介电常数和介质损耗角物理意义
介电常数和损耗角正切的关系
介电常数和损耗角正切的关系介电常数和损耗角正切是电磁学中两个重要的物理量，它们之间存在一定的关系。
本文将对介电常数和损耗角正切的概念进行解释，并探讨它们之间的关系。
介电常数是一个衡量物质对电场响应的物理量。
它定义为物质中电场强度与电位移之比。
介电常数越大，说明物质对电场的响应越强，即物质在电场中的极化程度越高。
常见的介电常数有真空的介电常数ε0和其他物质的相对介电常数εr。
损耗角正切是衡量介质对电磁波的吸收和能量损耗能力的物理量。
它是介质中电场的相位差与介质中电场的衰减之比。
损耗角正切越大，说明介质对电磁波的吸收和能量损耗能力越强。
介电常数和损耗角正切之间的关系可以通过介电常数复数形式来描述。
介电常数可以分为实部和虚部，分别表示介质的极化能力和能量损耗能力。
虚部越大，说明介质对电磁波的吸收能力越强，即损耗角正切越大。
在介质中，电磁波的传播速度取决于介质的介电常数。
当电磁波通过介质时，会与介质中的分子或原子相互作用，导致电磁波的能量损耗。
这种能量损耗会引起电磁波的相位差，进而导致损耗角正切的增加。
需要注意的是，介电常数和损耗角正切并不是相互独立的物理量。
介质的极化程度越高，介质对电磁波的吸收能力越强，损耗角正切也越大。
因此，介质的介电常数和损耗角正切之间存在一定的正相关关系。
在实际应用中，我们经常需要了解介质的介电常数和损耗角正切的数值。
通过测量和实验，可以得到不同介质的介电常数和损耗角正切。
这些数据对于电磁场的分析和设计具有重要的意义。
介电常数和损耗角正切是电磁学中两个重要的物理量，它们描述了介质对电场的响应和能量损耗能力。
介质的介电常数和损耗角正切之间存在一定的关系，通过测量和实验可以得到它们的数值。
对于电磁场的分析和设计，这些数据具有重要的应用价值。
介质损耗正切角tanδ
介质损耗正切角tanδ
介质损耗正切角tanδ是指介质在交流电场作用下的能量损耗，是介质的一项重要物理参数。
在电气工程、电子工程、通信工程等领域中，tanδ是评价材料电性能的重要指标之一。
介质损耗正切角tanδ与材料的电阻率、介电常数、介电损耗因子等密切相关。
介质的导电性和介电性都会影响tanδ的大小。
在电子元器件中，材料的tanδ值越小，元器件的性能越好，损耗也越小。
因此，控制和降低介质的tanδ值是提高电子元器件性能的关键之一。
介质损耗正切角tanδ与介质的分子结构、杂质、分子运动等因素有关。
在高频电场下，分子之间的相互作用会导致介质内部的分子运动，进而产生能量损耗。
此外，杂质和缺陷也会影响介质的tanδ值。
因此，通过改变材料的分子结构、纯度和形态等因素，可以调控介质的tanδ值。
在通信工程中，介质损耗正切角tanδ也是一项重要的参考指标。
在信号传输过程中，介质会吸收部分能量，导致信号衰减。
通过对不同材料的tanδ值进行比较，可以选择合适的介质材料，提高信号传输的质量和效率。
介质损耗正切角tanδ是一项重要的物理参数，在电气工程、电子工程、通信工程等领域都有广泛的应用。
通过控制和调控介质的
tanδ值，可以提高电子元器件的性能和信号传输的质量，具有重要的实际应用价值。
4.2 电介质的损耗(材料物理性能)解析
G=σS/d
S S , I C iU d d
I U i i E S d
J=(iωε+σ)E 复电导率： σ*= iωε+σ
J=σ*E
J=iωε * E
复介电常数
* i i
*
16
复介电常数:
r c r 0
r()=+[ (0) - ] /(1+i ) r´ = +[ (0) - ] /(1+ 22) （ r()的实部） r´´ = [ (0) - ] /(1+ 22) （ r()的虚部） tg=r´´/ r´ 其中： (0) -----低或静态的相对介电常数 ------ 时的相对介电常数
* i i
*
ε’= ε
ε”=σ/ω
ε* = ε’- iε”
损耗角正切： tg 损耗项 " 电容项 ' ε’和ε”是依赖于频率的量 介质的损耗由复介电常数的虚部引起，通常电容 电流由实部引起，相当于实际测得介电常数。
17
2）极化损耗的复介电常数
G=σS/d
损耗角正切：
tg
IR IC
