高电压技术(吴广宁)习题答案 第4章习题

高电压技术（吴广宁）习题答案第4章习题

第2章液体的绝缘特性与介质的电气强度

2-1电介质极化的基本形式有哪几种，各有什么特点？

2-2如何用电介质极化的微观参数去表征宏观现象？

2-3非极性和极性液体电介质中主要极化形式有什么区别？

2-4极性液体的介电常数与温度、电压、频率有什么样的关系？

2-5液体电介质的电导是如何形成的？电场强度对其有何影响？

2-6目前液体电介质的击穿理论主要有哪些？

2-7液体电介质中气体对其电击穿有何影响？

2-8水分、固体杂质对液体电介质的绝缘性能有何影响？

2-9如何提高液体电介质的击穿电压？

2-1电介质极化的基本形式有哪几种，各有什么特点？

答：电介质极化的基本形式有

（１）电子位移极化

图（1）电子式极化

（２）偶极子极化

图（2）偶极子极化

（a）无外电场时（b）有外电场时

1—电极 2—电介质（极性分子）

2-2如何用电介质极化的微观参数去表征宏观现象？

答：克劳休斯方程表明，要由电介质的微观

参数（N、α）求得宏观参数—介电常数

ε，必须

r

先求得电介质的有效电场i

E 。 （１）对于非极性和弱极性液体介质，有效电场强度

0233

r i P E E E εε+=+= 式中，P 为极化强度（0(1)r P E

εε=-）。 上式称为莫索缔（Mosotti ）有效电场强度，将其代入克劳休斯方程[式(2-11)]，得到非极性与弱极性液体介质的极化方程为

0123r r N εαεε-=+

（２）对于极性液体介质，由于极性液体分子具有固有偶极矩，它们之间的距离近，相互作用强，造成强的附加电场，洛伦兹球内分子作用的电场2

E ≠0，莫索缔有效电场不适用。

2-3非极性和极性液体电介质中主要极化形式有什么区别？

答：非极性液体和弱极性液体电介质极化中起主要作用的是电子位移极化，偶极子极化对极化的贡献甚微；极性液体介质包括中极性和强极

性液体介质，这类介质在电场作用下，除了电子位移极化外，还有偶极子极化，对于强极性液体介质，偶极子的转向极化往往起主要作用。

2-4极性液体的介电常数与温度、电压、频率有什么样的关系？

答：（１）温度对极性液体电介质的

ε值的影

r

响

如图2-2所示，当温度很低时，由于分子间的联系紧密，液体电介质黏度很大，偶极子转动

困难，所以

ε很小；随着温度的升高，液体电介

r

质黏度减小，偶极子转动幅度变大，

ε随之变大；

r

温度继续升高，分子热运动加剧，阻碍极性分子

沿电场取向，使极化减弱，

ε又开始减小。

r

（２）频率对极性液体电介质的

ε值的影响

r

如图2-1所示，频率太高时偶极子来不及转

动，因而

ε值变小。其中0rε相当于直流电场下的

r

介电常数，f>f1以后偶极子越来越跟不上电场的

交变，

ε值不断下降；当频率f=f2时，偶极子已

r