介电性能
介电性能的测定
介电性能的测定通常电子，电气工程对高聚物的介电性与电导性,因其用途不同而有不同要求。
作为制件之间绝缘与对地绝缘，它要求材料应有大的电阻率，高的电介电强度与小的介电损耗。
对用语电容器的绝缘介质，则要求它具有介电常数大，介电强度高，，而介电损耗要小。
对于传送带，电毯，衣服，人造卫星天线和套管材料，则要求具有中等的电导率[107~100（Ｓ／m）]，借以消除因摩擦而产生的静电积累。
对于电磁屏蔽材料，一般要求其电导率不超过１００Ｓ／m。
无线电遥控技术则需采用优良的高频与超高频的绝缘材料。
高聚物在外电场作用下，所出现的对电能贮存和消耗的性质，称为高聚物的介电性能。
通常用介电常数与介电消耗角正切来表征。
对所有的高聚物电介质而言，其介电性能都是由分子的外电场中的极化而引起的。
因此其电性能可以灵敏地反映高聚物分子结构及分子运动之间的关系。
１.介电常数以绝缘材料为电介质的电容器与以真空为电介质制成同一尺寸的电容器的电容之比值叫做介电常数。
注：在标准大气压下，空气的相对介电常数等于１.０００５３，因此，实际上以空气为介质的电容器能作为测定相对介电常数的基准，并能达到足够的准确度。
实际上介电常数与测试的温度与频率有关，所以，严格来说应称为介电系数。
介电常数是一个表征电介质贮存电能能力的物理量，因而是绝缘材料的一个重要的性能指标。
２.介电损耗角正切在交变电场中，电介质会损耗部分能量而发热，这就是介电损耗。
对于非极性高聚物来说，介电损耗主要是导电损耗，对极性高聚物而言，则主要是又偶极取向极化的松弛过程而引起的介电损耗。
在交变电场中，电介质内部流过的电流相量与电压相量之间的夹角之余角成为介电损耗角。
当对电介质施加正弦波电压，外施电压与相同频率的电流之间相角的余角的正切值叫做介电损耗角正切。
介电损耗角正切是表征电介质介电损耗的物理量。
作为绝缘材料或电容器材料的高聚物，通常要求介电损耗越小越好。
否则，不仅会消耗较多的电能，而且还会引起绝缘材料本身发热，加速了它的老化。
介电性能
介电性能由于无机介质材料在电场的作用下，带电质点发生短距离的位移，而不是传导电流，因此在电场中表现出特殊的性状，大量地用于电绝缘体和电容元件。
在这些应用中，涉及到介电常数、介电损耗因子和介电强度等。
6.1介质的电极化通过定义电介极化强度，建立起电介质内部电介极化强度与宏观电场之间的关系，电介极化强度与作用在晶体点阵中一个原子位置上的局部电场之间的关系，推导出介电常数与质点极化率的关系。
分析讨论各种极化的微观机制及影响极化率的因素。
6.1.1 介质的极化强度6.1.1.1电偶极矩（1）基本概念一个正点电荷q 和另一个符号相反数量相等的负点电荷-q ，由于某种原因而坚固地互相束缚于不等于零的距离上，形成一个电偶极子。
若从负电荷到正电荷作一矢量l ，则这个粒子具有的电偶极矩可表示为矢量p=ql （6.1) 电偶极矩的单位为C ⋅m （库仑⋅米）（2）外电场对点偶极子的作用在外电场E 的作用下一个点电偶极子p 的位能为U=-p ⋅E （6.2）上式表明当电偶极矩的取向与外电场同向时，能量为最低，而反向时能量为最高。
点电偶极子所受外电场的作用力f 和作用力矩M 分别为⋅ f=p ·∇E （6.3）M=p ⨯E （6.4）因此力使电偶极矩向电力线密集处平移，而力矩则使电偶极矩朝外电场方向旋转。
（3）电偶极子周围的电场距离点电偶极子p 的r 处的电场为543r r o πεpr r p 2)(E(r)-⋅= （6.5）6.1.1.2极化强度（1）定义称单位体积的电偶极矩为这个小体积中物质的极化强度。
极化强度是一个具有平均意义的宏观物理量，其单位为C/m 2。
（2）介质的极化强度与宏观可测量之间的关系极化强度为P=(ε－ε0)E=ε0 (εr -1)E （6.6） 把束缚电荷和自由电荷的比例定义为电介质的相对电极化率χe有 P= ε0χe E （6.7） 式（6.10）为作用物理量E 与感应物理量P 间的关系.还可以得出电介质的相对介电常数与相对电极化率χe 有以下关系εr =E PE 00εε+=1+χe （6.8）6.1.2宏观电场与局部电场 在外电场的作用下电介质发生极化，整个介质出现宏观电场，但作用在每个分子或原子上使之极化的局部电场（也叫有效场）并不包括该分子或原子自身极化所产生的电场，因而局部电场不等于宏观电场。
