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介電常數(shù)介質(zhì)損耗實(shí)驗(yàn)原理與核心測量方法

閱讀:186發(fā)布時(shí)間:2025-7-11

介電常數(shù)介質(zhì)損耗實(shí)驗(yàn)原理與核心測量方法

1. 基本原理

· 介電常數(shù):表征材料在電場中儲(chǔ)存電能的能力,定義為材料電容(C)與真空電容(C?)的比值,即 ε = C/C?。在交變電場中,介電常數(shù)通常表示為復(fù)數(shù)形式 *ε = ε' - jε''**,其中實(shí)部 ε' 為靜態(tài)介電常數(shù),虛部 ε'' 與介質(zhì)損耗相關(guān)。

· 介質(zhì)損耗:反映材料在電場中因極化弛豫、電導(dǎo)等機(jī)制產(chǎn)生的能量損耗,定義為 tanδ = ε''/ε',對(duì)應(yīng)功率因數(shù)的正切值。

2. 主流測量方法

· 電容法(常用):通過測量樣品電容(C)和等效并聯(lián)電阻(Rp),計(jì)算得到:
ε' = C·d/(A·ε?),tanδ = 1/(2πf·C·Rp)
d 為樣品厚度,A 為電極面積,f 為測量頻率)。

· 阻抗分析法:利用阻抗分析儀(如 Keysight E4990A、Concept 80 等)直接測量復(fù)數(shù)阻抗(Z*)或?qū)Ъ{(Y*),覆蓋 10?2 Hz~10? Hz 寬頻范圍。

· 諧振法:適用于高頻(微波段)測量,通過樣品對(duì)諧振腔頻率和品質(zhì)因數(shù)的影響計(jì)算介電參數(shù)。

· 電橋法:傳統(tǒng)低頻測量(如西林電橋),適合低損耗材料的高精度測量。



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