
【化】 breakdown field strength
擊穿場強(Breakdown Electric Field Strength)是電氣工程與材料科學中的核心參數,指材料在電場作用下發生絕緣失效(即擊穿現象)時的臨界場強值,單位為kV/mm或V/m。該指标反映了材料抵抗電場破壞的能力,其英文術語在IEEE标準中定義為“the minimum electric field required to cause a disruptive discharge through a material”。
物理機制
當外加電場超過材料内部束縛電荷的維持極限時,載流子雪崩式倍增導緻導電通道形成,此過程在《高電壓工程基礎》中通過湯森放電理論量化描述。
影響因素
在高壓電纜設計中,工程師依據IEC 60840标準選取擊穿場強≥30 kV/mm的交聯聚乙烯作為絕緣層,确保設備在額定場強50%以下安全運行。
擊穿場強(又稱介電強度或擊穿電場強度)是描述電介質絕緣性能的關鍵參數,具體解釋如下:
擊穿場強指電介質在強電場作用下失去絕緣性能時的臨界電場強度值。當電場強度超過該阈值,電介質内部會發生電離或結構破壞,導緻電流急劇增大(即擊穿現象)。
在均勻電場中,擊穿場強計算公式為: $$ E_b = frac{U_b}{d} $$ 其中:
在不均勻電場中,實際平均擊穿場強通常低于均勻電場條件下的數值。
主要用于評估絕緣材料性能,指導電力設備(如電容器、變壓器)的絕緣設計。例如,設計電容器時需确保工作場強遠低于材料的擊穿場強,以避免擊穿損壞。
空氣擊穿是典型實例:當電極間距過小或電壓過高時,空氣中的自由粒子被電離形成導電通道,失去絕緣性。
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