Лекция № 8
Диэлектрические потери в материалах
Основные понятия о диэлектрических потерях, векторная диаграмма токов в диэлектрике, угол диэлектрических потерь
Диэлектрическими потерями называют мощность, рассеиваемую в диэлектрике при воздействии на него электрического поля и вызывающую нагрев диэлектрика.
В диэлектрике, помещенном в переменное синусоидальное поле с напряженностью Е и угловой частотой w, возникают электрические токи двух видов: ток смещения и ток проводимости. Плотность тока смещения:
, (3.17)
Плотность тока проводимости:
, (3.18)
где 
- удельная активная проводимость диэлектрика на угловой частоте 
.
Плотность общего тока J равна векторной сумме плотностей токов смещения и проводимости. Векторная диаграмма на комплексной плоскости изображена на рисунке 3.6.
Рисунок 3.6 - Векторная диаграмма на комплексной плоскости
Если бы диэлектрик был идеальным, т.е. без потерь (ja=0), ток был бы чисто реактивным и его плотность 
на рис.3.6 была бы направлена по мнимой оси под углом 900 к вектору Е. Но у реальных диэлектриков, с ja отличной от нуля, суммарный ток сдвинут на угол 
= 900- 
относительно тока идеального диэлектрика ( - угол сдвига фаз между током и напряжением). Чем больше ja, тем больше угол , характеризующий степень отличия реального диэлектрика от идеального. Угол между векторами плотностей переменного тока диэлектрика и тока смещения на комплексной плоскости называют углом диэлектрических потерь.
Тангенс этого угла является одним из важнейших параметров не только диэлектриков, но и конденсаторов, изоляторов и других электроизоляционных элементов.
Физическая сущность диэлектрических потерь
Мощность, рассеиваемая в единице объема вещества, т.е. так называемые удельные диэлектрические потери:
p = jaE2, (3.19)
или
, [Вт/м3] (3.20)
где E - действующее значение напряженности переменного тока, В/м. Чем выше 
, тем больше нагрев диэлектрика в электрическом поле заданной частоты и напряженности.
Введение безразмерного параметра удобно потому, что он не зависит от формы и размеров участка изоляции, а определяется лишь свойствами диэлектрического материала. Если конденсатору или другому изоляционному элементу приложено напряжение с угловой частотой 
и действующим значением V, то отношение тока проводимости Iпр = V / Ra (Ra - активное сопротивление элемента на частоте ) к току смещения Iсм = V C (C - емкость) можно выразить так:
, 
(3.21)
Так как Ra = 1/ jaL, а 
где L - приведенная длина, то:
. (3.22)
Тогда полные диэлектрические потери в участке изоляции:
p = V2/Ra= V2C tg . [Вт] (3.23)
Наряду с потерями характеризует добротность конденсатора, а следовательно и добротность всего контура:
Q = 1 / tg . (3.24)
