态特性f f0 0时，存在滞后现象，则研究介质的研究动态特性时，存在滞后现象，则研究介质的研究动态特性)1 (/trmrePP/trmrePP2022-7-821上次课的总结：上次课的总结：介质损耗的定义，作用，表征，计算介质损耗的定义，作用，表征，计算漏导损耗与极化损耗漏导损耗与极化损耗交流电压下，实际介质漏导和极化损耗角正交流电压下，实际介质漏导和极化损耗角正切与频率的关系，为什么？切与频率的关系，为什么？复介电常数的定义与意义复介

13、电常数的定义与意义 ，2022-7-822驰豫现象驰豫现象: : 在介质中由慢极化形成了滞后于电在介质中由慢极化形成了滞后于电压并随时间增加而出现衰减的吸收电压并随时间增加而出现衰减的吸收电流的现象。流的现象。 这种现象可以用实验观察到。这种现象可以用实验观察到。 2022-7-8231 1理想介质理想介质1t2tt0VV1t2ttQ1t2ttVII线性介质构成的平板电容器，加上一个脉冲线性介质构成的平板电容器，加上一个脉冲V V0 0， t t1 1t t2 2(t(t1 1+dt)+dt)VQCdtdVCiII一一、驰豫现象驰豫现象2022-7-8242 2实际介质实际介质2022-7-8

14、253 3吸收电流的计算吸收电流的计算 (t)(t)：吸收电流随时间变化的规律，称为后效，弛豫，衰减函数：吸收电流随时间变化的规律，称为后效，弛豫，衰减函数 (t)(t)的性质：的性质： (t)(t)在时间由在时间由0 0，应当归一化的，应当归一化的 (t)(t)作用于作用于Ia(tIa(t) )表示电流是衰减的，最后为表示电流是衰减的，最后为0 0 的系数的系数 (t)(t)与电容器的形态和外加电压无关，与电介质与电容器的形态和外加电压无关，与电介质的化学成份和结构与温度有关的函数的化学成份和结构与温度有关的函数)()()()()()()()()()()(tVCCdttdfVCCdttdQf

15、ItVfCCtfQQtQssaassa 这一过程同时伴随一随时这一过程同时伴随一随时间而衰减的电流，称为间而衰减的电流，称为吸收电吸收电流流（或剩余电流）。（或剩余电流）。2022-7-8261t2tt0VV单一个脉冲单一个脉冲V0吸收电流？吸收电流？全电荷？全电荷？)()()()()()()()()()()(tVCCdttdfVCCdttdQfItVfCCtfQQtQssaassa2022-7-827二、随时间变化的电压与电流及电介质中的全电流二、随时间变化的电压与电流及电介质中的全电流Utt1t2t3t4UtU(t1)U(t2)2022-7-828全电流公式全电流公式: :2022-7-8

16、29 1-1-瞬时充电电流；瞬时充电电流；2-2-吸收电流；吸收电流；3-3-贯穿电导电流；贯穿电导电流；4-4-全电流全电流2:2:吸引电流吸引电流3:3:漏导电流漏导电流4:4:总电流总电流5:5:绝缘电阻绝缘电阻1:1:位移电流位移电流2022-7-830三、三、Kramers-KrKramers-Krningning关系式关系式目的：研究复介电常数的频率特性目的：研究复介电常数的频率特性关键：在于后效系数的确定关键：在于后效系数的确定过程：过程：利用全电流公式利用全电流公式)()()()()()(0tGVdxxdtxtdVCCdttdVCtIs有：有： )()()()()()(0tEd

17、xxdxxtdEdttdEtjs 设 暂不考虑漏导tieEE0000sin)()(cos)()()()()(xdxxExdxxEidxexEiEitjssxis2022-7-831EiEij*)( 而而 有有 0*)()()(dxexxis)()()(Cs)()()(Ss 或或 0cos)()(xdxxC0sin)()(xdxxS令令: : 2022-7-832应用傅立叶变换 0cos)(2)(xdxs 0sin)(2)(xdxs由由 )()()(Cs得到得到: : 00cossin)(2)(xdxxd改变积分式的次序，积分得到： 022)(2)(d 0sin)(2)(xdxs2022-7-8

