第六章液体和固体电介质的电气性能
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电介质分类
电介质是指电子元件中用来传导电流的物质,它可以是固体、液体或气体。
电介质的分类可以根据其物理性质和电学性质来划分。
一、根据物理性质分类
1、固体介质:固体介质是指以固体形式存在的电介质,它们的电阻率比液体和气体要高,常见的固体介质有金属、石英、玻璃、石墨等。
2、液体介质:液体介质是指以液体形式存在的电介质,它们的电阻率比固体要低,常见的液体介质有水、油、醇类等。
3、气体介质:气体介质是指以气体形式存在的电介质,它们的电阻率比液体和固体要低,常见的气体介质有氧气、氢气、氩气等。
二、根据电学性质分类
1、导体:导体是指具有良好的电导性的电介质,它们的电阻率比绝缘体要低,常见的导体有金属、水、油等。
2、绝缘体:绝缘体是指具有良好的绝缘性的电介质,它们的电阻率比导体要高,常见的绝缘体有石英、玻璃、石墨等。
三、根据电介质的用途分类
1、电气介质:电气介质是指用于传导电流的电介质,它们的电阻率比绝缘体要低,常见的电气介质有金属、水、油等。
2、电磁介质:电磁介质是指用于传导电磁波的电介质,它们的电阻率比电气介质要高,常见的电磁介质有空气、石英、玻璃等。
四、根据电介质的结构分类
1、单相介质:单相介质是指由一种电介质组成的电路,它们的电阻率比多相介质要低,常见的单相介质有金属、水、油等。
2、多相介质:多相介质是指由多种电介质组成的电路,它们的电阻率比单相介质要高,常见的多相介质有空气、石英、玻璃等。
电介质是电子元件中不可缺少的重要组成部分,它们的特性决定了电子元件的性能。
根据电介质的物理性质、电学性质、用途和结构,可以将电介质分为固体介质、液体介质、气体介质、导体、绝。
电介质的分类及特点
电介质是一种在电场中不导电的材料,它在电子学、电力系统和电气工程中起着重要的作用。
电介质的分类可以从不同的角度进行,包括材料的性质、化学成分和应用领域等。
首先,从材料的性质来看,电介质可以分为极化性和非极化性两类。
极化性电介质是指在外电场作用下会发生分子极化现象的材料,包括许多常见的物质,如水、玻璃、陶瓷等。
而非极化性电介质则是指在外电场下不会发生分子极化的材料,如聚乙烯、聚四氟乙烯等。
其次,从化学成分来看,电介质可以分为无机电介质和有机电介质两大类。
无机电介质主要是指由无机物质构成的电介质,如氧化铝、二氧化硅等;而有机电介质则是指由有机化合物构成的电介质,如聚乙烯、聚丙烯等。
另外,从应用领域来看,电介质可以分为固体电介质、液体电介质和气体电介质三类。
固体电介质主要应用于电容器、绝缘子等领域;液体电介质主要用于电力设备的绝缘和冷却;气体电介质则主要应用于气体放电保护和绝缘。
电介质的特点包括高绝缘性能、耐电压能力强、化学稳定性好、介电常数大等。
这些特点使得电介质在电子电路、电力系统和电器
设备中具有重要的作用,能够有效地隔离电荷、传递电能和保护设
备安全运行。
总的来说,电介质的分类及特点涉及到材料性质、化学成分和
应用领域等多个方面,不同的分类方法可以帮助我们更好地理解电
介质的特性和应用。
汤逊理论三个过程:α过程:起始电子形成电子崩的过程。
β过程:造成离子崩的过程。
γ过程:离子崩到达阴极后,引起阴极发射二次电子的过程。
总结:1.将电子崩和阴极上的γ过程作为气体自持放电的决定因素是汤逊理论的基础。
2.汤逊理论的实质是电子碰撞电离是气体放电的主要原因,二次电子来源于正离子撞击阴极表面使阴极表面逸出电子,逸出电子是维持气体放电的必要条件。
3.阴极逸出电子能否接替起始电子的作用是自持放电的判据。
汤逊理论的适用范围汤逊理论是在低气压pd较小条件下建立起来的,pd过大,汤逊理论就不再适用。
