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橡膠介電常數(shù)測(cè)試儀

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橡膠介電常數(shù)測(cè)試儀介質(zhì)損耗和介電常數(shù)是各種電瓷、裝置瓷、電容器等陶瓷,還有復(fù)合材料等的一項(xiàng)重要的物理性質(zhì),通過(guò)測(cè)定介質(zhì)損耗角正切tanδ及介電常數(shù)(ε),可進(jìn)一步了解影響介質(zhì)損耗和介電常數(shù)的各種因素,為提高材料的性能提供依據(jù);該儀器用于科研機(jī)關(guān)、學(xué)校、工廠等單位對(duì)無(wú)機(jī)非金屬新材料性能的應(yīng)用研究。

詳細(xì)介紹

橡膠介電常數(shù)測(cè)試儀橡膠介電常數(shù)測(cè)試儀

電離損耗

電離損耗(又稱游離損耗)是由氣體引起的,含有氣孔的固體介質(zhì)在外加電場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)氣孔氣體電離所需要的電場(chǎng)強(qiáng)度時(shí),由于氣體的電離吸收能量而造成指耗,這種損耗稱為電離損耗。

結(jié)構(gòu)損耗

在高頻電場(chǎng)和低溫下,有一類與介質(zhì)內(nèi)鄰結(jié)構(gòu)的緊密度密切相關(guān)的介質(zhì)損耗稱為結(jié)構(gòu)損耗。這類損耗與溫度關(guān)系不大,耗功隨頻率升高而增大。

試驗(yàn)表明結(jié)構(gòu)緊密的晶體成玻璃體的結(jié)構(gòu)損耗都很小,但是當(dāng)某此原因(如雜質(zhì)的摻入、試樣經(jīng)淬火急冷的熱處理等)使它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)松散后。其結(jié)構(gòu)耗就會(huì)大大升高。

宏觀結(jié)構(gòu)不均勾性的介質(zhì)損耗

工程介質(zhì)材料大多數(shù)是不均勻介質(zhì)。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(zhì)中是統(tǒng)計(jì)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(zhì)的電場(chǎng)分布不均勻,造成局部有較高的電場(chǎng)強(qiáng)度而引起了較高的損耗。但作為電介質(zhì)整體來(lái)看,整個(gè)電介質(zhì)的介質(zhì)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(zhì)在恒定電場(chǎng)作用下,介質(zhì)損耗的功率為

  W=U2/R=(Ed)2S/ρd=σE2Sd

定義單位體積的介質(zhì)損耗為介質(zhì)損耗率為

ω=σE2

在交變電場(chǎng)作用下,電位移D與電場(chǎng)強(qiáng)度E均變?yōu)閺?fù)數(shù)矢量,此時(shí)介電常數(shù)也變成復(fù)數(shù),其虛部就表示了電介質(zhì)中能量損耗的大小。

D,E,J之間的相位關(guān)系圖

D,E,J之間的相位關(guān)系圖

如圖所示,從電路觀點(diǎn)來(lái)看,電介質(zhì)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(dǎo)致能量損耗;Je,相比較E超前90°,稱為無(wú)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(chǔ)電荷要消耗的能量的大小,是電介質(zhì)作為絕緣材料使用時(shí)的重要評(píng)價(jià)參數(shù)。為了減少介質(zhì)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(yīng)用條件下稱為電介質(zhì)的品質(zhì)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(zhì)損耗與其結(jié)構(gòu)的緊密程度有關(guān)。

緊密結(jié)構(gòu)的晶體離子都排列很有規(guī)則,鍵強(qiáng)度比較大,如α-Al2O3、鎂橄欖石晶體等,在外電場(chǎng)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(wú)極化損耗,僅有的一點(diǎn)損耗是由漏導(dǎo)引起的(包括本質(zhì)電導(dǎo)和少量雜質(zhì)引起的雜質(zhì)電導(dǎo))。這類晶體的介質(zhì)損耗功率與頻率無(wú)關(guān),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(chǎng)合。如剛玉瓷、滑石瓷、金紅石瓷、鎂橄欖石瓷等

結(jié)構(gòu)松散的離子晶體,如莫來(lái)石(3Al2O3·2SiO2)、董青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2)等,其內(nèi)部有較大的空隙或晶格畸變,含有缺陷和較多的雜質(zhì),離子的活動(dòng)范圍擴(kuò)大。在外電場(chǎng)作用下,晶體中的弱聯(lián)系離子有可能貫穿電極運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生電導(dǎo)打耗。弱聯(lián)系離子也可能在一定范圍內(nèi)來(lái)回運(yùn)動(dòng),形成熱離子松弛,出現(xiàn)極化損耗。所以這類晶體的介質(zhì)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(yīng)用于低頻場(chǎng)合。

玻璃的損耗

復(fù)雜玻璃中的介質(zhì)損耗主要包括三個(gè)部分:電導(dǎo)耗、松弛損耗和結(jié)構(gòu)損耗。哪一種損耗占優(yōu)勢(shì),取決于外界因素溫度和電場(chǎng)頻率。高頻和高溫下,電導(dǎo)損耗占優(yōu)勢(shì):在高頻下,主要的是由弱聯(lián)系離子在有限范圍內(nèi)移動(dòng)造成的松弛損耗:在高頻和低溫下,主要是結(jié)構(gòu)損耗,其損耗機(jī)理目前還不清楚,可能與結(jié)構(gòu)的緊密程度有關(guān)。般來(lái)說(shuō),簡(jiǎn)單玻璃的損耗是很小的,這是因?yàn)楹?jiǎn)單玻璃中的“分子"接近規(guī)則的排列,結(jié)構(gòu)緊密,沒(méi)有弱聯(lián)系的松弛離子。在純玻璃中加人堿金屬化物后。介質(zhì)損耗大大增加,并且隨著加人量的增大按指數(shù)規(guī)律增大。這是因?yàn)閴A性氧化物進(jìn)人玻璃的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)后,使離子所在處點(diǎn)陣受到破壞,結(jié)構(gòu)變得松散,離子活動(dòng)性增大,造成電導(dǎo)損耗和松弛損耗增加。

陶瓷材料的損耗

陶瓷材料的介質(zhì)損耗主要來(lái)源于電導(dǎo)損耗、松弛質(zhì)點(diǎn)的極化損耗和結(jié)構(gòu)損耗。此外,表面氣孔吸附水分、油污及灰塵等造成的表面電導(dǎo)也會(huì)引起較大的損耗。

在結(jié)構(gòu)緊密的陶瓷中,介質(zhì)損耗主要來(lái)源于玻璃相。為了改善某些陶瓷的工藝性能,往往在配方中引人此易熔物質(zhì)(如黏土),形成玻璃相,這樣就使損耗增大。如滑石瓷、尖晶石瓷隨黏土含量增大,介質(zhì)損耗也增大。因面一般高頻瓷,如氧化鋁瓷、金紅石等很少含有玻璃相。大多數(shù)電陶瓷的離子松弛極化損耗較大,主要的原因是:主晶相結(jié)構(gòu)松散,生成了缺固濟(jì)體、多品型轉(zhuǎn)變等。


關(guān)鍵詞:絕緣材料
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