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

?x1根据玻尔兹曼的统计分布为ee?x1?。所以在1cm行程的

1?次碰撞中，能产生碰撞电

离的次数为

??1，也就是

?UE???1?e?x1???e

1?AP，式中，A为比

当温度一定时，平均自由行程?与大气压力P成反比：例系数。为此??APe?UE???APe?APUE，若令AU?B，B也是系数。于是上式写成

??APe?BPE①

?1?根据?ead?1?1并取对数，可得ln??1?????ad②

????将①式代入②式，且注意到Vm?Emd，则APde?BPE?1??ln??1????，

??????APd?Vm?BPd/ln???1??通过对上式取对数、运算，可得气体电介质的击穿电压为?ln??1?????

????简记为Vm?F?P?d?

巴申定律可用于定量计算击穿电压Vm

10.固体电介质中，导电载流子有哪几种类型？说明其对电导的影响及与温度的关系。

固体电介质的电导按导电载流子的不同类型可以分为两类：离子电导（本征离子电导、弱联系离子电导）和电子电导。

在弱电场中主要是离子电导，但是对于某些材料，如钛酸钡、钛酸钙和钛酸锶等钛酸盐类，在常温下除了离子电导以外还会呈现出电子电导的特征。

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11.固体电介质的电导率与温度的关系式为??Ae?B/T，或者???0e?t。式中：?0U，U为激活能量，k为玻尔兹kB曼常数，T为绝对温度，?为电导率的温度系数，??，t为摄氏温度。据2273是温度为0℃时的电导率，A为比例系数，B?以上关系式，给出计算导电载流子的激活能U的方法，并作出简图。

BB，lg??A??lge TTB电导率??A?1eB/T，两边取对数有lg??A??lge

T1根据所测得的电阻率?和测试温度T，作出lg?和的关系曲线图，计算出直线

T由关系式??Ae?B/T两边取对数有ln??A?的斜率Blge，即可求出激活能U。

???0e??t，lg??lg?0??tlge，?lge?k，??因此U?Bk

Bk，??，B?2732? 2273lge12.离子位移极化、热离子松弛极化、离子电导的区别在哪几方面？ 热离子松弛极化与离子电导的区别：

a)迁移距离：离子电导是离子作远程迁移，而离子松弛极化质点仅作有限距离的迁移，它只能在结构松散区或缺陷区附近移动；

b)势垒高度：离子松弛极化所需克服的势垒低于离子电导势垒，离子参加极化的几率远大于参加电导的几率。

离子位移极化与热离子松弛极化的区别：

位移极化：弹性的、瞬时完成的极化，不消耗能量；

松弛极化：完成极化需要一定的时间，是非弹性的，消耗一定的能量，与热运动有关。

13.固体电介质的热击穿的原因是什么？固体电介质热击穿电压与哪些因素有关？关系如何？如何提高固体电介质的热击穿电压？

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固体电介质的热击穿的原因：电介质在电场作用下要产生介质损耗，这一部分损耗以热的形式消耗掉。若这部分热量全部由电介质中散入周围媒质，那么在一定的电场作用下，每一瞬间都保持电介质对外界媒质的热平衡。当外加电场增加到某一临界值时，通过电介质的电流增加，电介质的发热量急剧增大。如果发热量大于电介质向外界散发出的热量，则电介质的温度不断上升，温度的上升又导致电导率的增加，流经电介质的电流亦增加，损耗加大，发热量更加大于散热量。。。如此恶性循环，直至电介质发生热破坏，使电介质失去其原有的绝缘性能。 固体电介质热击穿电压与电介质的厚度、温度、频率有关。

①击穿电压与电介质的厚度的关系：当厚度较小时，随厚度的增加，击穿场强迅速降低，当厚度较大时，厚度的增加对场强影响不大（击穿电压随厚度的增加而线性地增长）

②击穿电压与温度的关系：随温度的增长，热击穿电压呈指数曲线下降（对数坐标图上线性关系），与电阻率随温度变化的定性关系一致。

③击穿电压与频率的关系：当频率增加，极化损耗增加，热击穿电压降低。 提高固体电介质的热击穿电压可用以下方法：①选取电阻率大的电介质；②选取介质损耗小的电介质；③选取耐热和导热性能优良的电介质；④采取强化散热措施，如加大电极的散热面积，涂敷辐射系数大的颜色等。

14.根据瓦格纳的热击穿电压的计算公式，解释能否利用增加介质的厚度来提高固体电介质的热击穿电压，为什么？

15.简要叙述瓦格纳的热击穿理论；瓦格纳的热击穿理论的实用性如何？

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假设固体介质置于两个平板电极之间，该介质有一处或几处的电阻比其周围小得多，构成电介质中的低阻导电通道，当在平板电极间加上一电压后，则电流主要集中在这导电通道内，则此导电通道由于电流通过二产生大量的热量，如果发热量大于散热量，导电通道的温度降不断上升，导致热击穿，称为瓦格纳热击穿理论。

瓦格纳热击穿理论的最大不足在于：其假设的通道的电导率要比周围的电介质的电导率大得多才能成立，然而，对于均匀的电介质来说，理论的假设不够充分；有关通道的本质、大小、电导率和散热系数的热量关系，用实验的方法难以获得。因此，瓦格纳热击穿理论只能定性地给热击穿一个概念。 16.固体介质的击穿有哪几种类型？与气体介质相比有何不同？ 固体介质的击穿有三类：①热击穿②电击穿③电化学击穿

与气体介质相比：①固体介质的击穿场强较高，但固体介质击穿后在材料中留下不能恢复的痕迹，如烧焦或溶化的通道、裂缝等，即使去掉外加电压，也不像气体一样能自行恢复。

②组成固体的原子(包括离子成分子)不像在气体中那样作任意的布朗运动。而只能在自己的平衡位置(晶格节点)附近作微小的热振动。固体中相邻粒子间的热振动总互相关联的，形成具有—系列频率的晶格波。

③固体原子的彼此接近改变了单个原子的核外电子分布，单个原于中的分立电子能级变成能带，处在满带的电子相当于束缚电子，处于导带中的电子则可以看成是具有有效质量为m*的自由电子，当满带电子得到足够的能量而越过禁带时，就分发生电离离，因此禁带能量就相当于电子的电离能。

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