pd过大时(气压高、距离大)汤逊理论无法解释:放电时间:很短;放电外形:具有分支的细通道;击穿电压:与理论计算不一致;阴极材料:无关;汤逊理论适用于pd<26.66kPa ·cm。
巴申定律:当气体成份和电极材料一定时,气体间隙击穿电压(ub)是气压(p)和极间距离(d)乘积的函数。
气体放电流注理论:它考虑了高气压、长气隙情况下不容忽视的若干因素对气体放电的影响,主要有以下两方面空间电荷对原有电场的影响;空间光电离的作用。
四个过程:a)起始电子发生碰撞电离形成初始电子崩;初崩发展到阳极,正离子作为空间电荷畸变原电场,加强正离子与阴极间电场,放射出大量光子;b)光电离产生二次电子,在加强的局部电场下形成二次崩;c)二次崩电子与正空间电荷汇合成流注通道,其端部有二次崩留下的正电荷,加强局部电场产生新电子崩使其发展;流注头部电离迅速发展,放射出大量光子,引起空间光电离,流注前方出现新的二次崩,延长流注通道;d)流注通道贯通,气隙击穿。
注:流注速度为108~109cm/s,而电子崩速度为107cm/s。
流注条件:必要条件是电子崩发展到足够的程度,电子崩中的空间电荷足以使原电场明显畸变,加强电子崩崩头和崩尾处的电场;另一方面电子崩中电荷密度很大,所以复合频繁,放射出的光子在这部分很强,电场区很容易成为引发新的空间光电离的辐射源,二次电子主要来源于空间光电离;气隙中一旦形成流注,放电就可由空间光电离自行维持。
第一章 气体放电的基本物理过程一、选择题1) 流注理论未考虑 B 的现象。
A .碰撞游离B .表面游离C .光游离D .电荷畸变电场2) 先导通道的形成是以 C 的出现为特征。
A .碰撞游离B .表面游离C .热游离D .光游离3) 电晕放电是一种 A 。
A .自持放电B .非自持放电C .电弧放电D .均匀场中放电4) 气体内的各种粒子因高温而动能增加,发生相互碰撞而产生游离的形式称为 C 。
A.碰撞游离B.光游离C.热游离D.表面游离5) ___ B ___型绝缘子具有损坏后“自爆”的特性。
A.电工陶瓷B.钢化玻璃C.硅橡胶D.乙丙橡胶6) 以下哪个不是发生污闪最危险的气象条件?DA.大雾B.毛毛雨C.凝露D.大雨7) 污秽等级II 的污湿特征:大气中等污染地区,轻盐碱和炉烟污秽地区,离海岸盐场3km~10km地区,在污闪季节中潮湿多雾但雨量较少,其线路盐密为 C 2/cm mg 。
A .≤0.03 B.>0.03~0.06 C.>0.06~0.10 D.>0.10~0.258) 以下哪种材料具有憎水性?AA . 硅橡胶 B.电瓷 C. 玻璃 D 金属二、填空题9)气体放电的主要形式:辉光放电、 电晕放电、 刷状放电、 火花放电、 电弧放电 。
10)根据巴申定律,在某一PS 值下,击穿电压存在 极小(最低) 值。
11)在极不均匀电场中,空气湿度增加,空气间隙击穿电压 提高 。
12)流注理论认为,碰撞游离和 光电离 是形成自持放电的主要因素。
13)工程实际中,常用棒-板或 棒-棒 电极结构研究极不均匀电场下的击穿特性。
14)气体中带电质子的消失有 扩散 、复合、附着效应等几种形式15)对支持绝缘子,加均压环能提高闪络电压的原因是 改善(电极附近)电场分布 。
16)沿面放电就是沿着 固体介质 表面气体中发生的放电。
17)标准参考大气条件为:温度C t 200=,压力=0b 101.3 kPa ,绝对湿度30/11m g h =18)越易吸湿的固体,沿面闪络电压就越__低____19)等值盐密法是把绝缘子表面的污秽密度按照其导电性转化为单位面积上____NaCl ______含量的一种方法20)常规的防污闪措施有: 增加 爬距,加强清扫,采用硅油、地蜡等涂料三、计算问答题21) 简要论述汤逊放电理论。
第章液体和固体介质的电气特性(一)第章液体和固体介质的电气特性液体和固体介质的电气特性是电学中一个重要的研究领域,涉及到电光、电热、电磁等多个方面。
