介質(zhì)損耗的表征方法

有關(guān)介質(zhì)的損耗描述方法有多種，哪一種描述方法比較方便，需根據(jù)用途而定。

1、介質(zhì)損耗角δ

在交變電場作用下，電介質(zhì)內(nèi)流過的電流相量和電壓相量之間的夾角(功率因數(shù)角Φ)的余角(δ)。 簡稱介損角

2、介質(zhì)損耗正切值tgδ

又稱介質(zhì)損耗因數(shù)，是指介質(zhì)損耗角正切值，簡稱介損角正切。介質(zhì)損耗因數(shù)的定義如下

這正是損失角δ=(90°-Φ)的正切值。因此現(xiàn)在的數(shù)字化儀器從本質(zhì)上講，是通過測量δ或者Φ得到介損因數(shù)。

損耗角正切：

復(fù)介電常數(shù)

1）復(fù)介電常數(shù)的含義

電極化的基本過程有三：

①原子核外電子云的畸變極化；

②分子中正、負(fù)離子的（相對）位移極化；

③分子固有電矩的轉(zhuǎn)向極化。

在外界電場作用下，介質(zhì)的介電常數(shù) ε是綜合地反映這三種微觀過程的宏觀物理量；它是頻率 ω的函數(shù)ε(ω)。

低頻極化

只當(dāng)頻率為零或頻率很低（例如1千赫）時(shí),三種微觀過程都參與作用，這時(shí)的介電常數(shù)ε(0)對于一定的電介質(zhì)而言是個(gè)常數(shù)，通稱為介電常數(shù)，這也就是靜電介電常數(shù)εs或低頻介電常數(shù)。

中頻極化

隨著頻率的增加，分子固有電矩的轉(zhuǎn)向極化逐漸落后于外場的變化，這時(shí)，介電常數(shù)取復(fù)數(shù)形式ε(ω)＝ε′(ω)-jε″(ω)，其中虛部ε″(ω)代表介質(zhì)損耗；它是由于電極化過程追隨不上外場的變化而引起的。

實(shí)部隨著·頻率的增加而顯著下降，虛部出現(xiàn)峰值。

高頻極化

頻率再增加，實(shí)部ε′(ω)降至新值，虛部ε″(ω)變?yōu)榱?，這表示分子固有電矩的轉(zhuǎn)向極化已不能響應(yīng)了。

當(dāng)頻率進(jìn)入到紅外區(qū)，分子中正、負(fù)離子電矩的振動頻率與外場發(fā)生共振時(shí)，實(shí)部ε′(ω)先突然增加，隨即陡然下降,ε″(ω)又出現(xiàn)峰值；

過此以后，正、負(fù)離子的位移極化亦不起作用了。 

2）漏導(dǎo)復(fù)介電常數(shù)：

復(fù)介電常數(shù):

損耗角正切

ε’和ε"是依賴于頻率的量

介質(zhì)的損耗由復(fù)介電常數(shù)的虛部???引起，通常電容電流由實(shí)部??引起，相當(dāng)于實(shí)際測得介電常數(shù)。

2）極化損耗的復(fù)介電常數(shù)

交變電場作用下的P(t)為：

A.極化損耗復(fù)介電常數(shù)

B.極化損耗復(fù)介電常數(shù)含義：

D.復(fù)介電常數(shù)的德拜表達(dá)式

其中： ?(0) -----低或靜態(tài)的相對介電常數(shù)

             ?? ------ ???時(shí)的相對介電常數(shù)

4、介質(zhì)損耗功率

1）直流電壓下    PW=IU=GU2             G為介質(zhì)的電導(dǎo),單位為西門子(S)。

定義單位體積的介質(zhì)損耗為介質(zhì)損耗功率p，

V為介質(zhì)體積，σ為純自由電荷產(chǎn)生的電導(dǎo)率(S/m)。

在一定的直流電場下，介質(zhì)損耗率取決于材料的電導(dǎo)率