第十五讲 复介电常数与频率和温度的关系 PPT
介电常数研究生幻灯片
•41
tg 与频率的关系类似于损耗因子与频率的关系, tg 的极值
条件为: tg 0
则可得:
m'
1
s
m
当 ω=ωm’时:
' r
2 s s
" r
s s
s
(tg )max
s 2
s
当
1
时, tg
~ ( s
)
与 成正比, tg
0
当
1
时, tg
~ ( s
) /
电介质:以感应的方式对外电场作出响应,即沿着电场方向产生 电偶极矩或电偶极矩的改变,这类材料称为电介质,这种现象称 为电介质的极化。
在电介质中,原子、分子或离子中的正负电荷以共价键或离 子键的形式被相互强烈地束缚着,通常称为束缚电荷。在电场作 用下,正、负束缚电荷只能在微观尺度上作相对位移,不能作定 向运动。正负束缚电荷间的相对偏移,产生感应偶极矩。在外电 场作用下, 电介质内部感生偶极矩的现象,称为电介质的极化。
•38
损耗的原因:由于共振使电流与电压同位相。 •39
1 复介电常数与频率的关系
德拜驰豫关系:
r
s 1 i
' r
()
( s
)
(1 2 2 )
" r
(
)
( s
)
(1 2 2 )
tg
" r
' r
( s
)
(s 2 2 )
由上面的式子可见,在一定温度下:
当
=
0,
' r
s
,
" r
0
是恒定电场下的情况;
第十五讲复介电常数与频率和温度的关系
温度升高,
减小,
" r
随
温度增加而增加;
高温,
小,
, 1
" r
~
,与
成正比,
" r
随温度增加而减少,
1,
出现极大值,
" rm
的极值温度
Tm
。
m Ae B Tm
Tm
B ln( m
)
B ln m ln
A
A
tg
的温度特性与损耗因子类似,但 tg
的极
值温
度
T m
'
比
" r
的极值温度Tm 低。
当 ( )' s / 时, tg 到达极大值
' r
发生剧烈变化的区域向高频区移动,
" r
和
tg
的峰值向高频移动,温度升高时,
减少,可以和弛豫时间相比拟的电场周
期变短,弥散频率区域包括损耗极值频率m 和m' ,m 1, ↓,m ↑。
Cole—Cole 图
从德拜方程中消去
,有:(
' r
s
2
)2
" s
(
s
2
)2
这是一个半圆方程,圆心( s ,0),半径 s 。不同频率或
静态介电常数εs可表示为s : Pr / 0E
上式中 Pr n0d Ee 为驰豫极化强度,其中d 为偶极子取向极化的驰豫极化率,
d a' T
与温度成反比,设
Ee≈E,则s :;
a T
,a
a'/ 0
弛豫时间
与温度成指数关系
~
AeB
介电常数
①宏观极化 在外电场作用下,离子向电极
的宏观移动,导致瓷体内部离子 减少,电极附近离子增加,电荷 积聚在瓷体与电极之间的界面附 近,呈现宏观极化现象。
47
②微观不均匀性 在晶体内部,存在晶界,相
界,晶格畸变,杂质的地方,阻 碍了离子的移动,产生离子(电 荷)的堆积。称为微观不均匀结 构。
48
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前面讨论过,晶格热振动,晶格缺 陷,杂质的引入,化学组成的局部改变 等因素都能使电子能态发生改变,出现 位于禁带中局部能级,形成弱束缚电子, 如“F—心”和“F ’—心”。
“F—心”就是由一个负离子空位 俘获了一个电子所形成的一种常见的情 况。
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“F—心”的弱束缚电子为周围结点 上的阳离子所共有,在晶格热振动的 作用下,吸收一定的能量由较低的局 部能级跃迁到较高的能级而处于激发 态,连续地由一个阳离子结点转移到 另一个阳离子结点,类似于联系弱离 子的迁移,外加电场力图使弱束缚电 子的运动具有方向性,这就形成了极 化状态。“F—心”显现的电结构而言, 类似于一个氢离子。
