玻璃的电学、磁学性质解析教学ppt课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/10/16,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/10/16,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/10/16,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/10/16,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/10/16,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/10/16,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/10/16,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/10/16,*,第,7,章 玻璃的电学、磁学性质,一、玻璃的导电性,常温绝缘体，,TTg,导电性提高很快，熔融良导体。,1.,描述导电性的参数,（,1,）电导,K,（通过电流的能力）,K=XS/L X,为电导率,体积电导,表面电导,（,2,）电阻率,（阻碍电流的能力）,=1/X,电阻,R=1/K,米,体积电阻,表面电阻,2020/10/16,1,第7章 玻璃的电学、磁学性质1.描述导电性的参数体积电导（2,二、导电机理,1.,离子导电（大多数硅酸盐玻璃）,*,以离子为载电体。有,移动性,的载电离子在,外加电场,的作用下发生,定向移动,，,贯穿,整个玻璃体即表现为导电性。,*,载电离子,（,Na,+,K,+,）,能动度相差较大时，,由能动度最大的离子承担,*,外加电场,存在,定向移动。,+1/2bqE,1/2bqE,b,W,E,2020/10/16,2,二、导电机理+1/2bqE1/2bqEbWE2020/10,2.,电子导电,（,1,）表面电子导电 （,2,）体积电子导电,三、影响电导率的因素,1.,组成,（,1,）,R,2,O,a.,迁移性好，对电导率影响最大。,Na,+,Li,+,K,+,如：石英玻璃加,0.04ppm,的,Na,+,时,由10,17,降为10,13,欧姆/厘米,2020/10/16,3,2.电子导电三、影响电导率的因素a.迁移性好，对电导率影响,b.,混合碱效应,K,2,O:Na,2,O=4:1,电阻最大,T,效应减弱,加入第三种碱，效应明显。,Fe,2,O,3,的影响,2%6%,影响小,6%12%,使效应减弱,（,wt%,）,12%16%,效应消失,2020/10/16,4,b.混合碱效应2020/10/164,（,2,）,RO,a.,无碱玻璃中参与导电,b.,普通玻璃中使电阻增大(压制效应),Ba,2+,Pb,2+,Sr,2+,Ca,2+,Zn,2+,Mg,2+,Be,2+,（,3,）,R,2,O,3,a.B,2,O,3,使电阻增大,b.Al,2,O,3,反常,量少,AlO,4,，电阻减小。,量大,AlO,6,，在网络空隙中，电阻增大。,2020/10/16,5,（2）RO（3）R2O32020/10/165,2.,温度的影响,（,1,）低温,lg,=A+B/T,A=log3kT/n,0,q,2,2,B=/k loge,n,0,-,单位体积离子数,q-,离子电荷 ,-,能量势垒,-,活化能 ,-,离子振动频率,一般,A=1.5(-4.5)B=30006000,2020/10/16,6,2.温度的影响（1）低温2020/10/166,（,2,）高温,log,=a+bT+cT,2,b,常为负值且绝对值远大于,c,T,升高，参与导电的离子,数目,、,种类,增多且,振动频率,加快，迁移速度加快。,2020/10/16,7,（2）高温2020/10/167,（,3,）,T,k-100,指标,定义：,电阻率,达到,100,兆欧,厘米时的温度。,T,k-100,越高绝缘性越好。,K,2,ONa,2,O,PbOBaOCaOMgOZnO,Al,2,O,3,使,T,k-100,减小，,B,2,O,3,可使,T,k-100,增大。,2020/10/16,8,（3）Tk-100指标2020/10/168,3.,热处理的影响,（,1,）离子导电玻璃 快冷,慢冷,（,2,）分相 连通相组成有关。,（,3,）玻璃应力 应力使,减小。,2020/10/16,9,3.热处理的影响（3）玻璃应力 应力使减小,四、玻璃的表面电导,1.,意义：表面电导是将一边长为,1cm,的正方形面积，在其边测得的值。单位：欧姆,-1,2.,影响因素,（,1,）温度,100,C,两种导电基本一致。,（2）湿度,大气对玻璃侵蚀越强，表面电阻率越小。,2020/10/16,10,四、玻璃的表面电导2020/10/1610,（,3,）组成,a.R,2,O,含量增多,s,减小。