電偶極子對(duì)電容參數(shù)影響分析.pdf

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1、上海航天AERoSPACESHANGHAI第32卷2015年第1期文章編號(hào)：1006-1630(2015)01一0068一05電偶極子對(duì)電容參數(shù)影響分析李春(上海航天技術(shù)基礎(chǔ)研究所，上海201109)摘要：對(duì)老練后電容解容量、損耗變化的原因進(jìn)行了研究?；陔姶艑W(xué)和分子物理學(xué)分析了電偶極子在外電場(chǎng)受力，討論了介電常數(shù)在外環(huán)境條件下的變化，解釋了導(dǎo)致電容的容量、損耗變化的原因。定性分析了在外場(chǎng)強(qiáng)及電老練后容量、損耗變化的方向，以及去老練應(yīng)力的時(shí)間。關(guān)鍵詞：電偶極子；電極化強(qiáng)度；容量；介電常數(shù)；損耗中圖分類號(hào)：TM53文獻(xiàn)標(biāo)志碼：AAnalysisonInflu

2、enceofElectricDipoleOnCapacitorsLIChun(ShanghaiInstituteofSpaceflightBasedTechnology，Shanghai201109，China)Abstract：Thechangingreasonsofcapacitanceand10ssofcapacitorswerestudiedinthispaper．TheforceoftheelectricdipoleintheelectricfieldwasanalyzedbasedonelectromagnetismandmoIecularph

3、ysics．Thechangeofdielectricconstantintheenvironmentwasdiscussed．ThereasonscausingthechangeofdieIectricconstantanddissipationcoefficientofcapacitorswereexplained．Thevariationtrendofthecharacterizationofcapacitorsafteragingwasanalyzed，andsowasthetimeofagingstresseliminating．Keywords

4、：Electricdip01e；Polarizationofelectrode；Capacitance；Dielectricconstant；Loss0引言電容測(cè)試篩選發(fā)現(xiàn)老化后容量值與初測(cè)值相較有偏差，尤其是瓷介電容器老化篩選后放置一段時(shí)間容量仍有偏差，且部分有機(jī)介質(zhì)電容的容量值偏差超過了標(biāo)稱允許范圍，影響測(cè)試結(jié)果，其中多數(shù)出現(xiàn)容量變小，老化結(jié)束放置一段時(shí)間后，容量又有所恢復(fù)，恢復(fù)的程度和時(shí)間不同。破壞性物理試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這些電容的內(nèi)電極無明顯異常。目前，國(guó)內(nèi)各生產(chǎn)廠老化后測(cè)試均參照各類電容的國(guó)軍標(biāo)執(zhí)行，統(tǒng)一規(guī)定放電時(shí)間約24h，并未因材料區(qū)別而有其他特殊要

5、求。為此，本文對(duì)老練后電容解容量、損耗變化的原因進(jìn)行了研究，討論了去老練應(yīng)力時(shí)間。收稿日期：2013—11一07；修回日期：2014一03一07作者簡(jiǎn)介：李春(1982一)，女，工程師，主要從事元件測(cè)試、驗(yàn)收及元件標(biāo)準(zhǔn)編撰。1電偶極子與電偶極矩1．1電偶極子電容中充滿著電介質(zhì)，每個(gè)電介質(zhì)的分子中有正、負(fù)電荷。受外電場(chǎng)作用時(shí)，正、負(fù)電荷分別集中于一點(diǎn)，相隔一定距離，且電量相等，則該分子為電偶極子。根據(jù)電介質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)可分為極性分子與非極性分子[14]。外電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)越強(qiáng)，電偶極子產(chǎn)生的電矩就越大，微觀角度解釋如下[5’6]。a)非極性分子主要有電子極化、原子極化

6、兩種。電子極化是指在外電場(chǎng)中每個(gè)原子的價(jià)電子云相對(duì)原子核發(fā)生位移，原子極化是指在外電場(chǎng)中不同的原子核間發(fā)生相對(duì)位移。隨著外電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)增大，正、負(fù)電荷做的功增加，間距增加，電偶極矩增大。該極化亦稱為變形極化。b)極性分子極性分子的正負(fù)電荷重心本不重合，自身帶固有偶極子，除變形極化外，還有取向極化。取向過程要克服本身慣性與旋轉(zhuǎn)阻力，隨著外電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)增大，取向極化更整齊，電偶極矩增大。第32卷2015年第1期李春：電偶極子對(duì)電容參數(shù)影響分析分子熱運(yùn)動(dòng)使偶極子的取向趨于雜亂，故取向極化還與溫度有關(guān)。1．2外電場(chǎng)作用下受力相隔一定距離的等量異號(hào)電荷+q，一q，設(shè)z為

7、從負(fù)電荷指向正電荷的矢量線段，則電偶極矩p一口。分析電偶極子中垂線上任一點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)。設(shè)+q，一q至偶極子中垂線上任一點(diǎn)P處的矢量分別為r一，r+。由點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)公式可得+q，一q在點(diǎn)P的場(chǎng)強(qiáng)分別為耳一磊：忐了¨47ceo(r+)3E。一磊羔了r一·4?！阰(r-)。離偶極子很遠(yuǎn)處，即r》IZI時(shí)，Ir+l—lr—I≈r。此處：r為電子至點(diǎn)P的距離。則點(diǎn)P的總場(chǎng)強(qiáng)E一耳一E一一石崠≯‘“一r-)．因r+一r一一f，則·肛寺卜南·由上述分析可知：在電偶極子中垂線方向距離偶極子較遠(yuǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)與電偶極矩成正比，與電偶極矩方向相反。由總場(chǎng)強(qiáng)公式，根據(jù)矢量三角形可推導(dǎo)出非中垂

8、線上的場(chǎng)強(qiáng)也有相同的表達(dá)式。外場(chǎng)強(qiáng)E。增大，正負(fù)電荷距離增大，則E