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温度t时的电容温度系数c为: c=(1/c)·(dc/dt)
在一定温度范围内,c与t的关系可 视为直线时,则上式写成:
c=(1/c1)·(Δc/Δt) 式中:Δc=c2–c1,Δt= t2–t1
c2、c1为温度t2、t1时的电容量。
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介电常数随温度的变化用介电常 数的温度系数表示。温度t时介电常数 的温度系数。
电荷增加是由于陶瓷介质在电场作 用下发生极化的结果。这一现象叫介质 的宏观极化。它是介质微观质点极化的 外部表现。极板上电荷增加的过程也就 是微观质点极化的过程。
3
从上图可知,由于介质极化,在介 质邻近电极的表面层,出现了束缚在介质 上的电荷(束缚电荷),该电荷与电极上的 电荷符号相反,在介质中建立了与原电场 E方向相反的电场E’ 。E’有使原电场减小 的趋势。为使原电场E保持不变,电源必 须供给极板更多的电荷。Q与Q0的比值, 我们称为介质的介电常数。可表示为:
材料的介电性课件
频率对介电损耗的影响
总结词
随着频率的增加,介电损耗通常会增 加。
详细描述
介电损耗是指电场能量转换为热能并 耗散在材料中的过程。在高频电场下 ,由于电子和离子的运动速度限制, 能量转换更为频繁,导致介电损耗增 加。
频率对介电强度的影晌
要点一
总结词
介电强度与频率的关系较为复杂,但通常在高频下介电强 度会有所降低。
材料的介电性课件
• 介电性基本概念 • 介电性与物质结构 • 介电性与温度 • 介电性与频率 • 介电性与应用
01
介电性基本概念
介电常数
总结词
介电常数是衡量材料介电性能的重要参数,它表示了电场中材料对电能的保持 能力。
详细描述
介电常数的大小取决于材料的种类、温度、湿度和频率等条件。在相同的条件 下,介电常数越大,表示材料对电场的屏蔽作用越强,电能被保持得越紧密。
详细描述
介电性是指材料在电场作用下,内部电荷的分布和运动行为。分子极性是指分子内部正负电荷分布不均匀,导致 分子具有电偶极矩。极性分子在电场中会发生取向极化,即分子正负电荷中心发生相对位移,与电场方向一致。 这种取向极化会导致材料表现出较高的介电常数。
晶体结构与介电性
总结词
晶体结构的紧密程度和对称性对介电性产生影响,晶体中的离子或分子的相对位置和排列方式决定了 介电常数的大小。
详细描述
离子化合物是由正负离子通过离子键结合形成的化合物。在离子化合物中,正负离子的 相互作用较强,容易发生取向极化。当电场施加时,离子间的相互作用会导致正负离子 发生相对位移,与电场方向一致,从而表现出较高的介电常数。此外,离子化合物的介
电常数还与其离子半径、晶体结构和温度等因素有关。
03
微带线介电常数和温度关系
微带线介电常数和温度关系介绍微带线是一种应用广泛的射频微波传输线,它由一根细长的金属导体和一层绝缘介质组成。
介电常数是描述绝缘介质性能的物理量之一,是微带线设计中的重要参数之一。
本文将深入探讨微带线介电常数与温度的关系,以帮助读者更好地理解微带线的特性和应用。
什么是介电常数介电常数(Dielectric constant),也称相对电容率(Relative permittivity),是描述介质对电场响应的物理量。
它代表着介质相对于真空而言的电容性能,用于衡量介质中电场的传播速度和电磁波的传输特性。
微带线的结构微带线由两个主要组成部分构成:金属导体和绝缘介质层。
金属导体可以是铜、铝等导电材料,而绝缘介质层通常采用陶瓷、聚四氟乙烯(PTFE)等低介电常数材料。
这种结构使得微带线在射频和微波领域具有独特的传输特性。