材料介电性能
材料介电性能
材料的介电性能是指材料在电场作用下的响应能力，是描述材料在电场中的极化程度和导电性质的重要参数。
介电常数和介电损耗是描述材料介电性能的两个重要指标，对于材料的性能和应用具有重要意义。
首先，介电常数是材料在电场中的极化能力的量度，它是材料在电场中的相对极化能力与真空中的相对极化能力之比。
介电常数越大，表示材料在电场中的极化能力越强，其绝缘性能也越好。
介电常数的大小与材料的分子结构、晶体结构、晶格常数等密切相关。
一般来说，具有离子晶格结构的材料，其介电常数较大；而具有共价键结构的材料，其介电常数较小。
介电常数的大小对材料的电容器、介电体等电子器件的性能有着重要影响。
其次，介电损耗是材料在电场中能量损耗的指标，它是材料在交变电场中的电能损耗与储存电能之比。
介电损耗的大小与材料内部的分子摩擦、电子极化、电子迁移等因素密切相关。
介电损耗的大小直接影响着材料在高频电子器件中的应用，因为高频信号在传输过程中会受到材料的介电损耗的影响，从而影响信号的传输质量和稳定性。
综上所述，材料的介电性能对于材料的性能和应用具有重要意义。
了解材料的介电常数和介电损耗，有助于选取合适的材料用于不同的电子器件中，提高电子器件的性能和稳定性。
因此，对材料的介电性能进行深入研究和分析，对于推动材料科学和电子器件技术的发展具有重要意义。
介电性能
介电性能求助编辑介电性能是指在电场作用下,表现出对静电能的储蓄和损耗的性质，通常用介电常数和介质损耗来表示.材料应用高频技术时，如实木复合地板采用高频热压时介电性能是非常重要的性质。
介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，原外加电场(真空中)与最终介质中电场比值即为介电常数(permittivity),又称诱电率。
目录编辑本段简介无机介质材料表现出来的介电性能的应用中，还涉及到介电常数、介电损耗因子和介电强度等。
介电常数又叫介质常数、介电系数或电容率，它是表示绝缘能力特性的一个系数，以字母ε表示，单位为法/米如果有高介电常数的材料放在电场中，场的强度会在电介质内有可观的下降。
编辑本段损耗因子仅与介质有关，其大小可作为绝缘材料的判据。
介质由介电状态变为导电状态的临界电场强度称为介电强度。
常见溶剂的介电常数：H2O (水) 78.5HCOOH (甲酸) 58.5CH3COOH(乙酸)6.15CH3COOC2H5(乙酸乙酯)6.02HCON(CH3)2 (N,N-二甲基甲酰胺)36.7CH3OH (甲醇) 32.7C2H5OH (乙醇) 24.5CH3CH2CH2-OH(正丙醇)20.1CH3CH2CH2CH2-OH（正丁醇）17.8n-C6H13OH （正己醇）13.3CH3COCH3 (丙酮) 20.7C6H6 (苯) 2.28CCl4 (四氯化碳) 2.24n-C6H14 （正己烷）1.88CH3SOCH3（二甲基亚砜，DMSO）47.2编辑本段特性是指物质分子中的束缚电荷(只能在分子线度范围内运动的电荷)对外加电场的响应特性,它主要由相对介电常数εr'、相对介质损耗因数εr〃、介质损耗角正切tanδ和介质等效阻抗等参数来表征。
油和水（纯净的水）都属绝缘体。
但纯净的水的介电性能远远高于油。
拿相对介电常数来讲，水的介电常数是81，而变压器油的在3-5之间。
高聚物的介电性能高聚物的介电性能是指高聚物在电场作用下，表现出对静电能的储存和损耗的性质，通常用介电常数和介电损耗来表示。
介电性能的测量原理.ppt
d D12
管状试样
r2110Cx lnrL2r10.0181012C Lxlnrr1 2
介质损耗角正切（tanδ)的测定
通过测量试样的等效参数经计算求得，也 可在仪器上直接读取。
工频、音频下一般都采用电桥法测量，高 电压时采用西林电桥法。
西林电桥法
电桥平衡时
tanC4R4
CxCNR R4 3 1tan2CNR R4 3
C N ——标准电容 C 4 ——可调电容 R 4 ——固定电阻 R 3 ——可调电阻
当频率为几十千赫到几百兆赫范围时，可用 集总参数的谐振法进行测量，如图所示
击穿电场强度测定
绝缘材料的击穿电场强度以平均击穿电场强
度
E
表示
B
EB
uB d
u B ——击穿电压
d ——试样的平均厚度
击穿电压可用静电电压表、电压互感器、放电球隙 等仪器并联于试样两端直接测出。
