玻璃纖維介電常數(shù)測試儀玻璃纖維介電常數(shù)測試儀
表征:
電介質(zhì)在恒定電場作用下,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
在交變電場作用下,電位移D與電場強度E均變?yōu)閺?fù)數(shù)矢量,此時介電常數(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,從電路觀點來看,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的重要評價參數(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,鍵強度比較大,如α-Al2O3、鎂橄欖石晶體等,在外電場作用下很難發(fā)生離子松弛極化,只有電子式和離子式的位移極化,所以無極化損耗,僅有的一點損耗是由漏導(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),離子的活動范圍擴大。在外電場作用下,晶體中的弱聯(lián)系離子有可能貫穿電極運動,產(chǎn)生電導(dǎo)打耗。弱聯(lián)系離子也可能在一定范圍內(nèi)來回運動,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)用于低頻場合。
玻璃的損耗
復(fù)雜玻璃中的介質(zhì)損耗主要包括三個部分:電導(dǎo)耗、松弛損耗和結(jié)構(gòu)損耗。哪一種損耗占優(yōu)勢,取決于外界因素溫度和電場頻率。高頻和高溫下,電導(dǎo)損耗占優(yōu)勢:在高頻下,主要的是由弱聯(lián)系離子在有限范圍內(nèi)移動造成的松弛損耗:在高頻和低溫下,主要是結(jié)構(gòu)損耗,其損耗機理目前還不清楚,可能與結(jié)構(gòu)的緊密程度有關(guān)。般來說,簡單玻璃的損耗是很小的,這是因為簡單玻璃中的“分子”接近規(guī)則的排列,結(jié)構(gòu)緊密,沒有弱聯(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。這是因為堿性氧化物進人玻璃的點陣結(jié)構(gòu)后,使離子所在處點陣受到破壞,結(jié)構(gòu)變得松散,離子活動性增大,造成電導(dǎo)損耗和松弛損耗增加。