微带线的特性微带线具有许多优点,使得它在射频和微波电路设计中被广泛应用。
以下是一些微带线的特性:1.尺寸小:微带线的尺寸通常在微米到毫米级别,可以制作成非常小巧的电路元件。
2.重量轻:微带线的材料采用导电性好的金属和低介电常数的绝缘介质,整体重量较轻。
3.便于集成:微带线可以方便地与其他电路元件和元器件集成在一起,形成复杂的微波电路。
4.调谐性好:通过调整微带线的尺寸和结构参数,可以实现对微带线的特性阻抗的调节,以满足不同的电路要求。
温度对微带线介电常数的影响绝缘介质的介电常数是众多微带线特性参数之一,它受温度的影响较大。
在设计微带线电路时,需要考虑介质材料的介电常数随温度的变化情况。
随着温度的升高,绝缘介质的分子热运动增强,分子之间的相互作用减弱,导致介电常数发生变化。
绝缘介质的介电常数与温度之间的关系可以通过以下几种方式来描述:1.温度系数(Temperature coefficient):介电常数的温度系数表示单位温度变化引起介电常数变化的程度。
一般来说,介质的温度系数为正值,即随温度升高而增加,或者为负值,即随温度升高而减小。
介电常数和复介电常数
介电常数和复介电常数介电常数是描述物质对电场响应能力的物理量,它是介质中电场与电荷之间相互作用的重要性质。
而复介电常数则是为了描述介质对电磁波的响应而引入的概念。
介电常数是指在电场作用下,物质中的电荷分布发生变化所导致的电场强度与电势差之比。
在无源介质中,电场强度与电势差成正比,而比例系数就是介电常数。
在数学上,介电常数通常用ε来表示。
它是无量纲的,其数值大于1,可以是实数,也可以是复数。
对于线性介质而言,介电常数是与频率无关的常数,通常以静态介电常数ε0表示。
静态介电常数是在频率趋于零时的介电常数。
在低频情况下,电场引起的电荷重排效应比较明显,介质能够有效地储存和传导电荷。
而随着频率的升高,介质对电场的响应能力逐渐降低,导致介电常数减小。
对于复介电常数而言,它是介质对电磁波的响应能力的度量。
复介电常数可以分为实部和虚部,实部表示介质对电磁波的吸收和反射能力,而虚部则表示介质对电磁波的传播速度和相位差的影响。
复介电常数通常用ε'和ε''来表示,其中ε'表示实部,ε''表示虚部。
在实际应用中,介电常数和复介电常数在电磁波传播、电子器件设计、材料工程等领域具有重要的意义。
通过对介电常数的研究,我们可以了解介质的电磁响应特性,从而选择合适的材料来设计和制造电子器件。
同时,对复介电常数的研究有助于我们深入理解电磁波在介质中的传播机制,从而推动无线通信技术等领域的发展。
总之,介电常数和复介电常数是描述物质对电场和电磁波响应能力的重要物理量。
通过对其研究,我们可以了解介质的电磁特性,以及电磁波在介质中的传播规律,为相关领域的应用提供理论基础和技术支持。
介电常数与频率和温度的关系
介电常数与频率和温度的关系介电常数,听起来是不是有点生涩?但其实这玩意儿跟我们的日常生活息息相关,真是令人惊讶。
简单来说,介电常数就像是材料对电场的“反应能力”,就像人遇到麻烦时的反应速度。
高的介电常数意味着材料能更好地存储电能,而低的则说明它的“吸引力”不够。
你想想,就像我们在聚会中,有些人特别会吸引注意,真是“吸粉”无数,而有些人则默默无闻,成了背景板。
频率和温度又是怎么回事呢?频率,简单说就是电场变化的快慢。
想象一下你在舞池中跳舞,音乐节奏快的时候,大家的舞步自然也跟着快,那种感觉就特别带劲。
而当音乐慢下来,大家的动作也随之放慢,这就是频率对气氛的影响。
在电场中,频率越高,材料的介电常数也会发生变化,像是随着节奏起伏,灵活多变。
特别是在高频情况下,有些材料的介电常数会显著下降,这就像是聚会中,有些人随着音乐节拍变得更兴奋,有些则可能因为太累而放弃了热情。
再说温度,嘿,这可是个有趣的话题。