10
3、复介电常数
1）复介电常数的含义 电极化的基本过程有三： ①原子核外电子云的畸变极化； ②分子中正、负离子的（相对）位移极化；
③分子固有电矩的转向极化。 在外界电场作用下，介质的介电常数 ε是综合地反映这三 种微观过程的宏观物理量；它是频率 ω的函数ε(ω)。
" r
" r tg ' r
在高频电压下，ωτ>>1,
0 2 0 r´´ = [ (0) - ] /(1+ 22) 2 1 0 0
绝缘材料介电常数与损耗角的测定实验报告
绝缘材料介电常数与损耗角的测定实验报告实验报告：绝缘材料介电常数与损耗角的测定1.实验目的本实验旨在了解绝缘材料的介电常数与损耗角的概念，并掌握测定绝缘材料介电常数和损耗角的实验方法。
2.实验原理绝缘材料在电场作用下，会出现介质极化现象。
介质在电场作用下，分子或原子会发生电子云的畸变，产生电偶极子。
电偶极子的形成导致了介质内的电荷分布不均匀，产生了极化电流。
绝缘材料的介电常数是描述介质电极化程度的物理量，用ε表示。
损耗角则用来描述绝缘材料中的电能转化为热能的能力。
3.实验设备与材料-介电常数测量装置-高压电源-电容器-示波器-电阻箱-导线-绝缘材料样品4.实验步骤4.1将实验装置搭建好，并将高压电源接通。
4.2将电容器与高压电源连接，并调节高压电源使得电压保持在恒定值（如100V）。
4.3通过示波器观察电路中电压和电流的相位差，并记录相位差角度。
4.4更换不同的绝缘材料样品，重复步骤4.2和4.3，记录相应的相位差角度。
4.5根据实验数据计算绝缘材料的介电常数和损耗角。
5.数据处理与分析5.1将记录到的相位差角度数据转化为弧度值。
5.2利用以下公式计算绝缘材料的介电常数：ε = (1 / (2πfC)) * tanφ其中，f为电压频率，C为电容器的电容量，φ为相位差角度值。
5.3利用以下公式计算绝缘材料的损耗角：tanδ = tanφ / (1 - tanφ^2 * εr)其中，εr为绝缘材料的相对介电常数。
6.结果与讨论根据实验测得的数据，我们计算出了各种不同绝缘材料的介电常数和损耗角度。
根据实验数据分析发现，不同绝缘材料的介电常数和损耗角度数值各不相同。
这是由于不同的绝缘材料在电场作用下的分子或原子结构、导电性等方面的差异导致的。
7.实验结论通过本次实验，我们成功测得了不同绝缘材料的介电常数和损耗角度，并对其进行了分析。
绝缘材料的介电常数和损耗角是描述其在电场作用下的电性能的重要参数，对于电器设备的性能和效果具有重要影响。
(完整word版)材料物理性能 实验五材料介电常数测定
材料介电常数的测定一、目的意义介电特性是电介质材料极其重要的性质。
在实际应用中，电介质材料的介电系数和介电损耗是非常重要的参数。
例如，制造电容器的材料要求介电系数尽量大而介电损耗尽量小。
相反地，制造仪表绝缘机构和其他绝缘器件的材料则要求介电系数和介电损耗都尽量小。
而在某些特殊情况下，则要求材料的介质损耗较大。
所以，研究材料的介电性质具有重要的实际意义。
本实验的目的：①探讨介质极化与介电系数、介电损耗的关系； ②了解高频Q 表的工作原理;③掌握室温下用高频Q 表测定材料的介电系数和介电损耗角正切值。
二、基本原理2。
1材料的介电系数按照物质电结构的观点，任何物质都是由不同性的电荷构成，而在电介质中存在原子、分子和离子等。
当固体电介质置于电场中后,固有偶极子和感应偶极子会沿电场方向排列,结果使电介质表面产生等量异号的电荷，即整个介质显示出一定的极性,这个过程称为极化。
极化过程可分为位移极化、转向极化、空间电荷极化以及热离子极化.对于不同的材料、温度和频率，各种极化过程的影响不同。
（1）材料的相对介电系数ε 介电系数是电介质的一个重要性能指标。
在绝缘技术中，特别是选择绝缘材料或介质贮能材料时，都需要考虑电介质的介电系数。
此外,由于介电系数取决于极化，而极化又取决于电介质的分子结构和分子运动的形式.所以，通过介电常数随电场强度、频率和温度变化规律的研究还可以推断绝缘材料的分子结构。
介电系数的一般定义为:电容器两极板间充满均匀绝缘介质后的电容，与不存在介质时(即真空)的电容相比所增加的倍数。
