1.3 电介质的电导

I
I IR IC
IR
IC
～U
I
U
IR
R CP
IC
δ
φ U
在交流电压的作用下，流过电介质的电流 I 包含有功分量IR 和无功分量 IC ，即
I IR IC
此时的介质功率损耗：
P UI cos UIR UIC tan U 2CP tan 式中：ω——电源角频率
φ——功率因数角
δ——介质损耗角 tanδ又称为介质损耗因数
二、气体、液体和固体介质的损耗
1、气体介质损耗 当外加电场还不足以引起电离过程，气体中只存在很小的 电导损耗（ tanδ〈10-8）；但当气体中的电场强度达到放电起 始场强E0时，气体中将发生局部放电，这时的损耗将急剧增大。
2、液体介质损耗
中性和弱极性液体介质（如变压器油）的极化损耗很小，其
主要损耗由电导引起，因而其单位体积损耗率P0可用下式求得
在电场作用下没有能量损耗的理想电介质是不存在的，实 际电介质中总有一定的能量损耗，包括由电导引起的损耗和某 些有损极化（偶极子极化、夹层极化等）引起的损耗，总称介 质损耗。
在直流电压的作用下，电介质中没有周期性的极化过程， 只要外加电压还没有达到引起局部放电的数值，介质中的损耗 将仅由电导所引起，所以用体积电导率和表面电导率两个物理 量就已能充分说明问题，不必再引入介质损耗这个概念。
强， 具有正r 的温度系数。
三、偶极子极化
有些电介质的分子，如蓖麻油、松香、橡胶、胶木等，在 无外电场作用时，其正负电荷作用中心是不重合的，这些电介 质称为极性电介质。
电介质
组成极性电介质的每一个分
电极
子成为一个偶极子（两个电荷
极），在外电场作用时，由于偶

电介质的低场电导
1. 概述——共性问题 2. 离子晶体的离子电导 3. 液体介质中的电泳电导与华尔屯定律
电介质理论及其应用
1
概述——共性问题 概述 共性问题
1.概述——共性问题
现象：在外电场作用下，电介质中载流子沿电场方向迁移 形成泄漏电流的物理现象——电介质的电导。 表征：用电阻率ρ或电导率γ分别表示单位长度和单位截面 积材料的电阻和电导。是表征材料导电性的宏观参数，与 材料的几何尺寸无关。单位：Ω.m 或 S/m 电导率：通过材料的电流密度与电场强度之比。
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非离子性介质的离子电导
3.非离子性介质的离子电导
石英、高分子有机介质、液体介 质等非离子性介质，它们主要由共 价键分子组成。 这类介质在弱电场下的电导主要 是由杂质离子引起，但也会存在电 子及胶体产生的电导。一般电导率 很低。 其电阻率随温度的变化也都遵从 热离子电导相似的规律：
1 ρ = = Ae T r
∆l= υ ∆t 为载流子在∆t时间之内沿电场方向迁移的距离
则电流密度：
I ∆Q j= = = qn 0υ = γ E S S∆t
电介质理论及其应用
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概述——共性问题 概述 共性问题 在外电场作用下，载流子的宏观平均迁移速度与电场强度之 间成比例关系： υ = µE 式中µ为载流子的迁移率，表示载流子在单位电场强度作用 下所获得的宏观平均速度，单位为（m2/V·s） 代入上式可得介质电导率
电介质理论及其应用
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离子晶体的离子电导 肖特基（Shottky）缺陷： 离子半径较大，难以进入点阵间 形成稳定的填隙离子；离子将达到 晶体的表面构成新的晶格点阵，晶 格内只留下空位而无填隙离子，形 成单一的离子空位缺陷。 由于热运动，离子晶体中的缺陷不断的产生又不断地复 合消失。在一定温度下，缺陷的产生和复合处于动态平衡， 缺陷的浓度保持一恒定值。根据热力学和统计力学，可以 计算出在一定温度下平衡状态离子缺陷的浓度值——离子 晶体中的载流子浓度。

3、与温度有关
见表
温度升高液体电介质粘度降低，离子迁移率 增加，电导增大 温度升高液体电介质或离子的热离解度增加， 电导增大 A、B — 常数；T — 绝对温度
B/T Ae
— 电导率
见图 见图
4、与电场强度有关: 当场强到达一定程度后，电导将迅速增大
离子电导：带电粒子是离子，低电场电导区
电介质的电导和损耗
电介质中的传导电流
电气传导电流概念：是表征单位时间内通过某一 截面的电量 传导电流的组成： 电介质中的传导电流含漏导电 流和位移电流两个分量 漏导电流：由介质中自由的或联系弱的带电质点 在电场作用下运动造成的 位移电流：由电介质极化造成的吸收电流
电介质电导
I
ic
ig
0
i 'a i 'c
1 V
特点： 1、与温度有关，与液体类似
2、与电场强度有关：当电场强度大于某一定值时
0e
b (E E 0)
b — 与材料性质有关的常数
0 — 电导率与电场强度无关时的电导率 E 0 — 电导率与电场强度无关时的最大电场强度
见图
3、与杂质有关：合成高分子绝缘材料的催化剂、增塑剂、填料
j
C A js
Ⅰ Ⅱ
B
Ⅲ
0
E1
E2
E cr
E
二、液体电介质 电导 特点：
一是由液体本身的分子和杂质的分子解 离成离子，构成离子电导； 二是由液体中的胶体质点(如变压器油中 悬浮的小水滴)吸附电荷后，变成带电质 点，构成电泳电导。
1、与纯净度有关: 杂质越多，电导越大
2、与介质分子的离解度有关: 介电常数越大，电导越大
C A d
E U d

固体介质的表面电导?除体积电导外介质还有表面电导由于介质表面吸附一些水分尘埃或导电性的化学沉淀物形成的
1.3 电介质的电导 １．定义：在电场的作用下，由带电 质点（电子、正负离子）沿电场方向 移动而造成的。 要点：带电质点主要是正负离子， 也称离子式电导 表示，γ↑→泄漏电流大 。
2019/1/12 第一章 电介质的极化、电导和损耗
３．影响电介质电导的因素 气体电介质与游离有关。 液体和固体电解质 (１) 温度：温度↑ ａ．热运动加剧→迁移率↑→γ↑ ｂ．分子或离子热离解↑→γ↑ 经验公式 γ＝Ａｅ－Ｂ／Ｔ （２）电场强度 Ｅ<Ｅ0 时，γ几乎不变， Ｅ>Ｅ0时，γ与Ｅ呈指数关系。 （３）杂质 中性介质的电导一般主要由杂质引起（离子数↑） →γ↑； 固体介质受潮（加入强极性杂质）→γ↑。
2019/1/12
第一章 电介质的极化、电导和损耗
4 ．固体介质的表面电导 除体积电导外介质还有表面电导 －－由于介质表面吸附一些水分、尘 埃或导电性的化学沉淀物形成的．水 分起着特别重要作用。 亲水性介质（玻璃、陶瓷）表面 电导大 ； 憎水性介质（石蜡、四氟乙烯、聚 苯乙烯）表面电导小。
2019/1/12 第一章 电介质的极化、电导和损耗
2019/1/12 第一章 电介质的极化、电导和损耗
２．电介质电导与金属电导的本质区别 （１）带电质点不同：电介质为带电离 子（固有离子，杂质离子）；金属为自由 电子。 （２）数量级不同：电介质的γ小，泄 漏电流小；金属电导的电流很大。 （３）电导电流的受影响因素不同：电 介质中由离子数目决定，对所含杂质、温 度很敏感；金属中主要由外加电压决定， 杂质、温度不是主要因素。