击穿电压很高时，需采用电容分压器。
冲击电压下的击穿电场强度测试，一般用冲击电压发 生器产生的标准冲击电压施加于试样，逐渐升高冲击电 压的峰值直至击穿。
冲击电压可用50%球隙放电法，也可用阻容分压器加 上脉冲示波器或峰值电压表测量。
9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。 2020/12/102020/12/10Thursday, December 10, 2020
谐振回路法
测量范围：40KHZ～200MHZ
测量原理： 依据谐振回路的谐振特性进行测量的。根 据谐振时角频率ω与回路的电感、电容之间 的特定关系式，求得Cx和tanδX。
阻抗矢量法
材料的介电性能
材料的介电性能材料的介电性能是指材料在电场作用下的响应能力，也是材料在电子学、光学、电磁学等领域中的重要性能参数之一。
介电性能的好坏直接影响着材料在电子器件、电力设备、通信设备等方面的应用效果。
在材料科学领域中，研究和提高材料的介电性能具有重要意义。
首先，介电常数是衡量材料介电性能的重要参数之一。
介电常数是材料在电场作用下的相对响应能力的指标，通常用ε表示。
介电常数越大，表示材料在电场作用下的响应能力越强，介电性能越好。
常见的高介电常数材料包括氧化铝、二氧化钛等，它们在电子器件中具有重要的应用价值。
其次，介电损耗是评价材料介电性能的另一个重要指标。
介电损耗是指材料在电场作用下吸收和释放能量的能力，通常用tanδ表示。
介电损耗越小，表示材料在电场作用下的能量损耗越小，介电性能越好。
在高频电子器件和微波器件中，要求材料的介电损耗尽可能小，以保证信号的传输和处理效果。
此外，介电强度也是衡量材料介电性能的重要参数之一。
介电强度是指材料在电场作用下能够承受的最大电场强度，通常用E表示。
介电强度越大，表示材料在电场作用下的抗击穿能力越强，介电性能越好。
在电力设备和高压电子器件中，要求材料的介电强度能够承受高电场强度，以保证设备的安全和稳定运行。
综上所述，材料的介电性能是材料科学中的重要研究内容之一。
通过研究和提高材料的介电常数、介电损耗和介电强度等参数，可以改善材料在电子学、电力设备、通信设备等领域的应用效果，推动相关领域的科学技术发展。
希望本文对材料的介电性能有所帮助，也希望相关领域的科研工作者能够进一步深入研究，推动材料科学的发展。
电介质材料的介电性能测试
电介质材料的介电性能测试电介质材料在电子器件和电力系统中具有重要的应用，其介电性能是评价材料质量和可靠性的重要指标。
介电性能测试是通过一系列测试方法和仪器来评估电介质材料在电场作用下的性能，包括介电常数、介质损耗、绝缘电阻等参数。
本文将简要介绍电介质材料的介电性能测试方法及其应用。
一、介电性能测试方法1. 介电常数测试介电常数是描述电介质材料在电场作用下储存和传输电能能力的重要参数。
常用的测试方法有：（1）并行板法：该方法通过测量电容器的电容值来计算电介质材料的介电常数。
具体步骤是将待测介质固定在两块平行金属板之间，然后测量电容器的电容值。
（2）回波法：该方法基于微波信号在电介质中传播的速度，通过测量信号的传输时间来计算介电常数。
测试时需要利用衰减器和定频放大器等设备，以确保测试结果的准确性。
2. 介质损耗测试介质损耗是指电介质材料在电场作用下吸收和转化电能为热能的能力。
常用的测试方法有：（1）三角法：该方法通过测量电介质材料在高频电场下的导体损耗和介质损耗之比来计算介质损耗的值。
具体步骤是将待测介质固定在电容器之间, 通过改变电容器的频率来测量两种损耗的值。
（2）传输线法：该方法利用特制的传输线测量电介质材料在特定频率下的损耗。
测试时需使用网络分析仪等仪器，通过测量信号的功率损耗来计算介质损耗的值。
3. 绝缘电阻测试绝缘电阻是指电介质材料在电场作用下抵抗漏电流流动的能力。
常用的测试方法有：（1）绝缘电阻表法：该方法通过将待测电介质样品与电极相连，用绝缘电阻表测量电介质材料的绝缘电阻值。
测试需在规定的电压和温度条件下进行。
（2）恒压法：该方法通过给待测电介质样品施加较高的电压来测量绝缘电阻值。
测试时需使用电压源和电流表等设备，以实现电介质样品上常态电流的测量。
二、介电性能测试的应用1. 电子器件领域介电性能测试在电子器件领域中具有重要应用。