温度上升的时候,材料的分子会活跃起来,像是在热锅上的蚂蚁,四处乱跑。
这种情况下,介电常数往往会变得不稳定,就像那种热情过度的聚会,随时可能变得混乱。
反过来,如果温度降低,材料的分子活动减缓,介电常数也可能会保持稳定,仿佛聚会冷却下来,大家开始安静聊天,气氛变得温和。
想想看,频率和温度对介电常数的影响就像是生活中的酸甜苦辣,真是多姿多彩。
你有没有想过,为什么手机信号有时特别好,有时又断断续续?这其中就涉及到介电常数的变化。
当你在阳光下打电话,温度升高,材料的特性可能会变动,这也可能影响信号的稳定性。
再比如,冬天的时候,气温降低,信号也可能受到影响,真是让人哭笑不得。
就像是在冷风中打电话,呼吸一口气,居然都能看到白雾,手机信号却变得稀稀拉拉,真是让人恼火。
咱们聊聊实际应用。
介电常数的变化在科技中有着举足轻重的作用。
比如说,在制造电容器时,选择合适的材料,就像选购食材一样,得考虑温度和频率对介电常数的影响。
高频电路中,材料的选择更是关键,一不小心就可能“翻车”。
复介电常数与频率和温度的关系
复介电常数与频率和温度的关系一、引言复介电常数是介电材料的一个重要物理量,它描述了介电材料在电场作用下的响应能力。
复介电常数与频率和温度有密切的关系,本文将从基础概念、频率和复介电常数的关系、温度和复介电常数的关系等方面进行分析。
二、基础概念1. 复介电常数复介电常数是指介质在交变电场中对电磁波传播速度的影响程度,它包括实部和虚部两个部分。
实部反映了介质对于光波传播速度的减缓程度,虚部则反映了光波在介质中传播时能量耗散的情况。
2. 交变电场交变电场是指其大小和方向随时间而变化的一种电场。
在实际应用中,交变电场往往是由交流信号产生器产生的。
三、频率与复介电常数关系1. 实部与频率关系实部是指光波在介质中传播时速度减缓程度,也就是相位速度与真空中相比减小了多少。
当光波通过不同频率的介质时,其实部会发生变化。
一般来说,实部与频率呈反比例关系,即随着频率的增加,实部会减小。
2. 虚部与频率关系虚部是指光波在介质中传播时能量耗散的情况。
在介质中,光波会因为分子振动、电子偶极翻转等原因而产生能量损耗。
虚部与频率的关系比较复杂,一般来说,在低频段时虚部随着频率的增加而减小,在高频段时虚部则随着频率的增加而增大。
3. 复介电常数与频率关系复介电常数是实部和虚部的综合体现,其与频率之间存在一定的函数关系。
一般来说,在低频段时复介电常数随着频率的增加而减小,在高频段时则随着频率的增加而趋于稳定。
四、温度与复介电常数关系1. 实部与温度关系实际上,实部是受到温度影响较小的物理量。
在一定范围内,实部基本上不会受到温度变化的影响。
2. 虚部与温度关系虚部是受到温度影响较大的物理量。
一般来说,随着温度的升高,介质中分子振动和电子偶极翻转等现象会增加,从而导致虚部的增大。
3. 复介电常数与温度关系复介电常数是实部和虚部的综合体现,其与温度之间也存在一定的函数关系。
一般来说,在低频段时复介电常数随着温度的升高而减小,在高频段时则随着温度的升高而趋于稳定。
介电常数 品质因数 谐振频率温度系数三者的关系
介电常数品质因数谐振频率温度系数三者的关系介电常数、品质因数和谐振频率温度系数是微波介质陶瓷的重要性能指标,它们之间存在相互影响和制约的关系。
介电常数是反映材料极化能力的物理参数,其值越大,表示材料的电性能越好,即介质对电场的储能能力越强。
介电常数的大小受晶相结构和制备工艺等因素的影响。
品质因数表示材料对微波损耗的抑制能力,高品质因数意味着材料对微波的损耗较小,能够更好地保持电磁场的能量。
品质因数主要受材料微观形貌的影响,如微观形貌是否均一、材料是否致密、晶粒尺寸是否分布均匀等。
谐振频率温度系数表示材料谐振频率随温度变化的规律,其绝对值越接近于零,表示材料的温度稳定性越高。
