介質電損耗是什么

在交變電場作用下，電介質中慢極化滯后于外電場變化，使其極化強度與電場強度存在相位差，從而導致交變電場的功率損耗。同時，實際電介質中存在的漏電流，也會導致電場的功率損耗。電介質的電損耗主要來源于電導損耗和介電損耗。從宏觀角度看，電導損耗源于載流子(電子)在電場下的定向移動，即傳導電流遵從歐姆定律。介電損耗源于束縛電子在變化電場下的極化，即位移電流。從微觀角度看，電介質材料中電荷在交變電場下的輸運(形成傳導電流)和極化(形成位移電流)行為，反映了電損耗的本質。

電導損耗

在電場下，電介質材料中的自由電子或自由離子做定向遷移產生傳導電流，導致電場能量衰減的現象，稱為電導損耗。電介質材料的電導主要來源于離子電導和電子電導，因此，電介質材料的電導損耗又分為離子電導損耗和電子電導損耗兩種。一般而言，電子或離子濃度以及它們的遷移率都與頻率無關。因此，電介質材料的電導損耗通常不會出現高頻下發熱嚴重的問題。

介電損耗

由下圖可知，全波段下電介質材料的介電響應分為兩個類型，分別是出現在10^12Hz以上頻段的共振和出現在10^12Hz以下頻段的弛豫。

電介質在交變電場下的極化響應

1)共振損耗

在交變電場作用下，電介質材料中的原子、束縛離子或電子將偏離平衡位置，同時也會受到周圍物質的恢復力作用，從而形成共振，主要包括芯電子共振、價電子共振、原子(離子)共振。電介質材料的共振在紅外至紫外的廣泛光頻范圍內產生能量損耗，稱為共振損耗。

2)弛豫損耗

當交變電場頻率低于原子振動頻率時，恢復力不再具有彈性，而具有黏性的特點。此時，交變電場與電介質材料之間出現一種新型的相互作用關系，對應的介電損耗稱為弛豫損耗。在電介質材料中，由于偶極子、熱離子和空間電荷受到周圍較大的黏滯阻力作用，極化建立時間較長(10^-9~10^-2s)，因此產生極化滯后現象即介質的極化強度的變化滯后于電場強度的變化，從而會消耗一部分能量，形成弛豫損耗。電介質材料中主要的弛豫損耗有偶極弛豫損耗、界面弛豫損耗、空間電荷弛豫損耗和熱離子弛豫損耗。

柯爾-柯爾圖

共振和弛豫是電介質材料中介電損耗的兩個重要類型。其中共振損耗來源于快極化，通常出現在紅外以上的光頻段；弛豫損耗來源于慢極化，通常出現在紅外以下的微波、超聲等頻段。