一、絕緣介質
1、概念
不善于傳導電流的物質稱為絕緣體,絕緣體又稱為電介質,電介質即絕緣介質,是指用來隔離極板的絕緣材料。
2、特性
絕緣介質在某些外界條件,如加熱、加高壓等影響下,會被“擊穿”,而轉化為導體。在未被擊穿之前,絕緣介質也不是絕對不導電的物體。如果在絕緣介質兩端施加電壓,材料中將會出現微弱的電流。絕緣介質在電場作用下的物理現象主要有極化、電導、損耗和擊穿
3、作用
絕緣介質在變壓器、電纜等其他設備的絕緣結構中是對具有不同電位的導體起著絕緣及機械固定作用;在電容器中,絕緣介質還有儲存能量的作用,因此要求電容器所使用的介質單位體積(或質量)所儲存的能量要大。
4、分類
絕緣介質的種類很多,固體的如塑料、橡膠、玻璃,陶瓷等;液體的如各種天然礦物油、硅油、三氯聯苯等;氣體的如空氣、二氧化碳、六氟化硫等。
二、絕緣介質極化
1、極化
極化是指在電場作用下,電介質內部沿電場方向產生感應電偶極矩,電介質表面出現束縛電荷的現象。理想的絕緣介質內部沒有自由電荷,實際的電介質內部總是存在少量自由電荷,它們是造成電介質漏電的原因。一般情況下,未經電場作用的電介質內部的正負束縛電荷平均說來處處抵消,宏觀上并不顯示極性。在外電場的作用下,束縛電荷的局部移動導致宏觀上顯示出極性,在電介質的表面和內部不均勻的地方出現電荷,這種現象稱為極化,出現的電荷稱為極化電荷。這些極化電荷改變原來的電場。充滿電介質的電容器比真空電容器的電容大就是由于電介質的極化作用。
2、極化的基本形式
電介質極化有四種基本形式:電子極化、原子或離子極化、偶極子轉向極化和夾層介質界面極化。
1)電子極化
是指在電場作用下,負電子云相對原子核位移,使正、負電荷等效中心分離,形成帶有正、負極性的偶極子。
2)原子或離子極化
是指在電場作用下,原子中的電子和原子核之間或正離子和負離子之間沿電場方向相對位移,其正、負電荷作用中心分離,形成帶有正、負極性的偶極子。
3)偶極子轉向極化
電介質含有固有的極性分子,它們本來就是帶有極性的偶極子,其正、負電荷作用中心不重合。當無電場作用時,它們的分布是混亂的,宏觀上看,電介質不呈現極性;在電場作用下,這些偶極子順電場方向扭轉或順電場方向排列,整個電介質就形成了帶正電和帶負電的兩極。
4)夾層介質界面極化
由兩層或多層不同材料組成的不均勻電介質叫做夾層電介質。由于各層的介電常數和電導率不同,在電場作用下,各層電介質交界面上的電荷必然移動,以適應電位的重新分布,最后在交界面上積累起電荷,形成帶正電和帶負電的兩極。
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絕緣介質及極化形式
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