其数学表达式为 0a x C C ε= （1) 式中 x C ——两极板充满介质时的电容； 0a C —-两极板为真空时的电容；ε——电容量增加的倍数，即相对介电常数.从电容等于极板间提高单位电压所需的电量这一概念出发,相对介电常数可理解为表征电容器储能能力程度的物理量。
从极化的观点来看，相对介电常数也是表征介质在外电场作用下极化程度的物理量。
介电损耗正切
01
随着频率的增加，介电常数通常会发生变化，表现出频率依赖
性。
频率对介质损耗角正切的影响
02
介质损耗角正切随频率的变化而变化，反映材料在不同频率下
的能量损耗特性。
频率依赖性分析的意义
03
有助于了解材料在不同频率电场中的性能表现，为材料应用提
供指导。
温度对材料性能影响
01
温度对介电常数的影响
随着温度的升高，介电常数通常会发生变化，表现出温度依赖性。
分类
介电损耗可分为漏导损耗、极化损耗 和电离损耗等。
正切角概念及物理意义
正切角概念
介电损耗正切角（tanδ）是表示电介质损耗大小的一个物理量，它等于介电损耗功率与无功功率之比，也等于 介电常数的虚部与实部之比。
物理意义
介电损耗正切角反映了电介质在交变电场中的能量损耗程度，是评价电介质绝缘性能好坏的一个重要参数。 tanδ越大，说明电介质的损耗越大，绝缘性能越差。
3
常见的复合材料包括陶瓷/聚合物复合 材料、金属/聚合物复合材料等。这些 复合材料结合了无机材料和有机材料的 优点，具有优异的综合性能，广泛应用 于电子、航空航天等领域。
05
应用领域拓展与前景展望
电子电器行业应用现状
介电损耗正切在电子电器行业中的应用主要集中在电容器、电缆、电机等电气设备中，用于评估设备的绝缘性 能、耐电压能力和能量损耗等。
未来发展趋பைடு நூலகம்预测和挑战
未来，随着5G、物联网、人工智能等新兴技术的快速发展，电子电器行业对介电损耗正切的需求将持 续增长，同时对其性能要求也将不断提高。
在能源环保领域，随着全球对环保和可持续发展的日益重视，介电损耗正切的应用前景将更加广阔，但 同时也面临着技术创新和环保法规等多方面的挑战。
电介质材料的介电常数及损耗角正切测试
电介质材料的介电常数及损耗角正切测试介电常数和损耗角正切是描述电介质材料特性的重要参数，在电子工程和材料科学领域具有重要的应用价值。
本文将介绍电介质材料的介电常数和损耗角正切的测试方法和意义。
一、什么是电介质材料的介电常数？电介质材料的介电常数是描述材料对电场的响应能力的物理量，它反映了电介质材料内部存在的电偶极矩的强弱程度。
电偶极矩是电介质材料中正负电荷之间的分离产生的电荷生成的电场，介电常数越大，表示电介质材料对电场的响应能力越强。
二、电介质材料的介电常数测试方法1. 平板电容法平板电容法是一种常用的测量电介质材料介电常数的方法。
这种方法主要通过在电介质材料上施加电压，然后测量材料上产生的电容值，从而计算出介电常数。
2. 微波共振法微波共振法是用于测量电介质材料的介电常数的另一种常用方法。
该方法利用微波的特性，在不同频率下测量材料的反射和透射系数，从而得到材料的介电常数。
三、电介质材料的损耗角正切损耗角正切是描述电介质材料中电能转化为热损耗的能力的物理量。
损耗角正切越大，表示材料对电能的损耗越大。
电介质材料的损耗角正切与介电常数密切相关，通常情况下，介电常数与损耗角正切成反比。
四、电介质材料的损耗角正切测试方法1. 谐振法谐振法是一种测量电介质材料损耗角正切的方法。
该方法通过在材料上施加一定频率和振幅的交流电压，然后测量电压和电流的相位差，通过计算相位差的正切值得到损耗角正切。
2. 微波漏耗法微波漏耗法是另一种测试电介质材料损耗角正切的方法。
该方法通过在微波频率下测量材料的功率损耗，在已知电场强度下计算损耗角正切。
五、电介质材料的介电常数和损耗角正切的意义电介质材料的介电常数和损耗角正切是评价材料电性能的重要指标，对电子器件和电力设备的设计和性能分析具有重要的意义。
介电常数的大小直接影响电容器的容量和电压的分配。
在电子器件中，合适的介电常数可以减小电容器体积，提高装置的性能和可靠性。
损耗角正切是评估材料对电能损耗的能力，它与电介质材料的内部结构和分子极性密切相关。
介电常数和介质损
不允许的。因而试验时，电极和样品系统放在一个密封罩内进行.