例如，在电容器的制造过程中，通过测试介质材料的介电常数和介质损耗，可以评估电容器的质量和性能稳定性。
材料的介电性能范文
材料的介电性能范文一、电导率电导率是材料导电能力的度量。
导电能力越强，电子在材料中的移动越快，电流通过材料的能力越大。
铜、银等金属具有很高的电导率，而绝缘材料如橡胶、陶瓷等则具有很低的电导率。
介电材料的电导率很低，通常可以忽略不计。
二、介电常数介电常数是材料对电场的响应能力的度量。
介电常数越大，材料在电场作用下储存和释放电荷的能力越强，也会导致反应速度更快。
常见的介电常数范围从几个单位到上百个单位不等。
对于一些高介电常数的材料，如铁电材料，其介电常数在外加电场作用下会发生可逆的变化，使其有着重要的应用价值。
三、介电损耗介电损耗是材料在外加电场下能量转化为热量的过程。
当材料在电场中振荡或受到剧烈变化时，电能会以热能的形式耗散出去，表现为介质发热。
介电损耗可以通过电导率和介电常数来计算。
对于一些高损耗的材料，如介电体材料，可以通过改变其化学组成和结构来减小介电损耗，提高材料的效率和性能。
四、影响因素1.结构：材料的结构对其介电性能有重要影响。
晶体结构的材料通常具有更高的介电常数和更低的电导率，而非晶态结构的材料则相反。
这是因为晶体结构中的离子和电子可以更好地排列和移动，从而提高材料的介电特性。
2.成分：材料的成分也会影响其介电性能。
不同的元素和化学键控制了材料的特性，从而影响了其介电性能。
例如，添加不同的塑化剂可以改变聚合物材料的介电性能，使其能够在不同的应用中使用。
3.外部环境：外部环境，包括温度和湿度等因素，也会对材料的介电性能产生影响。
通常情况下，温度升高会导致材料的电导率增加，介电常数减小，介电损耗增大。
湿度的变化也会对材料的介电性能产生影响，因为湿度的变化会改变材料中水分子的浓度和运动能力。
总结：材料的介电性能与其电导率、介电常数、介电损耗等因素密切相关。
了解和控制材料的介电性能对于电子器件和电气设备的设计和制造具有重要意义。
通过选择合适的材料成分和结构，以及优化材料的外部环境条件，可以实现对材料介电性能的调控，提高其效率和性能。
介电性能试验讲义汇总
介电性能试验讲义一、相关定义术语。
1、冲击耐受电压：具有一定波形和极性的冲击电压的最高峰值，它在规定的试验条件下不会造成击穿。
2、工频耐受电压：在规定的试验条件下不会引起击穿的工频正弦电压的方均根值。
3、过电压类别：根据限定（或控制）电路中（或具有不同标称电压的电气系统中）产生的预期瞬态过电压和以限制过电压而采用的方法为基础而确定的分类。
4、额定工作电压（Ue）：成套设备中一条电路的额定工作电压是指和该电路中的额定电流共同决定设备使用的电压值。
对于多相电路，系指相间电压。
5、额定绝缘电压（Ui）：成套设备中一条电路的额定绝缘电压——介电试验电压和爬电距离都参照此电压值确定。
成套设备任何一条电路的最大额定工作电压不允许超过其额定绝缘电压。
成套设备任一电路的工作电压，即使是暂时的，也不得超过其额定绝缘电压的110%。
6、额定冲击耐受电压（Uimp）：在规定的试验条件下，成套设备的电路能够承受的规定波形和极性的脉冲电压峰值，而且电气间隙值参照此电压值确定。
二、检测目的和适用范围1、介电性能一个电器基本试验项目，实际上包含两个试验，工频耐压试验（正弦波，频率45~62Hz）和冲击电压耐受试验。
如果制造商规定了额定冲击电压耐受值，则进行冲击电压耐受试验，如果未规定，进行工频耐压试验。
2、某些已经经过型式试验的部件，如果在安装时没有损坏其介电强度，则不需单独对其进行此项。
3、介电性能不需要在部分型式试验的低压成套开关设备和控制设备（PTTA）上进行。
4、成套设备包含一个与裸露导电部件（标准7.4.3.2.2中d项的规定，Ⅱ类触电保护类别）已绝缘的保护导体时，该导体应被视为一个独立的电路。
5、制造商规定不适于承受耐压的仪表、浪涌保护器等应拆除。
三、技术要求和判定准则1、工频耐压试验①试验部位：所有带电部件与裸露导电部件之间；每个极和连接到裸露导电部件上的所有其它极之间；主电路和不与主电路直接连接的辅助电路之间；辅助电路与框架之间。
介电性能的测量原理
电导时tan与频率ω的关系
介电损耗的形式
电介质在电场作用下，内部通过的电流包括：
（1）电容电流：由样品的几何电容充电引起电流（位 移电流）；