18、33 022)(2)(d同理得到：同理得到： 意义：意义：对任何含有松驰极化的介质都适用对任何含有松驰极化的介质都适用 、相互关联，实验中要知道相互关联，实验中要知道 、中任何一个频中任何一个频 率变化特性，可求出另一个率变化特性，可求出另一个 虽然公式相关，但是没有具体的解析式虽然公式相关，但是没有具体的解析式 特殊地，特殊地，W W0 0，静态相对介电常数，静态相对介电常数 d0)(2)0(2022-7-8343.3 3.3 德拜方程德拜方程 虽然虽然Kramers-KrKramers-Krningning公式描述了复介电常数的频公式描述了复介电常数的频率关系，但因为没有确定的弛豫函数，所

19、以并没有得到率关系，但因为没有确定的弛豫函数，所以并没有得到具体的表达式。具体的表达式。1 1方程推导方程推导对松弛极化（热离子、偶极矩转向）：对松弛极化（热离子、偶极矩转向）：与电介质的化学组成、物理状态及温度条件有关。与电介质的化学组成、物理状态及温度条件有关。代入代入Kramers-KrKramers-Krningning关系式关系式2201( )( )cos1Cxxdx 220( )( )sin1Sxxdx 2022-7-8352022-7-8362 2介质的频率特性介质的频率特性 的关系的关系; ; 的关系的关系; ;tgtg 的关系的关系 1). 1). （）s（s+ ）/21/2

20、022-7-8372). 2). （ ） 2022-7-8382s)( 321TTT1m2022-7-839321TTTtgss2s12022-7-840：2022-7-841Kramers-KrKramers-Krningning关系式关系式德拜方程德拜方程全电流全电流上次课内容：上次课内容： 022)(2)(d 022)(2)(d2022-7-842)()( tgss22ss2ss112022-7-8432 2介质的温度特性介质的温度特性1). （ ）T关系关系)1 (11)(221222TBseBTA123123 T2022-7-844TBTBseBeBTA222112211)( 321

21、 T2). 2). （ ） T T关系关系2022-7-8453). tg T的关系的关系TBTBeBTAeBTA22121)/()/(tan321Ttg321mmmTTT2022-7-8464)4)柯尔柯尔- -柯尔图柯尔图2022-7-847Cole-Cole plots2022-7-848 几种实际介质的柯尔几种实际介质的柯尔- -柯尔图柯尔图 2022-7-8492.4 2.4 电介质的弛豫机构电介质的弛豫机构缺陷区缺陷区设：设：2022-7-8502022-7-851 2022-7-8522022-7-853 tAeCtln2022-7-854PrtPrtP=P+PrPPr小大202

22、2-7-855上次课内容：上次课内容：德拜方程德拜方程12312 T321 T321Ttg321mmmTTT2022-7-856柯尔柯尔- -柯尔图柯尔图2022-7-85712UkTe的物理意义：电介质松弛极化的时间常数表示极化快慢的常数电介质的弛豫机构电介质的弛豫机构2022-7-8582022-7-8592.5 2.5 多弛豫时间的介质损耗多弛豫时间的介质损耗一、依据：一、依据： 对于理想的单晶，松弛时间常数是单一的；但对于对于理想的单晶，松弛时间常数是单一的；但对于实际介质，如非晶、掺杂、材料的非均匀等，其时间常实际介质，如非晶、掺杂、材料的非均匀等，其时间常数就不是单一的了。数就不是

23、单一的了。二、二、 的分布的分布: :的分布几率；内在表示）（的相对分布几率，即）是（表示）（的分布可用分布函数 f 1. ddff01)df( )f( 为归一化函数，满足.2)(fd 2022-7-860三、多弛豫的弛豫函数三、多弛豫的弛豫函数2022-7-861四、多弛豫介质的德拜方程四、多弛豫介质的德拜方程2022-7-862ln）（ 单多2022-7-863 柯尔柯尔- -柯尔引出一个角度，设用这类的角的表式柯尔引出一个角度，设用这类的角的表式 来定义来定义, ,符号符号 。22R max s柯尔柯尔- -柯尔图修正柯尔图修正2022-7-864Cole-ColeCole-Cole给出