介电常数和介质损耗角正切
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。
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
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
• 试样发生以下两种情况之一视为破坏: (1)试样表面两电极间的导电通路电流达0.5A以上，且过流继电 器延时2s发生动作； (2)虽过流继电器未发生动作，但试样燃烧了
影响因素
(1)试样表面状态 表面应清洁，无灰尘、脏物、指印、油脂、脱模剂或
其他影响结果的污物。表面污染极易使电极间的试样产生漏痕，因此试
验前应对试样表面进行清洁处理。
(2)试验点间距选择 如果在同一片试样上做多点试验，则应注意试验点之
间要有足够的距离。该间距的大小应选在前一次试验后飞溅出的污物所
污染的部分以外，否则使结果发生偏差。
(3)环境条件的影响
除保持温度在23±1℃条件下试验外，还应注意周
电介质材料的介电常数和损耗的频率特性
〈二〉实验仪器
TH2816型宽频LCR数字电桥、样品
〈三〉实验原理
介电常数,又称电容率,是电位移D与电场强度E之比 = D/E ,其单位为F/m ,真空的介电常数 F/m ,而相对介电常数为 同一尺寸的电容器中充入电介质时的电容和不充入电介质时 真空下的电容之比.介电常数小的电介质,其分子为非极性或 弱极性结构,介电常数大的电介质,其分子为极性或强极性结 构.在交变电场作用下,电介质的介电常数为复数,复介电常数 的实部与上述介电常数的意义是一致的,而虚部表示损耗.介 质的介电损耗是指由于导电或交变电场中极化弛豫过程在电 介质中引起的功率损耗.这一功率损耗是通过热耗散把电场 的电能消耗掉的结果.
电介质材料的介电常数及损耗 的频率特性
〈一〉实验目的 〈二〉实验仪器 〈三〉实验原理 〈四〉操作步骤 〈五〉数据处理
〈一〉实验目的
1．熟练掌握MODEL TH2816型宽频LCR数字电桥的使用；
2．测量几种介质材料的介电常数 和介质损耗角正切 〔tan 与频率的关系,从而了解它们的 、 tan 的频率
电介质的介电损耗一般用损耗角正切tan 表示,并定义
为：tan介 质 损 耗 的 无 功 功 率 功 （ 率 即 有 功 功 率 ）.在直流电场下,电介质内只有泄 漏电流所产生的电导损耗；但在交变电场中,除电导损耗外还
存在着各种形式的极化所产生的损耗,即松弛极化损耗.此时,
复介电常数
的虚部i与实 部的比值,即为介电损耗
〔3将被测圆形陶瓷片接在测试夹具上,并将样品由测试架引 出的两极接入LCR数字电桥.
〔4选择合适的等效方式：按"等效"键即可选择串、并联或 自动等效方式〔即将被测器件看作是串联或并联的等效 方式,当选择"自动"时,仪器将自动选择.
介电材料的性质及应用
介电材料的性质及应用介电材料是电子学领域中非常重要的一类材料，具有一些独特的物理和化学性质，因此在多个领域得到了广泛的应用。
本文将介绍介电材料的性质及其应用。
一、介电材料的定义及分类介电材料也叫绝缘体，是指在电场作用下，在其内部不会通过电流的半导体材料。
它们属于非金属材料，具有高电阻、低导电率、不导电和电介质性质。
根据Dielectric Constant的数值大小，介电材料可以分为高介电常数介电材料和低介电常数介电材料。
通常来说，介电常数大于10的材料属于高介电常数介电材料，介电常数小于10的材料属于低介电常数介电材料。
二、介电材料的性质介电材料的性质是其被应用的重要因素，以下是一些重要的介电性质。
1. 介电常数介电常数是介电材料最重要的性质之一，定义为在介电材料中测量两个金属电极间的电容时，在真空电容下测得的电容与介电材料电容之比。
介电常数较高的介电材料可以在电容器中存储更多的电荷，具有更大的储能能力。
2. 损耗角正切介电材料的损耗角正切（TAN）是指材料中电流与电场之间的相位差。
通常来说，TAN越小，说明介电材料越适合高频应用，因为它的信号传输衰减更小。
3. 介电强度介电强度是介电材料所能承受的最大电压，超过这个电压材料会失去绝缘能力而烧毁。
介电强度越大，材料的耐压能力更强。
4. 抗弯曲和力学强度某些介电材料需要具有非常高的机械强度以便应对各种形式的机械应力。
这个性质通常被称为抗弯曲和力学强度。
三、介电材料的应用介电材料被广泛应用于电子学、电力学和通讯学等领域。
1. 电容器电容器是电子器件中广泛使用的元器件之一，介电材料在其中的应用非常重要。
介电常数高的介电材料可以在电容器中存储更多电荷，提高储能能力，因此，介电常数大的介电材料通常用作高容量电容器。
2. 电缆在现代电信和信息技术应用中，信号的传输质量对网络性能有很大影响。
使用低损耗的介电材料可以尽量减少信号传输信号弱化。
一些低损耗介电材料，如聚四氟乙烯（PTFE）和聚酰亚胺（PI），被广泛应用于微波传输和通信电缆中。
介电常数 电容 介电损耗 阻抗
