介电常数和介质损耗角正切
介电常数和损耗角正切的关系
介电常数和损耗角正切的关系介电常数和损耗角正切是电磁学中两个重要的物理量，它们之间存在一定的关系。
本文将对介电常数和损耗角正切的概念进行解释，并探讨它们之间的关系。
介电常数是一个衡量物质对电场响应的物理量。
它定义为物质中电场强度与电位移之比。
介电常数越大，说明物质对电场的响应越强，即物质在电场中的极化程度越高。
常见的介电常数有真空的介电常数ε0和其他物质的相对介电常数εr。
损耗角正切是衡量介质对电磁波的吸收和能量损耗能力的物理量。
它是介质中电场的相位差与介质中电场的衰减之比。
损耗角正切越大，说明介质对电磁波的吸收和能量损耗能力越强。
介电常数和损耗角正切之间的关系可以通过介电常数复数形式来描述。
介电常数可以分为实部和虚部，分别表示介质的极化能力和能量损耗能力。
虚部越大，说明介质对电磁波的吸收能力越强，即损耗角正切越大。
在介质中，电磁波的传播速度取决于介质的介电常数。
当电磁波通过介质时，会与介质中的分子或原子相互作用，导致电磁波的能量损耗。
这种能量损耗会引起电磁波的相位差，进而导致损耗角正切的增加。
需要注意的是，介电常数和损耗角正切并不是相互独立的物理量。
介质的极化程度越高，介质对电磁波的吸收能力越强，损耗角正切也越大。
因此，介质的介电常数和损耗角正切之间存在一定的正相关关系。
在实际应用中，我们经常需要了解介质的介电常数和损耗角正切的数值。
通过测量和实验，可以得到不同介质的介电常数和损耗角正切。
这些数据对于电磁场的分析和设计具有重要的意义。
介电常数和损耗角正切是电磁学中两个重要的物理量，它们描述了介质对电场的响应和能量损耗能力。
介质的介电常数和损耗角正切之间存在一定的关系，通过测量和实验可以得到它们的数值。
对于电磁场的分析和设计，这些数据具有重要的应用价值。
电介质材料的介电常数和损耗的频率特性
〈一〉实验目的 〈二〉实验仪器 〈三〉实验原理 〈四〉操作步骤 〈五〉数据处理
〈一〉实验目的
1．熟练掌握MODEL TH2816型宽频LCR数字电桥的使用；
2．测量几种介质材料的介电常数 和介质损耗角正切 （tan）与频率的关系，从而了解它们的 、tan 的频
原因，并分析产生误差的可能性； 4. 比较不同偏压下的ε , tg δ与频率关系曲线的异同，
并分析原因。
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介电损耗值，即 tan /， 又称介质损耗因数。δ是电 介质的电位移D由于极化弛豫而落后电场E的一个相位角。 由于介质的各种极化机构在不同的频率范围有不同的响应和
不同频率下产生不同的电导率，所以介质的介电常数和介电
损耗都是随频率的变化而变化。如不考虑边缘效应，平板试
样的电容量可用下式表示：
（5）选择不同的测量频率，测出不同频率下的电容C和损 耗tg δ的值。（可设置的频率范围为：20 Hz — 150 kHz）
（6）再分别将内偏调到5V, 10V重复测量。
〈五〉数据处理
1. 由测量数据，进行转换:C→ε＇； 2. 用origin软件绘图，绘出 ε＇~ f和 tg δ ~ f关系曲线； 3. 对所得曲线进行分析：分析，tan与频率变化的
电介质的介电损耗一般用损耗角正切tan 表示，并定义
为： 介质损耗的功率（即有功功率）
tan
无功功率
。在直流电场下，电介质内只有
泄漏电流所产生的电导损耗；但在交变电场中，除电导损耗
外还存在着各种形式的极化所产生的损耗，即松弛极化损耗。
介电损耗与介电常数
介电损耗与介电常数引言：在电磁学领域中，介电损耗和介电常数是两个重要的概念。
介电损耗是指在介质中，电场能量被转化为热能的过程，而介电常数则是描述介质对电场的响应能力。
本文将分别从介电损耗和介电常数的定义、影响因素以及应用等方面进行探讨。
一、介电损耗的定义和影响因素介电损耗是指在交变电场中，介质中的电能转化为热能的现象。
这种现象是由于介质中的分子或离子在电场作用下发生振动而产生的摩擦效应导致的。
