导体和电介质课件

导体和电介质课件目录CONTENTS导体基本性质静电场下导体特性电介质基本性质交变电场下电介质特性导体和电介质在工程应用实验演示与互动环节01导体基本性质CHAPTER容易导电的物质即为导体，如金属、石墨、人体、大地以及酸、碱、盐的水溶液等。导体定义根据导电性能不同，导体可分为第一类导体（金属和石墨）和第二类导体（电解液和电离的气体）等。导体分类导体定义及分类表示物质导电性能的物理量，其大小反映了载流子数量的多少和迁移速率的快慢。表示物质对电流的阻碍作用，与电导率互为倒数关系。电阻率越大，导电性能越差。电导率与电阻率电阻率电导率

导体中自由电子行为自由电子来源导体中的自由电子主要来源于原子外层的电子，这些电子在热运动或外电场作用下脱离原子核束缚而成为自由电子。电子运动规律在没有外电场作用时，自由电子做无规则热运动；在外电场作用下，自由电子沿电场方向做定向移动形成电流。电子散射与迁移在导体中，自由电子不断与晶格上的原子实碰撞而散射，同时在外电场作用下发生定向迁移。迁移速率与电场强度、温度等因素有关。02静电场下导体特性CHAPTER当导体处于外电场中时，导体内部自由电荷在电场力作用下发生移动，导致导体两端出现等量异种电荷的现象。静电感应定义外电场作用下，导体内部自由电荷移动，使得导体两端电荷不断积累，直到导体内部电场与外电场平衡。静电感应过程靠近带电体的导体发生静电感应，如法拉第笼实验。静电感应现象实例静电感应现象导体表面电荷分布遵循一定的规律，如导体表面电荷密度与表面曲率半径成反比。电荷分布规律电荷分布原因电荷分布影响因素导体内部自由电荷在电场力作用下移动，最终在导体表面形成电荷分布。导体形状、大小、材料等因素都会影响导体表面电荷分布。030201导体表面电荷分布规律静电屏蔽效应原理由于导体内部自由电荷的移动和重新分布，使得导体内部空间电场强度为零，从而实现对外部电场的屏蔽。静电屏蔽效应定义当导体处于外电场中时，由于导体内部自由电荷的移动和重新分布，使得导体内部空间电场强度为零的现象。静电屏蔽效应应用静电屏蔽广泛应用于电子设备、电力系统等领域，如高压输电线路的屏蔽、电子设备的电磁兼容设计等。静电屏蔽效应及应用03电介质基本性质CHAPTER电介质定义电介质是指在电场作用下能够发生极化现象，且其本身不具有导电性的物质。电介质分类主要包括无极电介质和有极电介质两类。电介质定义及分类电介质在电场作用下，正负电荷中心发生相对位移，形成电偶极子的现象。极化现象描述电介质极化程度的物理量，与电场强度、电介质性质等因素有关。极化强度极化现象与极化强度描述电介质储存电荷能力的物理量，与电介质的几何尺寸、介电常数等因素有关。电容描述电介质在电场作用下电容与真空电容之比，反映电介质对电场的响应程度。介电常数描述电介质在交变电场作用下能量损耗大小的物理量，与电介质的导电性、极化过程等因素有关。损耗角正切电容、介电常数及损耗角正切04交变电场下电介质特性CHAPTER交变电场导致电介质分子正负电荷中心分离，产生极化现象。极化现象随着交变电场频率的增加，介电常数逐渐减小，呈现频散现象。介电常数变化交变电场下电介质的损耗较直流电场下更大，导致电介质发热。损耗增加交变电场对电介质影响品质因数衡量电介质在交变电场下性能优劣的参数，与损耗成反比。改善品质因数方法提高电介质纯度、优化制备工艺、改进结构设计等。介质损耗交变电场下，电介质因内部分子摩擦、离子导电等产生的能量损耗。介质损耗与品质因数局部放电现象交变电场下，电介质内部局部区域电场强度超过其击穿场强时发生的放电现象。危害局部放电导致电介质局部劣化、温度升高，严重时引发击穿，影响设备正常运行。抑制局部放电措施提高电介质均匀性、降低电场集中程度、加强设备绝缘等。局部放电现象及危害05导体和电介质在工程应用CHAPTER03经济性在满足技术性能要求的前提下，尽量选择价格合理、来源广泛的导体和电介质材料。01导体材料选择根据电流密度、导电率、机械强度等因素选择合适的导体材料，如铜、铝等。02电介质选择考虑绝缘性能、耐热性、耐老化等因素，选择合适的电介质材料，如聚乙烯、交联聚乙烯等。输变电系统中导体和电介质选择原则绝缘电阻击穿电压耐老化性能测试方法高压绝缘材料性能要求及测试方法01020304高压绝缘材料应具有高的绝缘电阻，以降低泄漏电流和介质损耗。绝缘材料在承受一定电压时不会发生击穿，以保证设备和人身安全。绝缘材料应具有良好的耐老化性能，以保证其长期稳定运行。采用绝缘电阻测试仪、击穿电压测试仪等仪器对绝缘材料进行性能测试。导体作用在电子元器件中，导体主要用于构成电流回路，传输电能和信号。电介质作用电介质在电子元器件中主要起绝缘、支撑和固定等作用，保证元器件的正常工作。如电容器中的电介质，用于储存电荷和隔离电极。电子元器件中导体和电介质作用06实验演示与互动环节CHAPTER利用静电感应现象，展示电荷在导体上的分布与变化情况。实验原理准备带电体、导体和绝缘体，将带电体靠近导体，观察导体上的电荷分布现象。实验步骤导体上的电荷分布随着带电体的靠近而发生变化，出现电荷的聚集和排斥现象。实验现象静电感应现象揭示了电荷在导体上的分布情况，为进一步理解电势、电场等概念打下基础。实验结论静电感应实验演示利用交变电场下介质损耗的测量方法，研究电介质在交变电场下的导电性能。实验原理实验步骤实验现象实验结论准备交变电场源、电介质样品、测量电路等，按照测量步骤进行实验操作。交变电场下，电介质中出现电流，导致能量损耗，该损耗与电介质的导电性能密切相关。通过测量交变电场下电介质的损耗，可以评估其导电性能，为电介质材料的应用提供参考。交变电场下介质损耗测量实验演示静电感应现象观察。学生分组进行静电感应实验，观察并记录实验现象，讨论实验结果，加深对静电感应现象的理解。互动环节1电介质导电性能测试。学生利用提供