介电常数电容介电损耗阻抗标题：深度解析介电常数、电容、介电损耗和阻抗在物理学和电工领域中，介电常数、电容、介电损耗和阻抗是一系列相互关联的重要概念，它们在电磁学、电子工程和材料科学中扮演着至关重要的角色。
本文将会对这些概念进行深入解析，并探讨它们在现实应用中的意义和价值。
一、介电常数1. 介电常数的定义在物理学中，介电常数是介质相对真空的电容率，通常用ε表示。
介电常数的大小直接影响着介质的电容性能和电磁场的传播特性。
2. 介电常数的影响因素介电常数受介质内部分子结构、外电场强度等因素的影响，不同介质的介电常数差异巨大。
3. 介电常数的作用介电常数决定了介质中电荷的分布和电场的传播速度，是材料的重要电学参数。
二、电容1. 电容的概念和分类电容是指导体上储存电荷的能力，根据结构和性能不同，电容可以分为平行板电容、电介质电容等多种类型。
2. 电容与介电常数的关系介电常数决定了电容器的电学性能，其大小直接影响着电容器的储能能力和工作特性。
三、介电损耗1. 介电损耗的成因介电损耗是介质在交变电场中发生能量损耗的现象，主要由介质内部的分子摩擦、极化、载流子效应等因素引起。
2. 介电损耗的影响介电损耗会导致电器件的热量产生、信号衰减等现象，直接影响着电路和电子设备的性能和稳定性。
四、阻抗1. 阻抗的概念和分类阻抗是指电路对交变电流的阻碍程度，可以分为纯电阻、纯电感和纯电容等不同类型。
2. 阻抗与介电常数的关系介电常数会影响电路中的电容器和电感器的阻抗大小和相位差，是电路分析和设计的重要考量因素。
总结和回顾通过本文的深度解析，我们对介电常数、电容、介电损耗和阻抗的概念和关系有了更清晰的认识。
在实际应用中，我们需要根据材料的介电常数和电容特性来设计和选择合适的电器件，同时要重视介质的介电损耗和电路的阻抗匹配，以确保电路和系统的性能和稳定性。
个人观点和理解作为一个电子工程师，我深知介电常数、电容、介电损耗和阻抗在电路设计和材料选择中的重要性。
电介质的极化电导与损耗
电介质的电导
（一）泄漏电流和绝缘电阻
1、测试原理 三电极系统、表面电流、体电流 先将S3闭合，然后在很短的时间内断开，为什么？
2、电流曲线 ic：电容电流 ia：吸收电流 ig：泄漏电流 通过泄漏电流可以求取绝缘电阻，体电阻RV。 注意区别体电阻RV和表面电阻RS。
表面电பைடு நூலகம்RS测试电路
绝缘介质中泄漏电流产生的主要原因：离子导电，而 不是电子导电。
（1）解离，液体分子或杂质分子在 电场作用下解离为离子；
（2）电极逸出电子，由于高电场的 作用或由于肖特基效应（指在电场作 用下热电子发射增加）从电极逸出电 子；
（3）碰撞电离，与气体中产生电子碰撞电离的情况相 似，在液体中的电子亦因高电场作用被加速到能在碰撞液 体分子时使液体分子电离。当液体中含有气体时，因为气 体中的碰撞电离容易发生，击穿先在气体中发生，击穿电 压亦与含气体的量有关。
离子位移极化的特点
1）、离子位移极化存在于离子晶体中； 2）、形成极化所需的时间很短，约10-12，故其r不随 频率变化； 3）、属于弹性极化，几乎极化没有损耗。
温度对离子位移极化影响：两种因素
1）、离子间结合力随温度升高而降低，使极化程度增 加
2）、离子的密度随温度升高而减小，使极化程度降低 。 前一种因素影响较大，所以其r一般具有正的温度系数。
（4）、夹层介质界面极化
绝缘材料由不同成分组成，或介质不均匀，这种情况下 会产生“夹层介质界面极化”现象。这种极化的过程特别 缓慢，而且伴随有能量损耗。
（5）、空间电荷极化
介质内的正、负自由离子在电场作用下改变分布状况时 ，将在电极附近形成空间电荷，称为空间电荷极化。它和 夹层介质界面极化现象一样都是缓慢进行的，所以假使加 上交变电场，则在低频至超低频阶段都有这种现象存在， 而在高频时因离子来不及移动，就没有这种极化现象。
绝缘材料的电气性能
绝缘材料的电气性能绝缘材料的电气性能主要表现在电场作用下材料的导电性能、介电性能及绝缘强度。
它们分别以绝缘电阻率ρ（或电导γ）、相对介电常数εr、介质损耗角tanδ及击穿强度EB四个参数来表示。
（1）绝缘电阻率和绝缘电阻任何电介质都不行能是肯定的绝缘体，总存在一些带电质点，主要为本征离子和杂质离子。
在电场的作用下，它们可作有方向的运动，形成漏导电流，通常又称为泄漏电流。
电阻支路的电流Ii即为漏导电流；流经电容和电阻串联支路的电流Ia称为汲取电流，是由缓慢极化和离子体积电荷形成的电流；电容支路的电流IC称为充电电流，是由几何电容等效应构成的电流。
①在正常工作时（稳态），漏导电流打算了绝缘材料的导电性，因此，漏导支路的电阻越大，说明材料的绝缘性能越好。
②温度、湿度、杂质含量、电磁场强度的增加都会降低电介质材料的电阻率。
（2）介电常数介电常数是表明电介质极化特征的性能参数。
介电常数愈大，电介质极化力量愈强，产生的束缚电荷就愈多。
束缚电荷也产生电场，且该电场总是减弱外电场的。
现用电容器来说明介电常数的物理意义。