24、了具有弛豫机构的介质特性的修正式：给出了具有弛豫机构的介质特性的修正式：在上式中，在上式中， 是个常数，其值在是个常数，其值在0 0与与1 1之间，即之间，即0 0 1 1。当当 0 0时，则为德拜方程式，时，则为德拜方程式，当当 0 0即相当于非单一松弛时间的弛豫分布，即相当于非单一松弛时间的弛豫分布， 值越大，值越大，松弛时间分布越宽。松弛时间分布越宽。1*)(1isiis 1)(2022-7-865)1(211)1(211)(2sin)(212cos)(1)()(2sin)(212sin)(1)( BBBsBBBs分开实部和虚部：2022-7-8662022-7-867实际介质等效电路实

25、际介质等效电路 cj化极快化极慢I漏导实际介质中的电流矢量图实际介质中的电流矢量图ipjicjcpjcjj0计及漏电导时的介质损耗计及漏电导时的介质损耗2022-7-868 考虑漏导电流后的介质损耗与频率、温度关系考虑漏导电流后的介质损耗与频率、温度关系1 1 1 tg 即，当，当）（）（）（）（）（）（）（的关系stEjtEtEjStItJtg2022-7-869a-a-为松弛极化部分；为松弛极化部分；b-b-为漏导部分为漏导部分321TTTtglgab增加 s2022-7-870321tanT2022-7-8712022-7-872电介质的弛豫机构电介质的弛豫机构多弛豫介质的德拜方程多弛豫

26、介质的德拜方程柯尔柯尔- -柯尔图修正柯尔图修正2022-7-873计及漏电导时的介质损耗计及漏电导时的介质损耗a-a-为松弛极化部分；为松弛极化部分；b-b-为漏导部分为漏导部分321TTTtglgab增加 s321tanT2022-7-8742.62.6复合介质的极化和损耗复合介质的极化和损耗一、均匀复合介质的介电常数一、均匀复合介质的介电常数LichtenneckerLichtennecker公式公式2022-7-875二、并联复合介质的极化和损耗二、并联复合介质的极化和损耗E21221122112221112211221122112211221121tantantantantanCCC

27、CSSSSSSSSSSSSjSSSSSSSSCCC 2022-7-8762022-7-877三、串联复合介质的极化和损耗三、串联复合介质的极化和损耗2211212121tantantan.1CUCUCU WWWtUtUtUtUC1C1C10 2m22m12m21即），（）（）（）作用下，（在电压）极化损耗（忽略电导或111,tan,222,tan,1d2d2022-7-878从方程可解得：同时：，边界条件：221121221121EEDDdEdEUUUmmm222211212tantantanCUCUCUmmm2022-7-87922211121210. 2EJEJbDDtaWagnerMax

28、well 间后：）当电压作用相当长时时刻：）在后，、考虑介质的电导率在串联复合介质中，当夹层效应122112122121ddUEddUE111,tan,222,tan,1d2d2022-7-880UddEdtdEGGCCddddUddEdddddtdEdEdEUdtdEEdtdEEJ）（则：）（令）（）（代入：将是连续的，因此有：双层介质界面上的电流12210211212112211221012210211221012211221122022110111 2022-7-881可以看出：总电流密度由两部分组成：可以看出：总电流密度由两部分组成：J=JJ=JR R+J+Ja aJ JR R漏导电流

29、，与漏导电流，与t t无关，由介质的电导决定；无关，由介质的电导决定；J Ja a吸收电流，由界面的集聚电荷引起并随时间呈指数下吸收电流，由界面的集聚电荷引起并随时间呈指数下降的电流。降的电流。2022-7-882结论：结论：1.1.并联介质只存在极化损耗和漏导损耗；并联介质只存在极化损耗和漏导损耗；2.2.串联介质的总损耗包括三个部分：串联介质的总损耗包括三个部分： 极化损耗：极化损耗： tantan 1 1 、tantan 2 2 电导损耗：电导损耗： 1 1/ /1 1 、 2 2/ /2 2 夹层损耗：夹层损耗：思考题：思考题：1.1.为什么并联时没有夹层式为什么并联时没有夹层式极化？