了解液体和固体介质的电气特性,对于电学理论的掌握和电气工程实践的应用都有着重要的作用。
一、液体介质的电气特性液体介质的电气特性主要包括电导率、介电常数和电容率等。
电导率是指液体介质的导电能力,其大小与介质中自由电荷的浓度和电荷运动的速度有关。
介电常数是指液体介质中电场强度和电荷密度之比,反映了介质对电场的响应程度。
电容率则是指液体介质中存储电荷的能力,与介质的物理结构和电荷分布有关。
液体介质的电气特性有着广泛的应用,在电解、电沉积、电化学计量、生物电化学等方面都有着重要的作用。
同时,液体介质的电气特性也对于电解质电容、宽带电容和电动机的设计有着重要的影响。
二、固体介质的电气特性固体介质的电气特性包括电极化、电阻率和电导率等。
电极化是指固体介质在电场作用下产生电极化效应,也就是产生电荷极化现象。
电阻率则是指固体介质的导电能力的倒数,其大小与介质中自由电子的浓度和电子的运动状态有关。
电导率则是指固体介质中电流的传导能力,其大小与电子的浓度和载流子的迁移率有关。
固体介质的电气特性也具有着广泛的应用。
例如,铜与铝的电导率较大,适合用于制作导线。
固体绝缘体的电阻率很大,适合用于制作电绝缘材料。
同时,固体半导体的电极化、电阻率和电导率等特性也对电子器件的设计和制造具有着重要的影响。
三、液体和固体介质的相互作用液体和固体介质也可以相互作用,改变彼此的电气特性。
例如在微电子制造过程中,采用溶胶-凝胶法制备的氧化铝涂层,可以显著提高铝导线的抗电迁移性。
固体-液体界面的电化学反应还可以生成一些有用的电化学产物,例如电镀硬化层和抗腐蚀层等。
总之,液体和固体介质的电气特性研究是电学中的一个重要领域。
了解液体和固体介质的电气特性不仅有助于电学理论的深入掌握,更能够推动电气工程实践的应用与发展。
一、选择题1.(D)用来衡量极化的强弱。
A.介质损耗角正切值B.电介质电导C.电介质极化D.相对介电常数2.雷电电压和误操作电压又称为(B)。
A.持续电压B.非持续电压C.冲击电压D.过电压3.束缚电荷在外电场作用下,显示电性的现象称为(D)。
A.击穿B.老化C.放电D.极化4.选择制造电缆的绝缘材料时,希望材料的相对介电系数(B);选择电容器的绝缘时,希望材料的相对介电系数()。
A.大、小B.小、大C.大、大D.小、小5.不同的绝缘材料,其耐热能力不同,如果长时间在高于绝缘材料的耐热能力下运行,绝缘材料容易(B)。
A.开裂B.老化C.破碎D.起火6.极化时间最长的是(D)极化。
A.电子式B.离子式C.偶极子式D.夹层式7.(C)极化有能量损耗。
A.电子式极化和离子式极化B.离子式极化和偶极子式极化C.夹层式极化和偶极子式极化D.离子式极化和夹层式极化二、判断题1.串联的多层介质在直流电压下,其电压分布与电导成正比。
(×)2.绝缘电阻越大,绝缘性能越好。
(√)3.泄漏电流越小,绝缘越差。
(×)4.用作高压电气设备的绝缘材料,其相对介电常数越大越好。
(×)5.固体介质的击穿形式:电击穿、热击穿和电化学击穿。
(√)6.介质损耗角正切值tanδ越大,绝缘状况越好。
(×)7.过大的泄漏电流在介质中流通会引起介质发热,加速绝缘老化。
(√)8.一般来说,电压作用时间很短的击穿是热击穿。
(×)9.任何电介质都不是绝对的绝缘体,仍存在一定的导电性,只是电介质的绝缘性很好,导电性很差而已。
(√)三、填空题1.电介质极化的四种基本形式是:电子式极化、离子式极化、偶极子式极化和夹层式极化。
2.固体电介质的电导分为_表面电导__和体积电导。
3.电介质的损耗可以分为极化损耗、电导损耗和游离损耗3种形式。
4.利用相对介电常数的大小反映电介质极化的强弱。
四、名词解释1.吸收比2.绝缘电阻3.泄漏电流4.极化五、计算题已知某高压电气设备的tanδ=0.01,电容量为3000pF,对其施加45kV 的工频交流电压时,求该设备所消耗的有功功率为多少?。