设电容器极板间为真空时，其电容量为Co，而当极板间布满某种电介质时，其电容量变为C，则C与Co的比值即该电介质的相对介电常数，即：在填充电介质以后，由于电介质的极化，使靠近电介质表面处消失了束缚电荷，与其对应，在极板上的自由电荷也相应增加，即填充电介质之后，极板上容纳了更多的自由电荷，说明电容被增大。
因此，可以看出，相对介电常数总是大于1的。
绝缘材料的介电常数受电源频率、温度、湿度等因素而产生变化。
频率增加，介电常数减小。
温度增加，介电常数增大；但当温度超过某一限度后，由于热运动加剧，极化反而困难一些，介电常数减小。
湿度增加，电介质的介电常数明显增加，因此，通过测量介电常数，能够推断电介质受潮程度。
大气压力对气体材料的介电常数有明显影响，压力增大，密度就增大，相对介电增大。
（3）介质损耗在沟通电压作用下，电介质中的部分电能不行逆地转变成热能，这部分能量叫做介质损耗。
介电常数和介质损耗角正切PPT教案
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
和 的介电常数 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.
(2)试验点间距选择 如果在同一片试样上做多点试验，则应注意试验点 之间要有足够的距离。该间距的大小应选在前一次试验后飞溅出的污 物所污染的部分以外，否则使结果发生偏差。
(3)环境条件的影响 除保持温度在23±1℃条件下试验外，还应注意 周围的空气尽量不要流动。空气的流动导致液滴落点的偏离，这是试 验所不允许的。因而试验时，电极和样品系统放在一个密封罩内进行.
第6页/共15页
(2) 温度
第7页/共15页
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8页/共15页
高 聚 物 的 介 电性能
高聚物
26-28
30 24 15-25 22 15-19
18-6 17-22 25-40 16-20 20
2.2-2.4(1016Hz)
2.0-2.6(1016Hz) 2.5(1016Hz) 3.2-3.6(1016Hz) 4.1 4.0 3.4 3.7 3.0 2.0-2.2 2.9-3.1 2.2
第9页/共15页
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。
介电常数的物理意义
介电常数反映的是电介质在电场中储存静电能的相对能力，对于介电材料来说，相对介电常数越小绝缘性越好。
如果有高介电常数的材料放在电场中，电场的强度会在电介质内有可观的下降。
理想导体的相对介电常数为无穷大。
根据物质的介电常数可以判别高分子材料的极性大小。
通常，相对介电常数大于3.6的物质为极性物质；相对介电常数在2.83.6范围内的物质为弱极性物质；相对介电常数小于2.8为非极性物质。
在学术文献中的解释其介质常数具有复数形式，实数部分称为介电常数，虚数部分称为损耗因子。
通常用损耗角的正切值tanθ（损耗因子与介电常数之比）来表示材料与微波的耦合能力，损耗正切值越大，材料与微波的耦合能力就越强。
V=K。
相对介电常数εr可以用静电场用如下方式测量：首先在两块极板之间为真空的时候测试电容器的电容C0。
然后，用同样的电容极板间距离但在极板间加入电介质后测得电容Cx。
然后相对介电常数可以用下式计算：r=Cx/C0。
r=1.00053。
因此，用这种电极构形在空气中的电容Ca来代替C0来测量相对电容率εr 时，也有足够的准确度。
（参考GB/T1409-2006）电容增大的倍数叫做电介质的介电常数，用ε表示。
平行板电容计算公式C=（εS/4πkd）中ε就是介电常数。
Z，单位为欧姆。
对于介质（绝缘体）其值等于介质中的磁导率与介电常数的比值再开根号，如果是导体，介电常数这一项应该修正为（介电常数-j电导率/电磁波角频率）。
真空的波阻抗为120，理想导体中电导率无穷大，可以认为波阻抗为0。
如果依据电磁波振幅的比值，定义反射系数为R，透射系数为T，那么电磁波从Z1垂直进入Z2时，R=(Z2-Z1)/(Z1+Z2)，T=2Z2/(Z1+Z2)；所以电磁波投射到理想导体时R=-1，T=0，此时全R和T不光和金属有关，还和电磁波波长有关。
这个复数的意义在于反射和透射的波有附加相移。
以上全部可有麦克斯韦方程组推出。
所以金属对电磁波的反射性能是有差异的，波长越短应该越难反射，大概就是为什么X射线穿透力强吧。
电介质材料的介电常数及损耗的温度特性
式如下：
r
dC 14.4100D2
— 其所用单位d ——米， Ｃ pF , D ——米。
〈四〉操作步骤
(1)在LCR数字电桥的控制面板上选择合适的内容；
(2)使用按键[显示A]、[显示B]在LCR上选择测试参数；如果 需要测量的是电容C和损耗tan，则不需要另外选择。等 待仪器稳定20 分钟后，对仪器进行清 “0”；
〈五〉数据处理
1. 由测量数据，进行转换:C→ε＇；ห้องสมุดไป่ตู้