,K,2,O,作用明显,b.CaO,、,MgO,、,BaO,、,PbO,、,Al,2,O,3,等取代,Na,2,O-SiO,2,中的,SiO,2,，使,s,增大。,c.B,2,O,3,Fe,2,O,3,代,Na,2,O-SiO,2,中的,SiO,2,（,20%,）使,s,增大。,2020/10/16,11,（3）组成2020/10/1611,4.,改变,s,的方法,表面涂层（,1,）憎水层使,s,增大,（,2,）金属、半导体膜使,s,减小,3.,s,的计算,s,=,s100,e,k(1,h),s100,相对湿度为,100%,时表面电阻率,h,相对湿度,2020/10/16,12,4.改变s的方法3.s的计算2020/10/1612,五、玻璃的介电损耗,dielectric loss,1.,介电损耗,Q,定义：玻璃在电场作用下，由于极化或吸收而使一部分,电能转变为热能,而损失的现象。,Q=UIcos,为,UI,间相位角,令,=90,则,Q=UIsin,常用,或,tg,表示介电损耗。,电导率越大介电损耗越大,。,2020/10/16,13,五、玻璃的介电损耗dielectric loss2020/,2.,损失种类,（,1,）电导损失,（,2,）松弛损失,（,3,）结构损失,（,4,）共振损失,3.,影响因素,T,Q,R,2,O,使,Q,增大,RO,使,Q,减小,由,M,沿电场方向移动而产生,由,M,离子在一定势垒间移动产生,由玻璃网络松弛变形产生，,属松弛损失,由,M,离子或网络骨架本征振动,吸收能量而产生,2020/10/16,14,2.损失种类3.影响因素由M沿电场方向移动而产生2020/1,六、玻璃的介电常数,dielectric constant,1.,电介质,主要以,电磁感应,形式而不是以电子的传输来反映电的作用和影响的媒质。,2.,介电常数,（,1,）,=C/C,0,表征了物质在电场作用下,极化程度,的大小。,=1+4a,真空,a=0,2020/10/16,15,六、玻璃的介电常数dielectric constant2.,（,2,）,玻璃的极化,a.,电子位移极化,b.,离子位移极化,c.,取向极化,离子或电子云在外电场作用下变形而产生偶极矩的变动。,正负离子在外电场下偏离原有位置而产生偶极矩的变动,玻璃中极性分子在电场作用下定向排 列引起偶极矩的变动,2020/10/16,16,（2）玻璃的极化a.电子位移极化 离子或电子云在,3.,影响,的因素,（,1,）组成,PbO,、,BaO,含量高的玻璃,大,R,2,O,使,增大，重金属影响最大。,（,2,）温度,T,低温（,250,C,后,迅速增大（此界限与,R,2,O,和,PbO,的含量有关，量越多温度越低）,2020/10/16,17,3.影响的因素（2）温度2020/10/1617,（,3,）电场频率,频率越低,越大，随温度变化,界限,越低。,低温时频率影响小。,七、玻璃的介电强度（抗击穿强度）,dielectric strength,1.,定义,：作为,绝缘体,使用的介质，当外加电压超过某一临界值时绝缘性消失，即,电击穿,。临界电压为介电强度,2020/10/16,18,（3）电场频率七、玻璃的介电强度（抗击穿强度）dielect,2.,击穿机理,（,1,）热击穿,（,2,）电子击穿,（,3,）电化学击穿,玻璃受热电阻下降，玻璃发生局部热破坏甚至熔化。,试样越,厚,击穿强度越,低,。,电压加速电子对其它原子冲击，激发出更多自由电子参与导电。,发生化学变化，使玻璃中的电场变得不均匀甚至产生破裂的应力而被击穿。,2020/10/16,19,2.击穿机理（1）热击穿 玻璃受热电阻下降，玻璃发生局部热,3.,影响因素,（,1,）组成,SiO,2,使介电强度增大,（透明石英为,400,千伏,/,厘米）,R,2,O,使介电强度减小,（厚,26cm,的工业玻璃为,3070 kv/cm,(2),温度、电压增加速度、内部缺陷、电场均匀与否等,2020/10/16,20,3.影响因素（1）组成(2)温度、电压增加速度、内部缺陷、,八、玻璃的磁学性质,含有过渡金属离子和稀土金属 离子的氧化物一般有磁性。,多数玻璃为弱磁性，,含铁磁性晶体（,Fe,2,O,3,、,MnFeO,4,、,BaO6Fe,2,O,3,、,LiFe,5,O,8,）的玻璃具有强磁性。,I =H,磁感应强度 磁化率 磁场强度,2020/10/16,21,八、玻璃的磁学性质2020/10/1621,010,6,为弱磁性,0,为顺磁性,对于,铁磁性,物质，,I,与,H,不,是直线关系。,思考题,：为何,Li,2,O,和,K,2,O,对电阻率的影响几乎,相等,？,2020/10/16,22,0106为弱磁性 0为反磁性,THANKS,FOR WATCHING,谢谢大家！本文档为精心编制而成，您可以在下载后自由修改和打印，希望下载对您有帮助！,演讲人,:XXX,PPT,文档,教学课件,THANKS谢谢大家！本文档为精心编制而成，您可以在下载后自,