理解绝缘体击穿电压与介电强度
绝缘材料电子束缚紧密,是阻碍自由电子流动的优良屏障。但即使最佳介质也无法承受无限电压。施加足够强电场时,任何绝缘体终将击穿,允许电流通过。
与导体电流随电压线性增加(给定电阻)不同,绝缘体电流-电压关系高度非线性。临界阈值以下——称击穿电压或介电强度——几乎无电流。超越阈值则电流骤增。
介电强度指强迫电流穿过绝缘材料所需电压,即将其“击穿”。击穿后分子结构可能改变,绝缘体可能不再保持原特性。通常在电流路径处形成局部穿孔。
材料厚度影响击穿电压。比介电强度常用伏特/密耳(1/1000英寸)或千伏/英寸表示,但关系非严格线性:厚度增三倍,介电强度增加略少于三倍。粗略估算用电压/厚度额定值仍可接受。
| 材料 | 介电强度 |
|---|---|
| 真空 | 20 |
| 空气 | 20 to 75 |
| 瓷 | 40 to 200 |
| 石蜡 | 200 to 300 |
| 变压器油 | 400 |
| 贝克莱特 | 300 to 550 |
| 橡胶 | 450 to 700 |
| 虫胶 | 900 |
| 纸 | 1250 |
| 特氟龙 | 1500 |
| 玻璃 | 2000 to 3000 |
| 云母 | 5000 |
* 列表材料均为电气用途特制。
核心要点
- 足够高电压可从绝缘体释放电子,强迫电流通过。
- “击穿”绝缘体所需最小电压称击穿电压或介电强度。
- 其他条件相同,增大厚度提高击穿电压。
- 介电强度常用伏特/密耳或千伏/英寸表示。
相关练习册
- 导体与绝缘体练习册
工业技术