2. 用origin软件绘图，绘出 ε‘~ Ｔ和 tg δ ~ Ｔ关系曲
线； 3. 对所得曲线进行分析：分析，tan随Ｔ变化的原
因，并分析产生误差的可能性；
(3)将被测圆形陶瓷片接在电炉子中的测试夹具上，并将样品 由测试架引出的两极接入LCR数字电桥。接通电源，电桥 开始自检。自检结束后，面板显示其值；
(4)选择合适的等效方式；
(5)对样品升温（实验温区：室温 ~ 250 ℃）。温度相对恒定 后，依据具体情况记录电容C和损耗tg δ的值：
如果温度的变化比较大，则可以每间隔 1 ℃ 记录一次电容 C和损耗tg δ的值，如果温度变化不大，可以每间隔 2 ℃ 甚至是 3℃ 记录一次。
电介质材料的介电常数及损耗 的温度特性
〈一〉实验目的 〈二〉实验仪器 〈三〉实验原理 〈四〉操作步骤 〈五〉数据处理
〈一〉实验目的
1．熟练掌握MODEL TH2816型宽频LCR数字电桥的使用；
2．测量几种介质材料的介电常数 和介质损耗角正切 （tan）与温度的关系，从而了解它们的 、tan 的温
如不考虑边缘效应，平板试样的电容量可用下式表示：
C 0rs (F)
d
式中 s —— 电极的面积，米2；d —— 介质的厚度，米；εr— — 介质材料的相对介电常数。
介电常数和介质损耗角正切
材料极化
四、介电常数和介质损耗角正切
基本概念： 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 介电常数： 容器的电容量之比值。 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。 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。 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) 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。 形式表现出来的能量损耗。
相比漏电起痕指数测定
相比漏电起痕指数测定
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 试样应水平放置在支撑板上，按图将电极装好，并施加1N的 1N 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 压力，用量规检查两电极间的距离为4.0土0.1mm。 4.0 25v倍数的适当电压 调整可变电阻,使电极短路电流为1.0 倍数的适当电压, 1.0+ 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+0.1 在两电极供电下， 30+5s的时间间隔下将电解液液滴滴入 A。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。 50滴为止 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: 试样发生以下两种情况之一视为破坏: (1)试样表面两电极间的导电通路电流达0.5A以上 试样表面两电极间的导电通路电流达0.5A以上， (1)试样表面两电极间的导电通路电流达0.5A以上，且过流继电 器延时2s发生动作； 2s发生动作 器延时2s发生动作； (2)虽过流继电器未发生动作 虽过流继电器未发生动作， (2)虽过流继电器未发生动作，但试样燃烧了
介电常数和介电损耗测量 2
介电常数和介电损耗测量一．背景介电特性是电介质材料极其重要的性质。
在实际应用中，电介质材料的介电系数和介质损耗是非常重要的参数。
例如，制造电容器的材料要求介电系数尽量大，而介质损耗尽量小。
相反地，制造仪表绝缘器件的材料则要求介电系数和介质损耗都尽量小。
而在某些特殊情况下，则要求材料的介质损耗较大。
所以，通过测定介电常数及介质损耗角正切(tg)，可进一步了解影响介质损耗和介电常数的各种因素，为提高材料的性能提供依据。
按照物质电结构的观点，任何物质都是由不同的电荷构成，而在电介质中存在原子、分子和离子等。
当固体电介质置于电场中后会显示出一定的极性，这个过程称为极化。
对不同的材料、温度和频率，各种极化过程的影响不同。
在绝缘技术中，特别是选择绝缘材料或介质贮能材料时，都需要考虑电介质的介电常数。
此外，由于介电常数取决于极化，而极化又取决于电介质的分子结构和分子运动的形式。
所以，通过介电常数随电场强度、频率和温度变化规律的研究，还可以推断绝缘材料的分子结构。
二．基本原理电子材料与元件的电学性能参数的测量是一项基本而重要的工作。
这些电学参数包括不同频率、不同温度下的电阻、电容、阻抗、介电常数、损耗角正切值等特性测量。
全面而准确地掌握这些特性，对分析、改进电子材料与元件的性能十分重要。
数字式LCR 测量仪（数字电桥）是随着数字测量技术发展而出现的新型智能化材料和元件参数测量仪器，具有使用简便、效率高、测量精度高等优点，在电子材料与元件特性参数测量和研究中获得了极其广泛的应用。
