介电常数和介质损

关于介电常数和介质损第1页，讲稿共16页，2023年5月2日，星期三介电常数和介质损耗角正切

在电场作用下，能产生极化的一切物质又被称之为电介质。电介质在电子工业中用来做集成电路的基板、电容器等。如果将一块电介质放入一平行电场中，则可发现在介质表面感应出了电荷，即正极板附近的电介质感应出了负电荷，负极板附近的介质表面感应出正电荷。这种电介质在电场作用下产生感生电荷的现象，称之为电介质的极化。感应电荷产生的原因在于介质内部质点(原子、分子、离子)在电场作用下正负电荷重心的分离，变成了偶极子。不同的偶极子有不同的电偶极矩，电偶极矩的方向与外电场方向一致。第2页，讲稿共16页，2023年5月2日，星期三材料极化第3页，讲稿共16页，2023年5月2日，星期三四、介电常数和介质损耗角正切基本概念：介电常数：以绝缘材料为介质与以真空为介质制成同尺寸电容器的电容量之比值。表示在单位电场中，单位体积内积蓄的静电能量的大小。是表征电介质极化并储存电荷的能力，是个宏观物理量。介质损耗置于交流电场中的介质，以内部发热(温度升高)形式表现出来的能量损耗。第4页，讲稿共16页，2023年5月2日，星期三

基本概念：介质损耗角对电介质施加交流电压，介质内部流过的电流相量与电压相量之间的夹角的余角。介质损耗角正切对电介质施以正弦波电压,外施电压与相同频率的电流之间相角的余角δ的正切值--tgδ.其物理意义是：第5页，讲稿共16页，2023年5月2日，星期三

一些材料的ε数值：

石英—3.8；绝缘陶瓷

—6.0；耐热玻璃 3.8—3.9;纸—70PE—2.3；PVC—3.8

有机玻璃—

2.63

高分子材料的ε由主链结构中的键的性能和排列所决定。分子结构极性越强,ε和tg越大.

非极性材料的极化程度小,ε和tg都较小.极性取代基团影响更大,其数目越多,ε和tg越大第6页，讲稿共16页，2023年5月2日，星期三介电性的应用

tg

大，损耗大，材料发热。电容介质大，tg

小作绝缘材料或电容器材料的高聚物,介电损耗越小越好

航空航天材料小，tg

大，静电小

高频焊接：薄膜封口，tg

大需要通过高频加热进行干燥,模塑或对塑料进行高频焊接时,要求高聚物的介电损耗越大越好.

高频电缆—用PE(非极性)而不用PVC(极性)

第7页，讲稿共16页，2023年5月2日，星期三

影响因素(1)湿度

材料的极性越强受湿度的影响越明显。主要原因是高湿的作用，使水分子扩散到高分子的分子间，使其极性增加；同时,潮湿的空气作用于塑料表面,几乎是在几分钟内就使介质表面形成一个水膜层,它具有离子性质,增加表面电导.因此,材料的介电常数和介质损耗角正切tgδ都随之增加.试样的状态调节和测试都应在标准环境.第8页，讲稿共16页，2023年5月2日，星期三(2)温度第9页，讲稿共16页，2023年5月2日，星期三

影响因素(3)测试电压板状试样:电压2KV影响不大,过高则增加附加损耗.

薄膜:电压低于500V.过大使tgδ明显增加.(4)测试用接触电极高频下,电极的附加损耗变大,因而电极材料本身的电阻一定要小.

第10页，讲稿共16页，2023年5月2日，星期三高聚物的介电性能

高聚物ρv体积电阻率（.m）

击穿强度(MV/m)介电常数（60Hz）介电损耗角正切值（60Hz）聚乙烯（高密度）聚丙烯聚苯乙烯聚氯乙烯尼龙6尼龙66涤纶聚甲醛聚碳酸酯聚四氟乙烯聚砜丁苯橡胶1014

>1014

1014

1012-1015

1012-1015

1012

1012-1016

1012

1014

1016

1014

1013

26-28

302415-252215-19

18-617-2225-4016-20202.2-2.4(1016Hz)

2.0-2.6(1016Hz)2.5(1016Hz)3.2-3.6(1016Hz)4.14.03.43.73.02.0-2.22.9-3.12.2

<0.05

0.

001<0.

0050.04-0.08(1016Hz)0.

010.0140.0210.0050.0060.00020.01-0.0060.004第11页，讲稿共16页，2023年5月2日，星期三其它电性能指标相比漏电起痕指数(CTI)

材料表面能经受住50滴电解液而没有形成漏电痕迹的最高电压值，以伏(v)为单位。

耐漏电起痕指数(PTI)

材料表面能经受住50滴电解液而没有形成漏电痕迹的耐电压值，以伏(v)为单位。

第12页，讲稿共16页，2023年5月2日，星期三相比漏电起痕指数测定第13页，讲稿共16页，2023年5月2日，星期三相比漏电起痕指数测定第14页，讲稿共16页，2023年5月2日，星期三相比漏电起痕指数测定试样应水平放置在支撑板上，按图将电极装好，并施加1N的压力，用量规检查两电极间的距离为4.0土0.1mm。先对两电极加25v倍数的适当电压,调整可变电阻,使电极短路电流为1.0+0.1A。在两电极供电下，以30+5s的时间间隔下将电解液液滴滴入两电极间的试样上，直到试样发生破坏或滴下50滴为止。试样发生以下两种情况之一视为破坏:(