该参数由线性膨胀系数和介电常数温度系数共同确定。
在微波介质陶瓷的设计和制备过程中,需要综合考虑这三个性能指标,根据实际需求选择适当的介电常数、品质因数和谐振频率温度系数。
气体的介电常数和温度的关系
气体的介电常数和温度的关系1. 引言在日常生活中,气体似乎是无处不在的,不管是清晨的空气,还是汽车尾气的味道,气体一直陪伴着我们。
不过,你有没有想过,气体其实有许多有趣的物理特性,其中之一就是它们的介电常数?介电常数听上去可能很复杂,但其实它跟气体的温度有着千丝万缕的关系。
今天,我们就来轻松聊聊这个话题,看看温度如何影响气体的介电常数。
2. 介电常数到底是什么?先来搞清楚介电常数的概念。
简单来说,介电常数是指物质在电场中储存电能的能力。
就像你在超市挑选电池时,想找个更持久的选择,介电常数高的气体能在电场中储存更多的能量。
气体的介电常数受多种因素影响,其中温度就是一个重要的玩家。
温度变化,介电常数就像一位“调皮的孩子”,时而高兴,时而烦躁,反复波动。
2.1 温度与介电常数的关系那么,温度究竟如何影响介电常数呢?简单说,当气体的温度升高时,气体分子的运动速度加快,碰撞的频率也增加。
这种“喧闹”的环境让气体中的电子更加活跃,结果,介电常数就会有所增加。
反之,当温度下降时,分子的活动变得缓慢,介电常数自然也会下降。
就像冬天的时候,大家都缩在家里不愿意出门,活力不足,自然没法像夏天那样热情洋溢。
2.2 实际应用这种温度与介电常数的关系,在实际应用中有不少妙用哦!比如,在气象学上,科学家们可以通过监测气体的介电常数变化来判断天气变化。
想象一下,气象台的工作人员像侦探一样,通过这些变化推测出即将到来的暴风雨,真是酷毙了!另外,在电子设备的设计中,工程师也得考虑到不同温度下气体的介电常数,以确保设备的正常运行。
3. 结论总的来说,气体的介电常数和温度的关系就像一场舞蹈,彼此交错、相互影响。
温度的变化让气体的介电常数时而高涨,时而低落,这种动态平衡也为我们揭示了自然界的奥秘。
通过了解这些知识,我们可以更好地理解周围的世界,让生活变得更加丰富多彩。
希望这篇轻松的小文章,能让你对气体的介电常数和温度的关系有一个新的认识,生活中还有很多这样的科学小秘密,值得我们去探索和发现!。
介电常数和温度关系
介电常数和温度关系
嘿,咱今天就来讲讲介电常数和温度那点事儿。
你说这介电常数啊,它和温度的关系那可真是有点奇妙呢!就好像一对欢喜冤家,温度一变,介电常数也跟着变。
想象一下啊,温度就像是个爱捣蛋的小精灵,一会儿热得要命,一会儿又冷得够呛。
而介电常数呢,就像是个有点“矫情”的家伙,温度小精灵一捣乱,它就不淡定了。
温度升高的时候呀,介电常数可能就跟着往上蹿一蹿,好像在说:“哎呀,热死啦,我要变一变!”;温度降低的时候呢,介电常数可能又会缩一缩,仿佛在嘟囔:“好冷啊,我得躲一躲。
”
这就好比我们人一样,天气热了就穿少点,天气冷了就多穿几件。
介电常数和温度就是这样相互影响着。
有时候它们的关系很明显,一眼就能看出来;有时候又藏得挺深,得好好研究研究才能发现。
我记得有一次做实验的时候,就专门研究了它们之间的关系。
那过程啊,还真有点像侦探破案呢!一点点地观察,一点点地分析,就为了弄清楚介电常数到底是怎么随着温度变化的。
说起来,这介电常数和温度的关系虽然不复杂,但也挺重要的呢。
在很多领域都有着关键的作用,就像一个幕后的小英雄。
哎呀,讲了这么多,咱又回到最初啦。
介电常数和温度,它们就是这么一对有趣又重要的存在。
下次再看到关于它们的东西,可别觉得陌生啦,要想着,嘿,这就是那对有意思的“伙伴”呀!咱就这么轻轻松松地了解了介电常数和温度的关系,是不是挺好玩的呀?哈哈!。
频率和介电常数的关系
频率和介电常数的关系
嘿,咱今天就来唠唠频率和介电常数的关系。
你说这俩家伙,那可真是一对奇妙的组合呀!