（2）吸收电流：由松弛极化引起，是介质在交变电压 作用下引起介质损耗的主要来源； （3）漏电电流：由介质电导引起，与自由电荷有关， 使介质产生电导损耗。
电介质在电场作用下具体损耗的能量主要包括：
电桥平衡时
tan C4 R4
R4 Cx CN R3 R4 1 tan CN R 3
2
CN
C4
——标准电容 ——可调电容
西林电桥法
R4
R3
——固定电阻
——可调电阻
当频率为几十千赫到几百兆赫范围时，可用 集总参数的谐振法进行测量，如图所示
击穿电场强度测定
绝缘材料的击穿电场强度以平均击穿电场强 度 EB 表示 uB EB d
2
s
u 2 I S ln D2 D1
管状试样
u2 L g v = r I v ln 2 r 1
u 2 r2 s IS g
电极材料可用粘贴铝箔、导电橡皮、真空镀铝、胶体石墨等
相对介电常数（εｒ）测试
相对介电常数通常是通过测量试样与电极组成 的电容、试样厚度和电极尺寸求得。
场强度E之比ε= D/E ，其单位为F/m 。
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。
介电常数是表征电介质的最基本的参量，是衡量电介 质在电场下的极化行为或储存电荷能力的参数。
电介质电容、介电常数 真空电容 C0=Q0/V=0s/d 电介质电容 C=Q/V=ros/d 相对介电常数 εr = C/C0
介电性能的测量原理
电介质击穿形式分类
①热击穿
不均匀介质中的电压分配
②电击穿
内电离 表面放电和边缘击穿
③电化学击穿
介电性能的测量方法
依据所测量的基本原理可分为三大类
①电桥法
②谐振回路法
③阻抗矢量法
电桥法
测量范围：0.01HZ～150MHZ 测量原理： 根据电桥平衡时两对边阻抗乘积相等，从 而来确定被测电容器或介质材料试样的CX 和tanX。
2
s
u 2 I S ln D2 D1
管状试样
u2 L g v = r I v ln 2 r 1
u 2 r2 s IS g
电极材料可用粘贴铝箔、导电橡皮、真空镀铝、胶体石墨等
相对介电常数（εｒ）测试
相对介电常数通常是通过测量试样与电极组成 的电容、试样厚度和电极尺寸求得。
场强度E之比ε= D/E ，其单位为F/m 。
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。
介电常数是表征电介质的最基本的参量，是衡量电介 质在电场下的极化行为或储存电荷能力的参数。
电介质电容、介电常数 真空电容 C0=Q0/V=0s/d 电介质电容 C=Q/V=ros/d 相对介电常数 εr = C/C0
同时，介电损耗也是表示绝缘材料（如绝缘油 料）质量的指标之一。介电损耗愈小，绝缘材料的 质量愈好，绝缘性能也愈好。 tanδ=1/WCR(式中W为交变电场的角频率；C为 介质电容；R为损耗电阻)。
tan是频率的函数，是电介质的自身属性，与试样的大 小和形状无关。可以和介电常数同时测量，用介质损耗 仪、电桥、Q表等测量。
平板试样
d r 0.144 10 Cx 2 D1
介电性能实验报告
介电性能实验报告一、实验目的1. 了解和掌握介电材料的基本概念和性质。
2. 掌握介电性能实验的操作方法。
3. 分析介电材料的电容、介电常数和损耗因数。
二、实验原理1. 电容（C）的定义：两个导体之间存在电场，导体能够存储能量，此时两个导体即可以看作电容器的两个电极。
2. 介电材料：介电材料是指在电场作用下，不产生导电现象，而是发生位移极化现象的材料。
常见的介电材料有玻璃、石英、塑料等。
3. 介电常数（ε）：介电常数是表征介电材料与真空（或空气）相比，在相同电场作用下的绝缘能力的大小。
介电常数越大，材料的绝缘性能越好。
4. 损耗因数（tanδ）：损耗因数是介电材料在电场中发生能量损耗程度大小的指标。
损耗因数越小，材料的绝缘性能越好。
三、实验仪器和材料1. 介电性能测试仪器：包括电容测试仪、介电常数测试仪和损耗因数测试仪。
2. 介电材料：实验所用介电材料可以选择玻璃片、石英片、塑料片等。
四、实验步骤1. 使用电容测试仪器测量介电材料的电容。
将待测介电材料放在电容测试仪的电极之间，调整电容测试仪的参数使其稳定，记录下电容数值。
2. 使用介电常数测试仪器测量介电材料的介电常数。
将待测介电材料放在介电常数测试仪的电极之间，调整介电常数测试仪的参数使其稳定，记录下介电常数数值。
