电介质的极化、电导和损耗

在电场强度比截至的击穿场强小得多的电场下，各类电介质都有极化、电导和损耗等电气物理现象，不过气体介质的极化、电导和损耗都很微弱，一般都可忽略不计。所以正真需要注意的只有液体和固体介质在这些方面的特性。

电介质的极化

电介质极化是指外电场作用下，电介质显示电性的现象。理想的绝缘介质内部没有自由电荷，实际的电介质内部总是存在少量自由电荷，它们是造成电介质漏电的原因。 一般情形下，未经电场作用的电介质内部的正负束缚电荷平均说来处处抵消，宏观上并不显示电性。在外电场的作用下，束缚电荷的局部移动导致宏观上显示出电性，在电介质的表面和内部不均匀的地方出现电荷，这种现象称为极化，出现的电荷称为极化电荷。这些极化电荷改变原来的电场。充满电介质的电容器比真空电容器的电容大就是由于电介质的极化作用。

电介质的极化使得电介质内分子的正负电荷发生位移或取向变化，电介质内部出现许多按外电场方向排列的电偶极子，这些电偶极子改变了整个电介质原来的电场分布。在电介质内部可能出现净余的电荷分布，同时在电介质的表面上有电荷分布，这种电介质表面上的电荷称为极化电荷。极化电荷与导体中的自由电荷不同，不能自由移动，因此也称为束缚电荷。但是极化电荷也是电荷，它与自由电荷一样是产生电场的源，极化电荷对原电场有影响，会引起整个电介质电场的变化。

电介质的电导

电介质的电导可以分为离子电导和电子电导。离子电导是指电场中由于离子迁移产生的导电现象。带电的土壤胶体颗粒和土壤溶液中的离子均可导电，体系中离子对电导的贡献称为离子电导。强电解质溶液的电导率、摩尔电导率都与溶液浓度有关，但强、弱电解质溶液表现的规律不尽相同。强电解质溶液的电导率先随浓度的增大而增加，但当浓度增大到一定程度后，由于阴、阳离子之间的吸引力增大电导率反而下降，所以在电导率-浓度关系的曲线上出现一最高点。当电介质中出现电子电导电流时，表明电介质已被击穿，因此，一般电介质的电导都是指离子电导。

电介质损耗

电介质中在交变电场作用下转换成热能的能量。这些热会使电介质升温并可能引起热击穿，因此，在电绝缘技术中，特别是当绝缘材料用于高电场强度或高频的场合，应尽量采用介质损耗因数(即电介质损耗角正切tgδ，它是电介质损耗与该电介质无功功率之比)较低的材料。但是，电介质损耗也可用作一种电加热手段，即利用高频电场(一般为0.3~300 兆赫) 对电介质损耗大的材料(如木材、纸、陶瓷等)进行加热。这种加热由于热量产生在介质内部，比外部加热的加热速度快、热效率高，且加热均匀。频率高于 300兆赫时 ，达到微波波段 ，即为微波加热( 家用微波炉即据此原理)。电介质损耗按其形成机理可分为弛豫损耗、共振损耗和电导损耗。前两者分别与电介质的弛豫极化和共振极化过程有关 。对于弛豫损耗，当交变电场的频率 ω=1/τ时，介质损耗达到极大值，τ为组成电介质的极性分子和热离子的弛豫时间。对于共振损耗，当电场频率等于电介质振子固有频率(共振)时，损失能量最大。电导损耗则是由贯穿电介质的电导电流引起，属焦耳损耗，与电场频率无关。

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