想象一下,频率就像是个爱蹦跶的小孩子,一会儿快一会儿慢的,活泼得很呢。
而介电常数呢,就像个稳重的大哥哥,总是在那里稳稳地待着。
这俩凑一块儿,那故事可就多啦。
当频率这个小家伙开始欢快地跳动时,介电常数这个大哥哥也会有所反应呢。
有时候频率跑得快了,介电常数也会跟着变一变。
就好像弟弟调皮捣蛋,哥哥不得不跟着调整策略。
咱可以把它们的关系想象成一场有趣的互动游戏。
频率在那蹦跶着喊:“嘿,介电常数,我来啦!”介电常数就会回应:“好呀,那我看看你怎么个玩法。
”然后它们就这么你来我往地相互影响着。
比如说,在一些情况下,频率的变化会让介电常数也跟着起起伏伏。
这就像是弟弟在前面跑,哥哥在后面追,一个带动着一个。
其实呢,这世界上很多东西都有着类似的关系。
就像我们和身边的人,相互影响着,一起成长。
频率和介电常数也是这样,它们在各自的领域里有着自己的角色,但又紧密地联系在一起。
哎呀呀,说了这么多,其实就是想让大家明白,这看似复杂的科学概念,也可以很有趣呀。
它们不是冷冰冰的公式和数据,而是有着鲜活的一面呢。
总之呢,频率和介电常数,它们就像一对好伙伴,相互陪伴,相互作用。
下次再看到它们的时候,可别只觉得它们是一堆枯燥的符号啦,要想想它们之间那有趣的互动哦!哈哈,这就是我对频率和介电常数关系的理解啦,希望能给你带来点不一样的感觉呀!。
复介电常数
复介电常数复介电常数,又称介电常数,是指物体介电性质的参数,能代表物体表面状况的一个重要参数,能反映物体的介电特性。
它是关于一般介质的独特的物理量,表征的是介质中电场强度和电场能量的关系,在材料物理中有着重要的地位。
介电常数概念始于1750年,当时德国物理学家威廉凯斯提出,可以在放电的现象中分离出两个物理量:电容和介电常数。
18十九世纪,丹麦物理学家勒索尔森拟定出介电常数的定义,以实现电容测量。
此后,关于介电常数的研究有了很大发展,它成为电磁学理论中重要的参数。
介电常数是一个实数,其数值一般大于零,单位是常用的计量单位,如库伦、费歇尔等。
介电常数主要决定介质电场能量的大小,它取决于物体表面状态,如表面的污染、磨损程度等等。
特别是在非线性介质中,介电常数的数值是很不稳定的,因为这取决于电场的强度,当电场强度较弱时,介电常数的数值较大,而当电场强度较强时,介电常数的数值较小。
介电常数的测量方法有很多种,其中最常用的是介电法,在典型的介电材料中,如真空、空气、聚电解质、油脂和塑料。
在这类介质中,介电常数的测量方法如下:采用微分电容器的方法测量介电常数,用差分电压来测量介电常数,用振荡器的方法测量介电常数,以及用波动方程来推导介电常数的方法。
介电常数的应用非常广泛,在电磁学研究中,介电常数是电磁场和介质之间的量度,可以计算出电磁波沿介质传播所需要的时间,因此,介电常数对于电磁波传播有重要的意义。
此外,介电常数还用于微波领域,用于提高信号传输效率和增强信号功率。
总之,介电常数是一个重要的参数,它可以用来评价物体表面的情况,并影响物体的电磁特性,可以用来提高电磁波传播的效率和增强信号功率。
因此,介电常数的研究对于物理学和技术事业有重要的意义。
介电常数随温度变化的原因
介电常数随温度变化的原因
介电常数是描述物质对电场响应能力的物理量,它随着温度的变化而发生变化。
这种变化的原因可以从微观和宏观两个方面来解释。
从微观角度来看,介电常数的变化与物质中电偶极矩的行为密切相关。
电偶极矩是指物质中正负电荷分布的不对称性所导致的电场效应。
在较低的温度下,物质的分子会处于较稳定的状态,电偶极矩的方向和大小相对固定。
而随着温度的升高,分子的热运动增强,电偶极矩会发生更多的旋转和振动,使得整个物质的平均电偶极矩发生变化。
这种电偶极矩的变化会导致介电常数的变化。
从宏观角度来看,介电常数的变化也与物质中的电导率和极化过程有关。
电导率是描述物质导电能力的物理量,它与物质中的自由电子和离子的运动有关。
在较低的温度下,物质中的电导率较低,电荷的移动相对受限,导致介电常数较大。
而随着温度的升高,物质中的电导率增加,电荷的移动更加自由,导致介电常数减小。
极化过程也会对介电常数的变化产生影响。
极化是指物质中正负电荷的重新分布过程。
在较低的温度下,极化过程相对较慢,电荷的重新分布需要一定的时间。
而随着温度的升高,极化过程加快,电荷的重新分布更加迅速,导致介电常数的变化。