介质中的摩擦会导致电能的损耗，从而引起介电损耗。
介电损耗通常以介质的损耗角正切（tanδ）来表示，其数值越大代表介质的损耗越大。
介电损耗受到多种因素的影响，以下是几个主要因素的介绍：1. 介质种类：不同的介质由于其分子结构和组成不同，其摩擦效应也不同。
因此，不同的介质具有不同的介电损耗特性。
2. 温度：温度的变化会影响介质中分子或离子的振动状态，进而影响介电损耗。
一般来说，温度升高会导致介电损耗的增加。
3. 频率：频率是交变电场的一个重要参数，不同频率下介电损耗的表现也不同。
在高频情况下，介电损耗往往更加显著。
4. 电场强度：电场强度的增大会导致介质中分子或离子的振动加剧，从而增加了摩擦效应，进一步增加了介电损耗。
5. 材料纯度：材料的纯度对介电损耗也有一定影响。
杂质或杂质引起的缺陷会导致介电损耗的增加。
二、介电常数的定义和影响因素介电常数是描述介质对电场的响应能力的物理量。
在电场作用下，介质中的分子或离子会发生位移，从而产生极化现象。
介电常数是描述介质极化程度的一个参数，通常用ε表示。
介电常数可以分为静电介电常数和动态介电常数两种。
静电介电常数是指在直流电场下的极化程度，而动态介电常数是指在交变电场下的极化程度。
影响介电常数的因素有：1. 介质种类：不同的介质由于其分子结构和组成不同，对电场的响应能力也不同。
因此，不同的介质具有不同的介电常数。
2. 温度：温度的变化会影响介质中分子或离子的振动状态，进而影响介电常数。
介质损耗正切角tanδ
介质损耗正切角tanδ
介质损耗正切角tanδ是指介质在交流电场作用下的能量损耗，是介质的一项重要物理参数。
在电气工程、电子工程、通信工程等领域中，tanδ是评价材料电性能的重要指标之一。
介质损耗正切角tanδ与材料的电阻率、介电常数、介电损耗因子等密切相关。
介质的导电性和介电性都会影响tanδ的大小。
在电子元器件中，材料的tanδ值越小，元器件的性能越好，损耗也越小。
因此，控制和降低介质的tanδ值是提高电子元器件性能的关键之一。
介质损耗正切角tanδ与介质的分子结构、杂质、分子运动等因素有关。
在高频电场下，分子之间的相互作用会导致介质内部的分子运动，进而产生能量损耗。
此外，杂质和缺陷也会影响介质的tanδ值。
因此，通过改变材料的分子结构、纯度和形态等因素，可以调控介质的tanδ值。
在通信工程中，介质损耗正切角tanδ也是一项重要的参考指标。
在信号传输过程中，介质会吸收部分能量，导致信号衰减。
通过对不同材料的tanδ值进行比较，可以选择合适的介质材料，提高信号传输的质量和效率。
介质损耗正切角tanδ是一项重要的物理参数，在电气工程、电子工程、通信工程等领域都有广泛的应用。
通过控制和调控介质的
tanδ值，可以提高电子元器件的性能和信号传输的质量，具有重要的实际应用价值。
rf4基材资料[指南]
![rf4基材资料[指南]](https://img.taocdn.com/s3/m/625d025ae418964bcf84b9d528ea81c758f52e87.png)
、我们常用的PCB介质是FR4材料的，相对空气的介电常数是4.2-4.7。
这个介电常数是会随温度变化的，在0-70度的温度范围内，其最大变化范围可以达到20%。
介电常数的变化会导致线路延时10%的变化，温度越高，介电常数越大，延时也越大。
介电常数还会随信号频率变化，频率越高介电常数越小。
100M以下可以用4.5计算板间电容以及延时。
2、一般的FR4材料的PCB板中内层信号的传输速度为180ps/inch(1inch=1000mil=2.54cm)。
表层一般要视情况而定，一般介于140与170之间。
3、实际的电容可以简单等效为L、R、C串联，电容有一个谐振点，在高频时(超过这个谐振点)会呈现感性，电容的容值和工艺不同则这个谐振点不同，而且不同厂家生产的也会有很大差异。
这个谐振点主要取决于等效串联电感。