3. 使用损耗因数测试仪器测量介电材料的损耗因数。
将待测介电材料放在损耗因数测试仪的电极之间，调整损耗因数测试仪的参数使其稳定，记录下损耗因数数值。
五、实验结果与分析1. 实验数据记录如下：介电材料电容（C）介电常数（ε）损耗因数（tanδ）玻璃片20nF 4 0.002石英片15nF 5 0.001塑料片10nF 3 0.0032. 从实验结果可以看出，玻璃片的电容最大，石英片次之，塑料片最小。
说明玻璃片和石英片的绝缘能力较好，塑料片的绝缘能力较差。
3. 从实验结果还可以看出，石英片的介电常数和损耗因数最大，说明石英片的绝缘能力最好。
《介电性能》课件
1
极化方式
极化是一种介质对电场响应的行为，主要通过物质中存在的不同类型的极化来实现。
2
电子极化
电子极化是介电性能中最主要的极化方式之一，它跟物质的晶体结构有关。
3
离子极化
离子极化主要由离子对电场的响应来实现，它还与溶液中的离度严密相关。
4
取向极化
取向极化是一种分子极性物质的行为，是由于分子在电场中会发生偏转而导致电偶极矩变化。
介电性能是电子、医学、能源 等领域中不可或缺的物理量， 不断提升其性能已经成为科技 进步的重要推动力。
未来的研究方向
未来的研究方向是在更高频率 和更小尺寸范围内提高介电性 能，以满足现代电子和通信系 统的需求。
总结
介电性能在科技领域发挥着越 来越重要的作用，未来的研究 将有更多的技术突破和应用创 新。
应用案例
电子产品中的 应用
• 手机屏幕 • 电池 • Capacitor
医疗和生物学
• 医学成像 • 人造器官 • 生物芯片
能源相关领域
• 高压电线 • 电容器 • 传输线路
未来的发展方向
将介电性能应用到更小 的电子元器件、高频电 子学、卫星通信等领域， 并不断提升其性能和应 用价值。
结论
介电性能在各个领域中 的作用
3 应用领域
广泛应用于电容器、电缆、雷达、半导体、医学图像等领域。
介电常数
概念解释
介电常数可以理解为一种材料 的电容量，也就是材料在电场 作用下存储电荷的能力大小。
介电常数与电容
介电常数越大，所能存储的电 荷量也就越大，相应的电容器 的电容量就会变得更大。
介电性能的影响因素
介电常数受材料类型、分子体 积和分子极性等因素影响，这 些因素也会对介电性能产生影 响。
材料物理材料介电性能
材料物理材料介电性能材料物理是研究物质的结构、性质和行为的学科领域。
材料的介电性能是指材料对电场的响应能力，包括介电常数、介电损耗、电容率等电学参数。
这些参数直接影响着材料在电子器件、能源存储和传输等领域的应用。
首先，介电常数是介电性能的重要参数之一、它描述了材料在电场作用下的极化能力。
介电常数大的材料意味着材料在电场作用下更容易极化，从而使得材料可以存储更多的电荷。
一些常见的高介电常数材料包括铁电体和铁电薄膜。
这些材料在电子器件中被广泛应用，例如电容器和存储器件。
其次，介电损耗是材料介电性能的另一个关键参数。
它描述了材料在电场作用下吸收能量的能力。
也就是说，当电场作用下，部分电能会被转化为热能而损耗掉。
介电损耗大的材料会导致电能的浪费，从而降低电子器件的效率。
因此，在设计和选择材料时，介电损耗的降低是一个重要的考虑因素。
最后，电容率是衡量材料存储能量的指标。
它与介电常数和材料的体积有关。
当介电常数和电容率高时，材料可以存储更多的电荷，从而提高电容器的性能。
这对于能源存储和传输领域尤为重要，例如电动车的电池和太阳能电池的电容器。
除了介电常数、介电损耗和电容率之外，还有其他一些介电性能的重要参数。
例如，介电强度是指材料可以承受的最大电场强度。
当电场强度超过介电强度时，材料会发生击穿现象。
因此，了解材料的介电强度可以帮助我们设计更可靠和安全的电子器件。
总之，材料的介电性能对于电子器件、能源存储和传输等领域的应用至关重要。
通过研究和了解材料的介电常数、介电损耗、电容率和介电强度等参数，我们可以优化材料的性能，提高电子器件的效率和可靠性。
对于未来的材料科学和工程领域的发展，介电性能的研究和探索仍然是一个重要的方向。
介电性能的测量原理
介电性能测试主要内容 简介
介电性能测试内容主要包括 ⑴绝缘电阻率 ⑵相对介电常数 ⑶介质损耗角正切 ⑷击穿电场强度
绝缘电阻率测试
绝缘电阻率测试通常采用三电极系统,可以分别测出试样 的体积电阻率ρv和表面电阻率ρs,测量电路图如下图所示.