总结起来,介电常数随温度变化的原因可以归结为以下几个方面:微观层面上,电偶极矩的旋转和振动导致介电常数的变化;宏观层
面上,电导率的增加和极化过程的加快也会对介电常数产生影响。
这些因素共同作用,导致介电常数随温度的变化。
对于不同的物质,这种变化的程度和趋势可能会有所不同,具体的变化规律需要通过实验和理论研究来进一步探究。
介电常数温谱
介电常数温谱
介电常数是几何形状、温度、物质性质以及前面讨论的介质性质有关的重要参数,它是描述物质电性质的重要参数。
介电常数温谱主要描述的是不同物质的介电常数随温度的变化而变化的规律。
介电常数是一种电磁学查,它关系到介质的电量来自不同温度的电场。
介电常数温谱的研究关注的是电磁介质的导电特性随温度变化的发生的情况。
介质的电量有若干种,它们有不同的温度特性。
其中,有些介质特性会随温度线性变化,但有些介质特性会随温度非线性变化。
介电常数温谱可以说明不同介质在不同温度下具有不同的性质。
介电常数温谱对于介质现场中的电磁特性有着重要的指导作用,特别是在高温环境下,可以更加有效地预测介质的电磁特性。
根据介电常数的温度特性,可以分析介质在高温环境下会发生的变化,从而为类似消解器中的电磁设计提供指导。
由于介电常数是根据温度的变化而变化的,所以对于不同的介质,其介电常数温谱也各不相同。
因此,在求解过程中,需要根据介质的特性来确定其介电常数温谱。
它可以帮助我们精确分析不同介质现场中电磁特性的温度依赖性,从而改善电磁学查的准确性。
介电常数温谱的研究一直都非常重要,因为它对于对变化的介质更加精确的认识,有着非常重要的意义。
只有全面正确地掌握介质特性,以及温度变化对介质性质的影响,才能帮助科学家实施合理的电磁查理论设计。
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复介电常数50hz
复介电常数50hz
(原创实用版)
目录
1.复介电常数的定义
2.50Hz 的含义
3.复介电常数在电子学和电工学中的应用
4.50Hz 对复介电常数的影响
正文
复介电常数是电学中的一个重要概念,它是描述材料在电场中极化程度的物理量。
复介电常数包含了实部和虚部,其中实部表示材料的线性电导率,虚部表示材料的线性电容率。
复介电常数越大,说明材料的极化程度越高,电场作用下的电荷积累效应越强。
50Hz 是交流电的一种频率,它表示电流在每秒内变化 50 次方向。
50Hz 是电力系统中常用的频率,我国的电力系统就是采用 50Hz 的频率。
复介电常数在电子学和电工学中有广泛的应用,它可以用来描述电介质的性质,如电容器、绝缘材料等。
复介电常数也可以用来设计电路,如匹配电路、滤波器等。
50Hz 的频率对复介电常数有影响。
当频率为 50Hz 时,复介电常数的虚部会有一个明显的峰值,这是因为在 50Hz 的频率下,电介质的极化程度最大。
这个特性被广泛应用于电力系统的设计和运行中。
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条件为: tg 0
则可得:
m'
1
s
m
当 ω=ωm’时:
' r
2 s s
" r
s s
s
(tg )max
s 2
s
当
1
时, tg
~ ( s
)
与 成正比, tg
0
当
1
时, tg
~
( s
) /
与 成反比, tg
0
当 m' 时, tg 取极大值。
一定温度下介电频率特性:
因此
' m
1
s
m
由B
Tm'
ln
' m
ln
A
可知 Tm' Tm
第十五讲 复介电常数与频率和温度的关系
一 复介电常数与频率的关系
德拜驰豫关系:
r
s 1 i
' r
()
(
s
)
(1 2 2 )
" r
(
)
( s
)
(1 2 2 )
tg
" r
' r
( s
)
(s 2 2 )
由上面的式子可见,在一定温度下:
当
=
0,
' r
s
,
" r
0
是恒定电场下的情况;
当
" r
和
tg
的峰值向高频移动,温度升高时,
减少,可以和弛豫时间相比拟的电场周
期变短,弥散频率区域包括损耗极值频率m 和m' ,m 1, ↓,m ↑。
Cole—Cole 图
从德拜方程中消去
,有:(
' r
s
2
)2
" s
(
s
2
)2
这是一个半圆方程,圆心( s ,0),半径 s 。不同频率或