数字式LCR 测量仪以微处理器为核心、通过采集给定激励下被测样品和标准元件的电压、电流信号并按照—定的数学模型进行被测样品的参数计算。
数字式LCR 测量仪测量原理以阻抗参数的数字化测量为基础，典型测量方法为矢量电流—电压法。
测量电路原理如图1 所示，其中R s 为标准电阻值，Z x 为待测样品的阻抗。
图 1 测量电路原理图2 数字式LCR 测量仪原理框图阻抗参数的测量可首先转化为电压测量及电压分量的计算，最终可得到复阻抗的电阻参数和电抗参数，并可间接计算其他参数，如损耗参数、不同等效模式下的阻抗参数等。
介电损耗正切
介电损耗正切
（实用版）
目录
1.介电损耗正切的定义
2.介电损耗正切与介电常数的关系
3.介电损耗正切的影响因素
4.介电损耗正切在实际应用中的意义
正文
介电损耗正切是一种描述电介质在交流电场中能量损耗的物理量，它是介质损耗角正切的余角。
介电损耗正切可以用来衡量电介质在电场中的能量损耗能力，其值越大，说明电介质的损耗能力越强。
介电损耗正切与介电常数有着密切的关系。
介电常数是一种描述电介质极化能力的物理量，它是以真空为介质和以电介质为介质制成的同尺寸电容器的电容量之比。
而介电损耗正切则是介电常数的实部和虚部之比。
在一般情况下，介电损耗正切随着频率的变化而发生变化，但在某些应用中，我们可以认为介电损耗正切几乎不随频率发生变化。
介电损耗正切的影响因素主要有电介质的材料、电场的频率和电场的强度。
对于不同的电介质，其介电损耗正切的值可能会有所不同。
对于同一种电介质，在不同的电场频率和电场强度下，其介电损耗正切的值也可能会发生变化。
在实际应用中，介电损耗正切有着重要的意义。
在微波电路中，介电损耗正切可以用来评估电介质的性能，帮助工程师选择合适的电介质材料。
在通信系统中，介电损耗正切可以用来预测信号传输的损耗，从而优化通信系统的性能。
在电容器的设计中，介电损耗正切可以用来确定电容器的容量和损耗，从而保证电容器的稳定性和可靠性。
综上所述，介电损耗正切是一种重要的物理量，它可以用来描述电介质在电场中的能量损耗能力，并且与介电常数有着密切的关系。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
•材料极 化Leabharlann 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。
• 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)
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
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：
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 — 70 PE — 2.3； PVC — 3.8 有机玻璃 — 2.63
• 试样发生以下两种情况之一视为破坏: (1)试样表面两电极间的导电通路电流达0.5A以上，且过流继电 器延时2s发生动作； (2)虽过流继电器未发生动作，但试样燃烧了
•26-28 • •30 •24 •15-25 •22 •15-19 • •18-6 •17-22 •25-40 •16-20 •20
•2.2-2.4(1016Hz) • •2.0-2.6(1016Hz) •2.5(1016Hz) •3.2-3.6(1016Hz) •4.1 •4.0 •3.4 •3.7 •3.0 •2.0-2.2 •2.9-3.1 •2.2
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.
•(2) 温度
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.
•
•高聚物
•高聚物的介电性能
•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
••<0. 05
• 0. 001 •<0. 005 •0.040.08(1016Hz) •0. 01 •0. 014 •0.021 •0.005 •0.006 •0. 0002 •0.01-0.006 •0.004
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。
相比漏电起痕指数测定
相比漏电起痕指数测定
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 。
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
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