《导体与电介质白》课件.ppt

**********************导体与电介质导论本课程将深入探讨导体和电介质的性质和应用，为理解电子器件和电路奠定基础。导体的概念及性质导体定义导体是指能够让电流通过的物质，例如金属、石墨、电解质溶液等。导体性质导体的主要性质包括良好的导电性、导热性以及延展性。导体的分类1金属导体由金属元素组成的导体，具有良好的导电性和导热性。2电解质溶液含有可移动离子的溶液，在电场作用下可以导电。3半导体导电性能介于导体和绝缘体之间，其电阻率受温度和杂质的影响。4超导体在低温下电阻为零的材料，具有无损耗的导电特性。自由电子和价电子自由电子在导体中，一些电子与原子核的束缚较弱，容易脱离原子核的束缚，成为自由电子。自由电子可以在导体中自由移动，它们是导电电流的载体。价电子价电子是原子中最外层的电子，它们参与化学键的形成。在导体中，价电子也可能获得足够的能量，脱离原子核的束缚，成为自由电子。价电子的数量决定了导体的导电性能。电子在导体中的运动1自由电子在导体中，自由电子可以自由移动2电场影响当导体处于电场中时，自由电子会受到电场力的作用3定向运动电子在电场力的作用下，会发生定向运动，形成电流电流和电场电流带电粒子在电场中的定向运动形成电流。电场电场是存在于带电物体周围的一种特殊物质，它对其他带电物体有力的作用。欧姆定律定义欧姆定律描述了导体中电流、电压和电阻之间的关系。公式电流(I)等于电压(U)除以电阻(R):I=U/R。应用该定律广泛应用于电路设计、电气工程和电子学领域。金属导体的电阻定义金属导体对电流通过的阻碍作用影响因素导体材料、长度、横截面积、温度计算公式R=ρL/S单位欧姆（Ω）金属导体的温度系数0.004铜铜的温度系数为0.004/摄氏度0.005铝铝的温度系数为0.005/摄氏度0.001钨钨的温度系数为0.001/摄氏度电阻率和电导率电阻率材料的固有属性，表示材料抵抗电流流动的能力。单位为欧姆米（Ω·m）。电导率材料导电能力的度量，是电阻率的倒数。单位为西门子每米（S/m）。关系电阻率和电导率互为倒数，反映了材料导电性能的差异。导体的等效电路模型为了简化对导体的分析，我们可以用等效电路模型来表示。该模型将导体视为一个理想的电阻元件，其电阻值由导体的材料、尺寸和温度决定。等效电路模型可以帮助我们更好地理解导体在电路中的行为，并进行更准确的计算和分析。电介质的概念与特点非导电材料电介质是能够极化的非导电材料，可以储存电能，但不会像导体那样轻易地传递电流。极化现象当电场作用于电介质时，其内部的分子会发生极化，形成电偶极子，从而降低电场强度，储存电能。类型多样电介质包括固体、液体和气体等多种类型，例如陶瓷、玻璃、塑料和空气。极化现象电介质在外电场的作用下，内部正负电荷发生相对位移，产生电偶极矩的现象称为极化现象。极化现象是电介质材料的重要特性，它会导致电介质的电容率发生变化，从而影响电场强度和电势分布。极化现象可以分为四种类型：电子极化、离子极化、取向极化和界面极化。电极化与电介质极化电极化当电介质处于电场中时，其内部的电荷会发生重新分布，形成电偶极矩，这种现象称为电极化。电介质极化电介质极化是指电介质在电场作用下，其内部电荷分布发生变化的现象，导致电介质内部产生电偶极矩，从而影响电场的分布。电介质常数定义电介质常数表示电介质极化能力的强弱，它是衡量电介质极化程度的物理量。符号电介质常数用希腊字母ε表示。电介质极化强度电介质极化强度是衡量电介质极化程度的物理量。电介质移位矢量定义电介质移位矢量表示电场在介质中产生的总电效应。公式D=εE，其中D为电介质移位矢量，ε为电介质常数，E为电场强度。意义反映了电场在介质中产生的总电荷效应，包括自由电荷和极化电荷。电介质位移电流电场变化电介质中电场发生变化时，会产生位移电流。磁场效应位移电流与导体中的传导电流一样，能够产生磁场。电磁波位移电流是电磁波传播的基础，它与电磁波的产生和传播密切相关。电介质损耗能量消耗电介质损耗指的是电介质在交变电场作用下，将电能转化为热能的现象。影响因素损耗主要取决于电介质的种类、温度、频率和电场强度等因素。电介质损耗因数tanδ损耗角正切表示电介质损耗程度的指标0.01理想电介质0.1一般电介质1高损耗电介质电介质击穿高压电场当电场强度超过一定临界值时，电介质会发生击穿，失去其绝缘性能。电气设备故障电介质击