体积电阻率测试线路图
表面电阻测量线路图
平板试样
v
=
u Iv
介电常数是表征电介质的最基本的参量,是衡量电介质 在电场下的极化行为或储存电荷能力的参数.
电介质电容、介电常数
真空电容 C0=Q0/V=0s/d
电介质电容 C=Q/V=ros/d
相对介电常数 εr = C/C0
基本公式
平行板电容器
Dielectric
Co = Q/V = oA/d
C = A/d
电介质在电场作用下具体损耗的能量主要包括：
⑴极化损耗：在外电场中各种介质极化的建立引起了 电流,此电流与极化松弛等有关,引起的损耗称为极化 损耗.
⑵电导损耗：在电场作用下,导电载流子做定向漂移,形 成传导电流,电流大小由介质本身性质决定,这部分传导 电流以热的形式消耗掉,称之为电导损耗.
⑶电离损耗和结构损耗
r= /o
介电损耗 Dielectric loss
定义：
介质的介电损耗是指电介质在单位时间内每 单位体积中将电能转换为热能而损耗的能量.
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 ）
同时,介电损耗也是表示绝缘材料如绝缘油料质 量的指标之一.介电损耗愈小,绝缘材料的质量愈好, 绝缘性能也愈好.
击穿电场强度
一般外电场不太强时,电介质只被极化,不影响其绝缘性 能.
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正压电效应实验
1880年，Piere 兄弟实验发现 ，对α-石英单 晶体在一定方 向上加力，则 在力的垂直方 向出现正负束 缚电荷—压电 效应。
具有压电效应 的物体—压电 体。
正压电效应：是机械能转换成电能的过程
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束缚电荷形成新的电场，该电场与外加电场的方向 相反---退极化场Ed。 宏观电场：E宏=E0+Ed
极化：电介质在电场作用下产生束缚电荷的现象。
极化电荷：电介质在外电场的作用下，在和外电场相垂 直的电介质表面分别出现正、负电荷。这些电荷不能自 由移动，也不能离开，总保持中性。
如，电致伸缩陶瓷ＰＺＮ（锌铌酸铅陶瓷）
对于一般电介质，电致伸缩效应所产生的应变 实在太小，可以忽略．
压电性产生的原因
石英晶体的化学组成是SiO2，3个Si原子和6个O原 子位于晶包的格点上。Si4+ ， O2-。
当材料受到压缩应力的 作用时，A面Si4+挤入两 个O2-间， B面O2- 挤入 两个Si4+间。因此，A面 出现负电荷，B面出现正 电荷。
电击穿
1.电场强度高时会形成电流脉冲发生击穿 ，由此产生点坑、孔洞和通道并连通；
2.击穿发生于材料的表面，通过表面水分 或污染杂质增加了击穿的可能性；
3.电击穿是一种集体现象，能量通过其它 粒子（例如，已经从电场中获得了足够能 量的电子和离子）传送到被击穿的组分中 的原理或分子上。
压电性
电介质作为材料，主要用于电子工程中的绝缘 材料、电容器材料和封装材料—应用的是电介 质的共性性质。
介电材料，又称电介质，是电的绝缘材 料，主要用于制造电容器。
3.1电介质及其极化
1.电容，两个邻近导体加上 电压后具有储存电荷的能 力的度量。 C(F)=Q(C)/V(V)
表征的是电容器容纳电荷 的本领。
2.介电率及介电常数 （1）材料因素，ε材料在电场中被极化的能力。 （2）尺寸因素，d和A，平板间的距离和面积。
如果介电介质为真空， 真空介电常数： 相对介电常数：
3.电介质的极化
介电材料：放在平板电容器中增加电容的材料
电介质：在电场作用下能建立极化的物质。
感应电荷（束缚电荷）：在真空平板电容器中嵌入 一块电解质加入外电场时，在整机附近的介质表面 感应出的负电荷，负极板附件的介质表面感应出的 正电荷。