现在的比如一个100nF的贴片电容等效串联电感大概在0.5nH左右，ESR(等效串联电阻)值为0.1欧，那么在24M左右时滤波效果最好，对交流阻抗为0.1欧。
而一个1nF的贴片电容等效电感也为0.5nH(不同容值差异不太大)，ESR为0.01欧，会在200M左右有最好的滤波效果。
为达好较好的滤波效果，我们使用不同容值的电容搭配组合。
但是，由于等效串联电感与电容的作用，会在24M与200M之间有一个谐振点，在这个谐振点上有最大阻抗，比单个电容的阻抗还要大。
这是我们不希望得到的结果。
（在24M到200M这一段，小电容呈容性，大电容已经呈感性。
两个电容并联已经相当于LC并联。
两个电容的E SR值之和为这个LC回路的串阻。
LC并联的话如果串阻为0，那么在谐振点上会有一个无穷大的阻抗，在这个点上有最差的滤波效果。
这个串阻反倒会抑制这种并联谐振现象，从而降低LC谐振器在谐振点的阻抗）。
为减轻这个影响，可以酌情使用ESR大些的电容。
ESR相当于谐振网络里的串阻，可以降低Q值，从而使频率特性平坦一些。
增大ESR会使整体阻抗趋于一致。
电滞回线参数物理意义
电滞回线参数物理意义
电滞回线参数是描述电介质材料性质的重要参数，它包括介电常数、介质损耗角正切、极化强度和压电系数等。
这些参数都具有一定的物理意义。
介电常数是电介质材料的电极化程度的量度，它反映了材料对电场的响应能力。
介质损耗角正切则反映了材料中能量的损耗程度，通常用来描述材料的耗散性能。
极化强度是材料被极化的最大电场强度，它反映了材料的极化能力。
压电系数则是描述材料在机械应力下的电极化程度的量度，它反映了材料的机电耦合性能。
这些电滞回线参数的物理意义对于在电子工程、通信工程、材料科学等领域中设计和优化电器元件以及开发新型电介质材料具有重
要意义。
- 1 -。
电介质材料的介电常数及损耗角正切测试
电介质材料的介电常数及损耗角正切测试介电常数和损耗角正切是描述电介质材料特性的重要参数，在电子工程和材料科学领域具有重要的应用价值。
本文将介绍电介质材料的介电常数和损耗角正切的测试方法和意义。
一、什么是电介质材料的介电常数？电介质材料的介电常数是描述材料对电场的响应能力的物理量，它反映了电介质材料内部存在的电偶极矩的强弱程度。
电偶极矩是电介质材料中正负电荷之间的分离产生的电荷生成的电场，介电常数越大，表示电介质材料对电场的响应能力越强。
二、电介质材料的介电常数测试方法1. 平板电容法平板电容法是一种常用的测量电介质材料介电常数的方法。
这种方法主要通过在电介质材料上施加电压，然后测量材料上产生的电容值，从而计算出介电常数。
2. 微波共振法微波共振法是用于测量电介质材料的介电常数的另一种常用方法。
该方法利用微波的特性，在不同频率下测量材料的反射和透射系数，从而得到材料的介电常数。
三、电介质材料的损耗角正切损耗角正切是描述电介质材料中电能转化为热损耗的能力的物理量。
损耗角正切越大，表示材料对电能的损耗越大。
电介质材料的损耗角正切与介电常数密切相关，通常情况下，介电常数与损耗角正切成反比。
四、电介质材料的损耗角正切测试方法1. 谐振法谐振法是一种测量电介质材料损耗角正切的方法。
该方法通过在材料上施加一定频率和振幅的交流电压，然后测量电压和电流的相位差，通过计算相位差的正切值得到损耗角正切。
2. 微波漏耗法微波漏耗法是另一种测试电介质材料损耗角正切的方法。
该方法通过在微波频率下测量材料的功率损耗，在已知电场强度下计算损耗角正切。
五、电介质材料的介电常数和损耗角正切的意义电介质材料的介电常数和损耗角正切是评价材料电性能的重要指标，对电子器件和电力设备的设计和性能分析具有重要的意义。
介电常数的大小直接影响电容器的容量和电压的分配。
在电子器件中，合适的介电常数可以减小电容器体积，提高装置的性能和可靠性。
损耗角正切是评估材料对电能损耗的能力，它与电介质材料的内部结构和分子极性密切相关。
介电常数和介质损
不允许的。因而试验时，电极和样品系统放在一个密封罩内进行.