2
2
不同温度下的
" r
和
' r
间的关系图称
Cole—Cole
图。为区别起见,把德
拜方程所得
" r
~
' r
半园图称
Cole—Cole
图,一般
" r
~
' r
图称
Argrand
图。
Cole—Cole 图的用途: 在不同频率下,测出复介电常数的实部和虚部,将测量点标在复
平面上,若实验点组成一个半圆弧,则属于德拜型弛豫,可以推算弛 豫时间 ,有些实部点对圆弧的偏离程度表明有许多电介质的介电弛豫 并不属于德拜型,同时也表明了这些实验点的精确程度。
因为αe和 αi与温度无关,因此ε∞随温度变化主要是由于单位体积中极化离子 数n0随温度变化引起的,即由电介质密度变化引起的。由于材料密度在一定范围内 与温度成线性关系,且变化不大,因此ε∞随温度升高略微线性下降。
静态介电常数εs可表示为s:Pr/0E
上式中 Pr n0d Ee 为驰豫极化强度,其中d 为偶极子取向极化的驰豫极化率,
大致正比于
,并
" r
0
;
当
1
时:
' r
,
" r
~
( s )
,
" r
大致反比于
,
" r
0。
在m
1
附近,
' r
和
" r
急剧变化,
' r
由s
过渡到
,同时
" r
出现极大
值。
在这一频率范围内,介电常数发生剧烈变化,同时出现极化的能
量耗散,称为弥散现象,这一频率区域被称之弥散区域。
tg 与频率的关系类似于损耗因子与频率的关系, tg 的极值
,
' r
,
" r
0
是光频下的情况。
当
0
~
之间,
' r
随频率下降,从静态介电常数降到光频介电常数;
损耗因子则出现极大值,其条件为
" r
0 ,当m
1 取极值:
" r max
1 2
( s
)
' r
1 2
(
s
)
tg s s
由德拜方程可见:
当 1
时: ,
' r
~ s
" r
~
( s
)
,
" r
d a' T 与温度成反比,设 Ee≈E,则s :; Ta, aa'/0
大家应该也有点累了,稍作休息
大家有疑问的,可以询问和交流
弛豫时间
与温度成指数关系
~
AeB
T
,则对于复介电常数
r
:
先讨论实部
' r
()
( s
)
(1 2 2 )
温度低,
很大,
, 1
' r
,
n0
随温度升高略有降低;
温度,
①.低频时,电场缓慢变化,变化的周期比弛豫时间要长得多,极化完全来得及随
电场变化,
' r
趋近静态介电常数
s
,相应的介质损耗
" r
很小。
②. 升高,电场周期变短,短到可与极化的弛豫时间相比拟, f ~ , ~ 1 ,极化
逐
渐跟
不上电
场
的变化
,损
耗
逐
渐增
大,
' r
从s
→
s 2
,
" r
出现
极值
,并以
热的
高温,
小,
, 1
" r
~
,与
成正比,
" r
随温度增加而减少,
1,
出现极大值,
" rm
的极值温度
Tm
。
m Ae B Tm
Tm
B ln( m
)
B ln m ln
A
A
tg
的温度特性与损耗因子类似,但 tg
的极
值温
度
T m
'
比
" r
的极值温度Tm 低。
当 ( )' s / 时, tg 到达极大值
形式散发,极值频率m 1区域称弥散区域。 0.01 100的区间称弥散区。
③.高频下,电场变化很快,周期很短,几乎比弛豫时间还短得多,弛豫极化完全
跟
不上电场
变
化,只
有
瞬时极化
发
生,
' r
光频
介电
常数,
" r
0 ,瞬时极化无
损耗。
④.温度升高时,弥散区域向高频方向移动,
' r
发生剧烈变化的区域向高频区移动,
二 复介电常数与温度的关系
由于τ随温度变化剧烈,因而复介电常数与温度密切相。并且严格地讲, εs和ε∞也与温度有关。光频介电常数ε∞是弹性位移极化贡献的介电常数,可表 示为:
1 P 0 E 1 0 ( 0 E 1 )E 1 n 0 (e 0 E i)E e
设E1e≈En,00 (则e上式i近) 似可表示为:
很小,
, 1
' r
s
,
s
随温度升高呈反比下降,从低温到
高温,
' r
从
升到
s
,
' r
在温度曲线中出现一极大值,
s
随温度变化相对来
说不太大,致使极大值不太尖锐。
而对于虚部
" r
(
)
( s
)
(1 2 2 )
温度低, 大,
, 1
" r
~ 1 ,与 成反比,
温度升高,
减小,
" r
随
温度增加而增加;