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即当晶体受到一定的机械力作用时，一定 方向的表面产生数量相等、符号相反的束 缚电荷。作用力反向时，表面电荷性质亦 反号。
电荷密度大小与所加应力的大小成线性关 系。--用于传感测力
逆压电效应:当晶体在外加电场作用下，晶体的 某些方向产生形变或谐振现象，形变与电场强 度成正比。
电致伸缩：任何电介质在外电场作用下，会发 生尺寸变化，产生应变。其大小与所加电压平 方成正比。
电介质在电场中的破坏
1.介质的击穿：当电场强度超过某一临界值时，介质 由介电状态变为导电状态，该现象成为介电强度的破 坏，或介质的击穿。
2.击穿电场强度：介质击穿时，相应的临界电场强度 称为介质强度，或击穿电场强度。
注，介电强度，一种介电材料在不发生击穿或者放电 的情况下承受的最大电场。
介电强度依赖于材料的厚度，厚度减小，介电强度增 加；介电强度还与环境温度和气氛、电极形状、材料 表面状态、电场频率和波形、材料成分和孔隙、晶体 各向异性、非晶体结构等因素有关。
非极性分子电介质：CH4;He （2）电极化强度（P） ：电解质极化程度的量度 （C/m2）.
P=Σμ/ΔV
Σμ：电介质中所有电偶极矩的矢量和 ΔV： Σμ所有电偶极矩所在空间的体积 资料表明，电极化强度和电介质所处的实际有效电 场成正比，即P=X0ε0E X0：电极化率 ε0：真空介电常数 E具有不同的性质
热释电性产生的条件： 晶体，一定是具有自发极化的晶体，在结构上据有 极轴； 极轴，晶体唯一的轴，二端往往具有不同性质，且 采用对称操作不能与其它方向重合。 有热释电效应一定有压电效应，反之不然。
只有结构上没有对称中心，才有可能产生压电效应。
而且必须是：电介质（或至少具有半导体性质）；其 结构必须带正负电荷的质点－－离子或离子团存在（ 离子晶体或离子团组成的分子晶体）
常用：α－石英，钛酸钡，钛酸铅，钛酸钼等。
热释电性
热释电性（热电性）：由于温度的变 化引起材料电极化强度变化的性质。
热释电现象—坤特法显示电气石的热 释电性
4. 极化的相关物理量
（1）电解质的分类：极性分子电解质和非极性分子 电解质----分子的正负电荷统计重心是否重合，是否 有点偶极子？ 电介质在外电场作用下，无极性分子的正负电荷重 心重合将产生分离，产生电偶极矩。
Q：所含电量； l：正负电荷重心距离
据分子的电结构，电介质可分为：
极性分子电介质：H2O;CO（有）
---纵向压电效应
当材料受到压缩应
力的作用时，C、D
侧的硅离子和氧离
子都向内移动同样
C
D
的距离，因此，C、
D面不出现电荷，A
面出现正电荷，B面
出现负电荷。
---横向压电效应
压电效应与晶体的对称性有关。
压电效应的本质是对晶体施加应力时，改变了晶体内 的电极化。因此电极化只能在不具有对称中心的晶体 内才可能发生。
电解质的极化机制，电介质在外加电场作用下的宏 观极化强度，实际上是电介质微观上各种极化机制 共同作用的结果：电子极化、离子极化、电偶极子 取向极化、空间电荷极化等。
实际电场作用下的电极化强度P可表示为克劳修斯—莫 索堤方程:即电介质在所有偶极矩的总和，即：
P=∑Niūi Ni：第i种偶极子数目；ūi：第i种偶极子平均偶极矩
均匀加热电气石[（Na，Ca）（Mg， Fe）3B3Al6Si6（O，OH，F）31]，同 时向电气石喷射硫磺粉和铅丹粉。结 果发现：电气石的一面呈现黄色，另 一面呈现红色。
热释电现象—坤特法显示电气石的热 释电性
原因：电气石属于三方晶系，具有唯 一的极轴。没有受热时，电气石的自 发极化电偶极矩完全被吸附的空气中 的电荷屏蔽掉了。受热后，由于温度 的变化，自发极化改变，屏蔽电荷失 去平衡。晶体正电荷一面吸引硫磺粉 呈黄色，负电荷侧吸引铅丹粉呈红色