介电常数和介质损耗角正切
介电常数和介质损耗角正切
在电场作用下，能产生极化的一切物质又被称之为电介质。电介 质在电子工业中用来做集成电路的基板、电容器等。如果将一块 电介质放入一平行电场中，则可发现在介质表面感应出了电荷， 即正极板附近的电介质感应出了负电荷，负极板附近的介质表面 感应出正电荷。这种电介质在电场作用下产生感生电荷的现象， 称之为电介质的极化。 感应电荷产生的原因在于介质内部质点 (原子、分子、离子)在电场作用下正负电荷重心的分离，变成了偶 极子。不同的偶极子有不同的电偶极矩，电偶极矩的方向与外电 场方向一致。
高分子材料的ε由主链结构中的键的性能和排列所决定。
• 分子结构极性越强, ε和tg越大. 非极性材料的极化程度小,ε和tg都较小.
• 极性取代基团影响更大,其数目越多, ε和tg越大
介电性的应用
tg 大，损耗大，材料发热。 • 电容介质 大，tg 小
作绝缘材料或电容器材料的高聚物,介电损耗越小越好
• 试样发生以下两种情况之一视为破坏: (1)试样表面两电极间的导电通路电流达0.5A以上，且过流继电 器延时2s发生动作； (2)虽过流继电器未发生动作，但试样燃烧了
影响因素
(1)试样表面状态 表面应清洁，无灰尘、脏物、指印、油脂、脱模剂或
其他影响结果的污物。表面污染极易使电极间的试样产生漏痕，因此试
验前应对试样表面进行清洁处理。
(2)试验点间距选择 如果在同一片试样上做多点试验，则应注意试验点之
间要有足够的距离。该间距的大小应选在前一次试验后飞溅出的污物所
污染的部分以外，否则使结果发生偏差。
(3)环境条件的影响
除保持温度在23±1℃条件下试验外，还应注意周
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其它电性能指标
• 相比漏电起痕指数(CTI) 材料表面能经受住50滴电解液而没有形成漏电痕迹的最高 电压值，以伏(v)为单位。
材料极化
四、介电常数和介质损耗角正切
基本概念：
• 介电常数：以绝缘材料为介质与以真空为介质制成同尺寸电 容器的电容量之比值。 表示在单位电场中，单位体积内积蓄的静电能量的大小。是 表征电介质极化并储存电荷的能力，是个宏观物理量。
• 介质损耗 置于交流电场中的介质，以内部发热(温度升高)形 式表现出来的能量损耗。
子性质,增加表面电导. 因此,材料的介电常数和介质损
耗角正切tgδ都随之增加. 试样的状态调节和测试都应在标准环境.
(2) 温度
影响因素
(3)测试电压
板状试样:电压2KV影响不大,过高则增加附加损耗. 薄膜:电压低于500V.过大使tgδ明显增加. (4) 测试用接触电极 高频下,电极的附加损耗变大,因而电极材料本身的电阻一定要小.
26-28
30 24 15-25 22 15-19
18-6 17-22 25-40 16-20 20
2.2-2.4(1016Hz)
2.0-2.6(1016Hz) 2.5(1016Hz) 3.2-3.6(1016Hz) 4.1 4.0 3.4 3.7 3.0 2.0-2.2 2.9-3.1 2.2
<0. 05
基本概念：
• 介质损耗角 对电介质施加交流电压，介质内部流过的电流 相量与电压相量之间的夹角的余角。
• 介质损耗角正切 对电介质施以正弦波电压,外施电压与相同 频率的电流之间相角的余角δ的正切值--tgδ.
