影響材料介電損耗的因素

影響材料介質損耗的因素可以分為(wei) 兩(liang) 類。一類是材料結構本身的影響，如不同材料的漏導電流不同，由此引起的損耗也各不相同，不同材料的計劃機製不同，也使極化損耗各不相同。我們(men) 這裏主要討論第二類情況，也就是外界環境或試驗條件對材料介電損耗的影響。

對介質損耗的主要影響因素是頻率和溫度。首先討論對漏導損耗的影響。漏導電流的存在，相當於(yu) 材料內(nei) 部有一個(ge) 電阻，在電壓的作用下因發熱而產(chan) 生耗損，由式（4.2-62）知其大小為(wei)

P=σVE2Sd

單位體(ti) 積中介質的能量損耗為(wei)

P=σVE2

它與(yu) 電壓的頻率無關(guan) 。

隨溫度的升高，介質的電導率也增大，通常成指數關(guan) 係，即

σ=σ0eat      （4.2-66）

P=P0eat      (4.2-67)

式中，σ、σ0分別為(wei) 溫度t和t0時的電導率；P、P0分別為(wei) 溫度t和t0時的損耗功率；a為(wei) 溫度係數，與(yu) 介質的性質有關(guan) ，其值在0.001-0.1範圍。

對於(yu) 極化損耗，電壓的頻率對它影響很大。根據極化建立需要的時間的長短，可以把極化分為(wei) 快極化和緩慢極化兩(liang) 部分，快極化始終跟得上外加電場的變化，不產(chan) 生損耗。緩慢極化滯後於(yu) 外電場的變化會(hui) 產(chan) 生損耗，這時，介質中有電流流過，稱為(wei) 吸收電流，與(yu) 之對應有一個(ge) 等效電阻率ρa,此時的介電常數為(wei) εa,經等效電路計算可得，單位體(ti) 積中介質損耗功率為(wei)

式中，E為(wei) 電場強度；ω為(wei) 外電場角頻率；為(wei) 吸收電流起始電導率；為(wei) 時間常數；k=9X1011是一個(ge) 常數。

由式中可以看出，當外電場的頻率很低時，介質損耗為(wei) 零。這時介質中各種極化都跟上外電場的變化，介電常數達到*大值。

當外電場頻率逐漸升高時，緩慢極化在某一頻率後開始跟不上外電場的變化，此時緩慢極化對介電常數的貢獻逐漸減小，由於(yu) 緩慢極化滯後於(yu) 外電場的變化而產(chan) 生電能的損耗，使p隨著頻率的增大而增大。

當外電場的頻率達到很高時，緩慢極化*來不及建立，對介電常數沒有貢獻。損耗功率僅(jin) 由起始電導率決(jue) 定。

溫度對損耗功率的影響是由溫度對θ和g的影響來決(jue) 定的。溫度升高，使鬆弛極化容易發生，時間常數θ隨溫度的升高而減小。另一方麵溫度升高時電導率增大，即g隨溫度而增加。根據鬆弛極化機製，可以證明θ、g和溫度有如下關(guan) 係

式中，A為(wei) 由介質性質決(jue) 定的常數；T是絕dui溫度。

溫度很低時，鬆弛時間很長，鬆弛極化*來不及建立，此時P很小。

當溫度逐漸升高時，粒子熱運動能增大，鬆弛時間逐漸減小，鬆弛極化也開始產(chan) 生，因而P隨著溫度升高而增大。當溫度升高到某一值後，鬆弛時間減小到使鬆弛極化在外加電壓的半周內(nei) 能*建立，此時對介電常數的貢獻*大，介電常數達到*大值。P隨溫度的升高出現一ji大值。

在一般使用的介質中，電導損耗往往與(yu) 鬆弛極化損耗同時存在。頻率、溫度等因素對損耗的影響也是它們(men) 綜合作用的結果。