30、极化？2.2.如图所示复合介质有哪些如图所示复合介质有哪些极化形式？极化形式？2022-7-883电介质的全频电介质的全频色散色散关系关系 任何极化形式的极化快慢都是相对的。任何极化形式的极化快慢都是相对的。 在无线电频率范围，偶极矩转向、热离子极化在无线电频率范围，偶极矩转向、热离子极化 会出现色散现象会出现色散现象松弛色散松弛色散。 在光频范围，电子位移极化、离子位移极化同在光频范围，电子位移极化、离子位移极化同样会出现色散样会出现色散谐振色散谐振色散。2022-7-8841-6 1-5 1-4 1-3 1-2 1低频低频 音频音频 射频射频 红外红外 紫外紫外 )(Hzf1. 电子位移极

31、化电子位移极化2. 离子位移极化离子位移极化3. 自发极化自发极化4. 偶极矩转向极化偶极矩转向极化5. 热离子极化热离子极化6. 夹层式极化夹层式极化松弛色散松弛色散谐振色散谐振色散2022-7-885气体介质的极化和损耗气体介质的极化和损耗 气体是各向同性的，在压力不太大的条件下，分子气体是各向同性的，在压力不太大的条件下，分子间的距离很大，在常温下，分子按布朗规律运动，分子间的距离很大，在常温下，分子按布朗规律运动，分子在空间各点出现的几率相等，在空间各点出现的几率相等，MosottiMosotti内电场适用于气内电场适用于气体介质。体介质。EEi322022-7-886一、非极性气体一

32、、非极性气体极化形式：电子位移极化；极化形式：电子位移极化；介质损耗：介质损耗：无松弛极化损耗，只有电导损耗无松弛极化损耗，只有电导损耗。90017105 . 0tan 50/108 . 00025. 1解：下的介质损耗角正切。，求在，气的介电常数为例：在标准状态下的空HzmS二、极性气体二、极性气体极化形式：电子位移极化、偶极矩转向极化；极化形式：电子位移极化、偶极矩转向极化；损耗形式：损耗形式：也只有电导损耗。也只有电导损耗。三、结论三、结论 气体介质损耗小，只有由电导引起的很小的损耗。气体介质损耗小，只有由电导引起的很小的损耗。可看作是无损耗的理想介质。可看作是无损耗的理想介质。应用：应

33、用：可变电容器、标准电容器。可变电容器、标准电容器。缺点：缺点：介电常数小，电容量小。介电常数小，电容量小。2022-7-887液体介质的极化和损耗液体介质的极化和损耗一、非极性和弱极性液体介质一、非极性和弱极性液体介质弱极性：弱极性： 0 00.5D0.5D极化形式：极化形式： 主要为电子位移极化主要为电子位移极化损耗：损耗： 电导损耗，电导损耗，tantan 1010-4-4应用：应用： 有较小的有较小的tantan 及很高的击穿电压，但及很高的击穿电压，但 2.52.5较小，可用作高压绝缘材料，如高压电器的浸渍剂较小，可用作高压绝缘材料，如高压电器的浸渍剂-高高压电缆油，电力电容器油，变

34、压器油，绝缘漆等。压电缆油，电力电容器油，变压器油，绝缘漆等。二、极性液体介质二、极性液体介质中极性液体：中极性液体：0.5D 0.5D 0 01.5D1.5D1.5D极化形式：极化形式： 电子位移极化、偶极矩转向极化电子位移极化、偶极矩转向极化。对强极性液体主要是对强极性液体主要是偶极矩转向极化偶极矩转向极化，极性液体分子，极性液体分子间有强烈的相互作用。间有强烈的相互作用。2022-7-888ssssmmsssnn22tantantantan022出现最大值时，当）（）（如036. 0085. 0tan7 . 22 . 322. 037. 0tan4 . 20 . 522，实验值：，计算，