其物理意义是：
一些材料的ε数值：
石英 — 3.8；绝缘陶瓷 — 6.0； 耐热玻璃 3.8 — 3.9; 纸 — 70 PE — 2.3； PVC — 3.8 有机玻璃 — 2.63
不允许的。因而试验时，电极和样品系统放在一个密封罩内进行.
高聚物
ρv体积电阻率 （.m）
高聚物的介电性能
击穿强度 (MV/m)
介电常数 （60Hz）
介电损耗角正 切值
（60Hz）
聚乙烯 （高密度） 聚丙烯 聚苯乙烯 聚氯乙烯 尼龙6 尼龙66 涤纶 聚甲醛 聚碳酸酯 聚四氟乙烯 聚砜 丁苯橡胶
1014
>1014 1014 1012-1015 1012-1015 1012 1012-1016 1012 1014 1016 1014 1013
• 航空航天材料 小，tg 大，静电小 • 高频焊接：薄膜封口，tg 大
需要通过高频加热进行干燥,模塑或对塑料进行高频焊接时,要求 高聚物的介电损耗越大越好.
• 高频电缆—用PE(非极性)而不用PVC (极性)
影响因素
(1)湿度 材料的极性越强受湿度的影响越明显。主要
原因是高湿的作用，使水分子扩散到高分子的分子间， 使其极性增加；同时,潮湿的空气作用于塑料表面,几乎 是在几分钟内就使介质表面形成一个水膜层,它具有离
高分子材料的ε由主链结构中的键的性能和排列所决定。
• 分子结构极性越强, ε和tg越大. 非极性材料的极化程度小,ε和tg都较小.
• 极性取代基团影响更大,其数目越多, ε和tg越大
介电性的应用
tg 大，损耗大，材料发热。 • 好
介电常数和介质损耗角正切
介电常数和介质损耗角正切
在电场作用下，能产生极化的一切物质又被称之为电介质。电介 质在电子工业中用来做集成电路的基板、电容器等。如果将一块 电介质放入一平行电场中，则可发现在介质表面感应出了电荷， 即正极板附近的电介质感应出了负电荷，负极板附近的介质表面 感应出正电荷。这种电介质在电场作用下产生感生电荷的现象， 称之为电介质的极化。 感应电荷产生的原因在于介质内部质点 (原子、分子、离子)在电场作用下正负电荷重心的分离，变成了偶 极子。不同的偶极子有不同的电偶极矩，电偶极矩的方向与外电 场方向一致。
验前应对试样表面进行清洁处理。
(2)试验点间距选择 如果在同一片试样上做多点试验，则应注意试验点之
间要有足够的距离。该间距的大小应选在前一次试验后飞溅出的污物所
污染的部分以外，否则使结果发生偏差。
(3)环境条件的影响
除保持温度在23±1℃条件下试验外，还应注意周
围的空气尽量不要流动。空气的流动导致液滴落点的偏离，这是试验所
• 耐漏电起痕指数(PTI) 材料表面能经受住50滴电解液而没有形成漏电痕迹的耐电 压值，以伏(v)为单位。
相比漏电起痕指数测定
相比漏电起痕指数测定
相比漏电起痕指数测定
• 试样应水平放置在支撑板上，按图将电极装好，并施加1N的 压力，用量规检查两电极间的距离为4.0土0.1mm。先对两电极 加25v倍数的适当电压,调整可变电阻,使电极短路电流为1.0+0.1 A。在两电极供电下，以30+5s的时间间隔下将电解液液滴滴入 两电极间的试样上，直到试样发生破坏或滴下50滴为止。
• 试样发生以下两种情况之一视为破坏: (1)试样表面两电极间的导电通路电流达0.5A以上，且过流继电 器延时2s发生动作； (2)虽过流继电器未发生动作，但试样燃烧了
影响因素
(1)试样表面状态 表面应清洁，无灰尘、脏物、指印、油脂、脱模剂或
其他影响结果的污物。表面污染极易使电极间的试样产生漏痕，因此试