文档介绍：本课程介绍以下内容?1。材料的电学性能强文江 14 学时?2。材料的介电性能龙毅 4学时?3。材料的热学性能龙毅 4学时?4。材料的磁学性能龙毅 10 学时?5。材料的光学性能常永勤 4学时?本课特点:各性能之间相关性不太明显。?基本水平:各性能都熟悉?高水平:体会各性能之间联系。第五章电介质的介电性能 1。1概论什么是电介质? 电介质就是指在电场作用下能建立极化的物质。在电介质中起主要作用的是束缚着的电荷,在电场的作用下,它们以正,负电荷中心不重合的电极化方式传递和记录电的影响。也即,它们以感应而并非以传导的方式传递电的作用和影响。--?理解电介质和导电材料的区别典型的电介质就是绝缘体。它的应用背景是什么? ?应用背景: ?现代电子电路均可以分解为四大组成元素: 电阻器、电容器、电感器、 PN 结(二极管和三极管)。?在这四大元素中,电脑用户最为关注、讨论最多的就是电容器( Capacitor )。各大电脑硬件论坛中,关于电容器的讨论数不胜数,各类观点也是层出不穷。?电介质的主要应用性能有哪些? (1)相对介电常数? r?插入电介质板可起到增大电容的作用: C ?=? rC 0原因是电介质材料在电场中被极化了。?相对介电常数? r,反映了电介质极化的能力, 和材料工作时增大电容的数值有关一些典型和常用材料的相对介电常数ε r见书特点: εr都大于真空。在交变电场中相对介电常数为复数: ε=ε’- i ε’’虚部? r ’’为损耗因子。和材料工作时发生的损耗有关(2)损耗角正切 tan δ: tan δ =? r ’’/ε r’?损耗角正切 tan δ表示电介质材料中损失能量的大小,和材料工作时发生的损耗有关。。(3)电介质的极化强度 P。当极化强度 P和外电场有线性关系时: P =ε 0χ eEΧ e:相对电极化率可以推出: P =ε 0χ eE=ε 0(ε r -1)E 和相对介电常数相同,反映了电介质极化的能力(4)电介质的击穿电场强度 E 反映了电介质的工作电场。电介质材料为什么会增加电容? ?电容增大的原因:电介质被极化,表面上出现了极化电荷(也称束缚电荷) ?因此可以解释,插入介质,电位差 U减小,电容 C=Q/U 增大(自己理解) ?,它们以正,负电荷重心不重合的电极化方式传递和记录电场的影响。?理解: 束缚电荷,自由电子 电介质的极化在电场作用下,电介质的极化是如何产生的? (1) 非极性电介质的情况: 正、负电荷中心将发生移动,形成电偶极子,由此产生束缚电荷。(2) 由极性分子组成的电介质,当外加电场时, 每个分子受到电场力矩的作用,使各分子电偶极矩有转向外电场方向的趋势。电偶极矩μ定义: 设正、负电荷中心的相对位移矢量为 u,则这个电偶极子的电偶极矩μ可表示为: μ=qu电偶极矩μ和外电场有线性关系时: μ= ?E Loc ,?称为极化率,对比: P =ε 0χ eEχ e:相对电极化率电介质的极化强度 P定义: P =∑μ/V, 反映电介质对电场的相应(电介质极化的能力)。如何控制电介质的极化? (2)离子位移极化 p +p - x p' +p' -E Cl DNa + (a)(b)(3)偶极子转向极化(5)空间电荷极化 1。 3 介质的极化类型(极化机制) (1)电子位移极化