35、松香，实验值：，计算，例：苏伏油msmsn n问题问题: :理论和实际介质损耗偏差大理论和实际介质损耗偏差大, ,为什么为什么? ?2022-7-889ln）（ 单多误差原因：误差原因：1.1.由于采用由于采用单一时间常数单一时间常数代替代替极性液体介质的分布时极性液体介质的分布时间常数间常数；2.2.将有效电场设为宏观电场。将有效电场设为宏观电场。121231230）（理论由极性液体的NEEOnsageri2022-7-890固体介质的极化和损耗固体介质的极化和损耗一、无机晶体介质的极化和损耗一、无机晶体介质的极化和损耗 如碱卤晶体（如碱卤晶体（NaClNaCl）、石英和云母等（这些晶体）、

36、石英和云母等（这些晶体具有对称立方结构）。具有对称立方结构）。极化形式：只有位移极化（电子、离子）；极化形式：只有位移极化（电子、离子）；介质损耗：电导介质损耗：电导 在在50Hz50Hz，tantan 1010-4-4。tan晶格复合缺陷有关晶格复合缺陷有关2022-7-891二、玻璃中的极化和损耗二、玻璃中的极化和损耗 玻璃主要有硅玻璃（玻璃主要有硅玻璃（SiOSiO2 2）、硼玻璃（）、硼玻璃（B B2 2O O3 3），玻璃为），玻璃为有软化点、没有固定熔点的网状无定形结构材料。有软化点、没有固定熔点的网状无定形结构材料。常见的玻璃：常见的玻璃：1 1）纯玻璃）纯玻璃直接由氧化硅、硼熔

37、制而成；直接由氧化硅、硼熔制而成； 2 2）碱玻璃）碱玻璃加一价的碱金属；加一价的碱金属； 3 3）无碱玻璃）无碱玻璃加二价的碱土金属。加二价的碱土金属。玻璃的玻璃的损耗损耗： i.i. 电导损耗（高温区）；电导损耗（高温区）；ii.ii. 杂质松弛损耗；杂质松弛损耗；iii.iii.结构式损耗（低温区）结构式损耗（低温区）2022-7-8921.1.纯玻璃：直接由氧化硅、硼熔制而成纯玻璃：直接由氧化硅、硼熔制而成 tantan 1010-4-42.2.碱玻璃碱玻璃 为了改善玻璃的强度，通常在玻璃中加入碱金属，为了改善玻璃的强度，通常在玻璃中加入碱金属，使玻璃的网状长链变成短链，但这也同时增大

38、了松弛极使玻璃的网状长链变成短链，但这也同时增大了松弛极化和松弛损耗，由于这种短链结构，使电子运动的可能化和松弛损耗，由于这种短链结构，使电子运动的可能性增大，性增大，电导率和电导损耗也增加。电导率和电导损耗也增加。0 100KTtan结构式损耗杂质电导2022-7-893改善方法：改善方法：中和效应中和效应, ,压抑效应压抑效应：当玻璃中碱金属：当玻璃中碱金属氧化物的总浓度较高，而用氧化物的总浓度较高，而用另一种碱金属来部分取代另一种碱金属来部分取代（总浓度保持不变），可降（总浓度保持不变），可降低玻璃的电导率和损耗，这低玻璃的电导率和损耗，这种效应称为种效应称为“中和效应中和效应”。：在碱金属氧化物玻璃中，加入二价碱土金：在碱金属氧化物玻璃中，加入二价碱土金属氧化物（属氧化物（CaOCaO、BaOBaO等），由于二价碱土金属可使玻等），由于二价碱土金属可使玻璃结构比单一含一价碱金属时的结构更紧密，并使势璃结构比单一含一价碱金属时的结构更紧密，并使势垒增高，从而降低玻璃的电导率和损耗。垒增高，从而降低玻璃的电导率和损耗。KNa40%60%tan2022-7-894三、陶瓷介质的极化和损耗三、陶瓷介质的极化和损耗组成：晶相；玻璃相；气孔。组成：晶相；玻璃相；气孔。损耗