电介质物理基础 华工 孙目珍版 最完整的习题答案也是复习资料 值得一看哦

征可能被电导损耗的特性所掩盖。随着电导损耗的增加，tan?的频率、温度特性曲线中的峰值将变得平缓，甚至看不到峰值的出现。图p122的图2-12（a） 14.用什么方法可以确定极性介质的松弛时间是分布函数？

测量介质在整个频段（从低频到高频）的介电系数及损耗，作出??与???的关系曲线图。根据其图的图型与标准的Cole?Cole图相比较，即可判断。 15.为何在电子元器件的检测时，要规定检测的条件？

因为电子元器件的参数，如?、tan?、?等都与外场频率、环境温度条件有关。所以在检测时要说明一定的检测条件。 第三章 电介质的电导和击穿

1.画出并分析气体介质的伏-安特性曲线。 P147的图3-2 曲线分为三部分

第Ⅰ部分：当电场很弱时，电流密度随电场强度的增加正比例地上升 第Ⅱ部分：电流密度不再因电场强度的增加而改变，达到饱和

第Ⅲ部分：电流密度再次因电场强度的增加而上升，最后当电场强度达到某一临界值Em，电流密度J无限地增大，气体的绝缘性能丧失，介质被击穿。 2.根据电流倍增效应计算模型作图，推导在外界电离因素作用下，气体介质产生碰撞电离，到达阳极时的电流密度J是多少？ P152的图3-4

设由于外界电离因素的作用，阴极每秒钟1cm2面积上产生n0个电子。在电场作用下，这些电子向阳极运动。若这些电子运动时两次碰撞之间积累的能量大于气体分子的电离能，则将发生碰撞电离，使电子总数增加。

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假设每秒钟穿过距阴极x处的平面，1cm2面积上的电子数为n，并设每个电子走过1cm距离后，发生?次电离，?为电离系数。那么当电子继续走过行程dx后，每个电子经过碰撞电离，便要产生?dx个电子。因此n个电子在行程dx上碰撞电离产生的增加电子数为

dn?n?dx，将上式积分得：n?Ae?x，式中A为积分常数。

应用边界条件，当x?0时，n?n0，因此A?n0，则n?n0e?x 到达阳极的电子数na?n0e?d，式中d为电极间距离。

每秒钟穿过1cm2面积的电子数与电子所带电荷的乘积，即是电流密度：

J?ena?en0e?d?J0e?d

3.什么是电晕放电、刷形放电、飞弧？在均匀电场和不均匀电场中这几种放电现象有何不同？

在不均匀电场中（实际上器件中电场分布大都是这种情况），当器件中某一区域的电压达到起始游离电压值时，首先在这一区域出现淡紫色的辉光——电晕，形成一稳定的区域放电；电压进一步提高，电晕变成刷形放电，形成几道明亮的光束，呈现出来的是树枝状的火花放电，但这时放电还未达到对面电极，只是光束的位置不断地改变；电压再升高，树枝状的火花闪电般地到达对面电极，形成贯穿电极间的飞弧，这样就导致了气体电介质最后被击穿。

在均匀电场中，电晕、刷形放电、飞弧几乎同时发生，所以一出现电晕，气体电介质很快就被击穿了。在不均匀电场中，当极间距离很小时，放电的最后两个阶段也分辨不出来，只是在大距离的情况下能分别开来。

4.在针尖对平板的不均匀电场中，气体介质击穿时，为什么负针极比正针极的击穿电压高？

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当针尖为正时，正的空间电荷削弱了针尖附近的电场，加强了正空间电荷到极板之间的弱电场。这种情况相当于高电场区从针尖移向板极，像是正电极向负电极延伸了一段距离，因此击穿电压比针尖为负时低。

当针尖为负时，正空间电荷包围了针电极，加强了针尖附近的电场，而削弱了正空间电荷到极板之间的电场，使极板附近原来就比较弱的电场更加减弱了，像是增加了针尖的曲率半径，电极板间的距离虽然缩短了一些，但电场却均匀了，因此负针-板电极的击穿电压高于正针-板的击穿电压。

5.详细分析气体介质的碰撞电离理论（汤逊理论）。如何理解气体介质发生自持放电的条件？

设任意时刻从阴极单位面积单位时间发射的电子数：nc?n0??n① 阴极出发的nc个电子，到达阳极时将成为na个电子：na?ncead②

而电极间因碰撞电离产生的正离子数，将比到达阳极的电子数少nc个，所以到达阴极的正离子数为nc?ead?1?。每个正离子撞击阴极表面产生?个电子，因此

?n??ncead?1

ad将上式代入①式得，nc?n0??n?n0??nc(e?1)?nc???n0

1??(ead?1)n0eadJ0eed再将上式代入②式得na?，所以电流密度为J?③

1??ead?11??(ead?1)??当电场还不是很强时，由一个电子碰撞电离所产生的正离子，撞击阴极表面时，还不足以释放出一个电子，1??ead?1?0。由于计及了正离子的影响，电流密度依③式所得的指比式J?J0ead所得的大，但气体电介质并没有击穿。这是去掉外界电离因素，J0?0，气体中的放电也就停止了。

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电场增强了以后，将使得1??ead?1?0也就是?ead?1?1。这时，即使除去外界电离因素，由于还存在着正离子撞击阴极时释放出来的电子，这电子恰好代替了在外界电离因素作用下由阴极出发的那一个电子。因此，即使取消了外界电离因素的作用，而放电强度依然维持不变，这就形成了气体电介质的自持放电。但是，实际上外界电离因素总是存在??ead?1??1即气体电介质自持放电的条件。

的，因而由外界电离因素和正离子撞击阴极表面共同作用产生的放电电流将不断地增加，直至气体电介质完全击穿。

6.气体介质的碰撞电离系数?、表面电离系数?的物理意义是什么？

碰撞电离系数?：每个正离子运动单位长度与气体质点碰撞所产生的电子数（课本里的?）

表面电离系数?：每个正离子碰撞阴极表面时从阴极溢出的电子数（课本里的?） 7.气体介质自持放电的条件是什么？请用文字叙述。

气体介质自持放电的条件是：出去外界电离因素，正离子撞击阴极时释放出来的电子恰好代替了外界电离因素作用下由阴极出发的那一个电子，使放电强度维持不变。

8.依气体介质的碰撞电离理论，要使气体分子电离必须满足什么条件？ 当荷电量为e的电子在电场E的作用下移动x距离而未与分子碰撞时，电子积累的能量为eEx。要使电子分离，必须使eEx1?eU。式中，U为气体分子的电离电位；eU为气体分子的电离能。当x1?U，气体分子才能电离。 E????9.推导巴申定律的数学表达式，并叙述巴申定律的应用。

由气体分子动理论得知，平均自由行程?是连续两次碰撞之后所经过的距离，1?则表示电子行程1cm时所发生的碰撞次数。而电子的行程大于和等于x1的几率，

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