第二章 电介质损耗

第二章电介质的损耗复习课2.1电介质损耗的基本概念2.2极化过程的建立和吸收电流2.3实际电介质中的介质损耗电介质的损耗2.1电介质损耗的基本概念1．什么是电介质的损耗？它有哪些危害和类型？（掌握）2．什么是电导损耗？在交变电场作用下常用什么参数来描述电导损耗？（掌握）3．什么是松弛极化损耗？什么是复介电常数？（掌握）4．什么是谐振损耗?(色散与吸收)（掌握）5．如何讨论研究谐振色散规律？（了解）6．什么是正常谐振色散？什么是反常谐振色散？（掌握）1．什么是电介质的损耗？它有哪些危害和类型？电介质在外场作用下，将一部分电能转变成热能的物理过程，称为电介质的损耗。主要危害引起线路信号附加衰减破坏元器件正常工作直至实效。损耗类型有电导损耗松弛极化损耗谐振损耗。2．什么是电导损耗？在交变电场作用下常用什么参数来描述电导损耗？（掌握）由电介质中的载流子在电场作用下作定向漂移形成传导电流，这部分电流以热的形式消耗掉，称为电导损耗。损耗功率单位体积损耗功率损耗角正切2WIR22()dWAEEAdPAdA1()CRIIIiCVRcossinWIVIVcosWIV//tanRCWWII3．什么是松弛极化损耗？什么是复介电常数？当外电场频率较高，致使电介质极化强度P滞后于外加电场强度，从而消耗的电能称为松弛极化损耗。复介电系数的定义：DiE4．什么是谐振损耗?(色散与吸收)介电系数随频率的增加而减少的现象，称为色散。在色散过程中，介质与入射光发生共振吸收将电场能量转换为介质的热能，此过程称为谐振损耗。损耗因数随频率的变化关系曲线称为谐振吸收曲线。谐振损耗发生在红外及更高的光频范围内，因此采用折射率研究其损耗规律比介电系数更为方便，由于有损耗的过程中介电系数为复数，折射率也为复数，其复折射率的定义为nnik22nk2nk5．如何讨论研究谐振色散规律？（了解）（1）建电子运动方程无阻尼谐振阻尼谐振（2）解方程获得位移函数（3）引入复极化率并计算复极化率与频率的关系22edXmeEKXdt22edXdXmeEKXmdtdt2201eeXEmi22201eEmi（3）引入复极化率并计算复极化率与频率的关系（4）计算复折射率与频率之间的关系对气体22201eEmi2222200011233nNNenmi222001112enNmi1nk222001112enNmi2220222220012()Nenm222222002()Nekm6．什么是正常谐振色散？什么是反常谐振色散？在谐振点以外较远的区域随频率的增加，折射率增大，称为正常色散。反之在其附近区域随频率的增加折射率减小称为反常色散。在反常色散区，吸收（损耗）是明显的。1nk2.2极化过程的建立和吸收1．描述极化过程有哪些特征参数？（掌握）2．描述电容器充放电过程的特征参数有哪些？（掌握）1．描述极化过程有哪些特征参数？（掌握）极化强度快极化强度瞬间极化松弛极化强度缓慢式极化稳定态松弛极化强度特征时间松弛极化时间常数加电场去电场()Pt()Pt()rPtrmP/()()()()(1)trrmPtPtPtPtPe/()trmPtPe2．描述电容器充放电过程的特征参数有哪些？（掌握）稳态电容快极化电容松弛极化电容CCrC0SACd0ACdrCCC稳态介电系数光频介电系数极板快极化电荷密度极板松弛极化电荷密度极板电荷密度极化电流吸收电流s0(1)PE0()rSPE0(1)SPEr0EP0()rSErrAdidtaAdidtPt2.3实际电介质中的介质损耗1．如何求解实际电介质在交变电场中介质损耗（了解）2．随频率的变化，变化特征有哪些？（掌握）3．随温度的变化，变化特征有哪些？（掌握）4．复介电系数是如何随变化而变化的？（掌握）PrmPEt总极化强度：交变电场：极化强度随时间变化关系与电场同相滞后电场π/2位移极化电流:电流幅值:松弛极化电流无功电流有功电流极化电流2，电流关系位移极化、松弛极化、电导同时存在时uRiiiIUaqIapIRII图3-13aqiapi等效电路及参数图松弛极化位移极化电导电流关系A，全电流I松弛极化电流I’B，实际有功电流Ia无功电流IrI’IIaIr实际有功电流Ia:松弛有功电流Ira传导有功电流IR无功电流Ir:松弛极化的容性充电电流Irr介质的纯容性充电电流I∞全电流松弛极化电流有功电流无功电流r，tan，P01/3112/srtan0s此时P上升速度最快2()ipgE()/2sr2E00tanirgg4、交变电场下电介质的动态介电常数介质损耗介质损耗角正切与频率温度的关系PtanrpstanTs113上升最快.T0kTe增加的方向图示:与温度的关系习题课后思考题：第2题：在交变电场作用下，实际电介质的介电系数为什么要用复数介电系数来描述。产生电介质损耗的主要原因有哪些？各有那些特点？试叙述德拜弛豫复介电常数的实部和虚部在一定频率下的温度特性。第3题：介质的德拜方程为ε=ε∞+(εs-ε∞)/(1+iωτ)回答下列问题：（1）给出ε`和ε``的频率关系式；（2）给出ε``和tgδ的极值频率。