大同天氣預報未來15天_木材電學性質是什么?

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所屬分類:空氣濕度

中國農業出版社(副牌:農村讀物出版社)成立于1958年,是中國農業領域唯一的一家中央級大型綜合性出版社。為社會奉獻的圖書品種累計達2萬多種,總印數4億多冊。

木材在電流(直流電或交流電)的作用下反映的各種性質。如木材的電阻率、介電常數、介質損耗和電絕緣強度等。木材電學性質的研究,能為木材作為電訊、交通和其他工業上的電絕緣材料,以及木材工業中應用高頻電熱技術、設計制造各種木材非破損測試儀器設備提供依據。

當直流電通過電介質——木材時,介質對通過的電流有阻力作用,還有消耗一部分電能的介質電性能,稱直流電阻(R)。施于兩電極的直流電壓(U)與流過木材介質體積內的電流(I)之比,稱體積電阻(Rv)。由體積電阻及電極和試樣尺寸算出的電阻率,稱體積電阻率(rv),以表征直流電阻率的高低,如下式:

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式中 rv為體積電阻率(歐姆·厘米);Rv為體積電阻(歐姆);s為測量電極面積(平方厘米);d為木材介質長度(厘米)。木材電阻率的倒數為電導率。絕干木材是良好的電絕緣材料。木材電阻率的大小因木材含水率、密度、樹種、紋理方向和溫度等而不同。其中以含水率影響最大,含水率增加時電阻率便降低,特別是在纖維飽和點以下,電阻率隨含水率的增加明顯降低,但在纖維飽和點以上含水率增加時電阻率降低減緩。中國樹種絕干材的體積電阻率大多數為1016~1017歐姆·厘米,氣干材的體積電阻率為109~1011歐姆·厘米,大同天氣預報未來15天含水率在纖維飽和點以上的木材體積電阻率為108歐姆·厘米以下。

不同密度的樹種對電阻率的影響比含水率的影響小得多。不同密度的樹種的體積電阻率差異不太明顯,只有當密度相差很大的樹種之間才能看出密度較大的樹種體積電阻率比密度較小的樹種稍低的趨勢。木材順紋方向體積電阻率明顯低于橫紋方向,而徑向與弦向體積電阻率差異不大,一般以弦向略大于徑向。中國木材(含水率約為10%時)順紋方向體積電阻率為1×109~9×109歐姆·厘米,徑向為1×109~19×109歐姆·厘米,弦向為2×109~26×109歐姆·厘米。溫度對木材電阻率影響較大,在一定的含水率范圍內(0~20%)木材電阻率隨著溫度的增加而減小。

射頻下木材電阻率在交流電場的射頻下,木材單位面積(平方厘米)、單位長度(厘米)的電阻(R)稱電阻率(r),以下式表示:

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式中 r為木材射頻電阻率(歐姆·厘米);R為射頻電阻(歐姆);A為木材介質面積(平方厘米);L為木材介質長度(厘米)。射頻下木材電阻率與頻率、介電常數和損耗角正切成反比。木材含水率在纖維飽和點以下,射頻電阻率隨含水率的減小而增加,但增加的程度比木材直流電阻率小。不同樹種的射頻電阻率隨著木材密度的增加通常有減小的趨向。中國樹種的木材含水率為10~12%、密度為0.24~1.12克/立方厘米時,其射頻電阻率為4~26兆歐·厘米。木材橫紋方向射頻電阻率約大于順紋方向2~4倍;徑向與弦向射頻電阻率差異不大。

木材介質在交流電場中介質極化情況和儲存電能能力的一個物理量。以木材為介質時所得的電容量(C),對于以真空為介質時所得的電容量(C0)的比值(Σ)來表示。

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木材介電常數與頻率以及與木材的水分、密度、紋理方向等有關。其中以含水率影響為顯著,射頻下絕干木材介電常數2,當含水率增加時,介電常數迅速增加,因為水分介電常數在1000兆周/秒時為81。在木材紋理方向上,順紋方向上介電常數比橫紋大30%,徑向與弦向介電常數無明顯差異,一般徑向介電常數為1.6~1.7。同一樹種,當含水率和紋理方向相同時,介電常數隨頻率的增加而減??;但在射頻范圍內,木材含水率越低,介電常數受頻率的影響較小,反之則較大。木材介電常數隨木材密度的增加而增大,如密度為0.24~0.32克/立方厘米,介電常數為1.93~2.45;密度為0.40~0.48克/立方厘米,介電常數為2.67~3.27;密度為0.72~1.12克/立方厘米,介電常數為4.37~7.17。

木材介質處在交流電場中,由于介質極化,如果偶極矩取向滯后于所加電場的變化,此時每周(期)中將有一部分電能被介質吸收發熱,這種現象稱為木材介質損耗,以損耗角正切(tgσ)或功率因數(cosψ)表示。

介質損耗是表示電絕緣材料質量的指標之一,介質損耗越小,電絕緣性能越好,木材作為電絕緣材料時,希望介質損耗盡量??;但木材在高頻加熱和膠合中,介質損耗越大,發熱量越高,木材越易加熱和膠合,因而要設法提高介質損耗。介質損耗角正切,隨所施加電壓的頻率和木材的紋理方向、密度、含水率及溫度而變化。大同天氣預報未來15天在相同頻率下,介質損耗角正切隨含水率和溫度(-20~+90℃)的增加而增加,如烘干木材介質損耗角正切約為0.03,當含水率增加至20~25%時,為0.3。一般說來,木材密度大的比密度小的具有較高的介質損耗角正切。木材在烘干和氣干條件下,順紋方向介質損耗角正切比橫紋方向約大1倍。

介質(如木材)在外施電壓達到某一極限時就失去電絕緣性能的特性,稱為電擊穿。被擊穿瞬間所施加的最高電壓稱為擊穿電壓。擊穿處常發生電火花或電弧以致造成穿孔、開裂、燒壞等現象。木材抵抗此電擊穿能力稱為木材電絕緣強度或木材電擊穿強度。電擊絕緣強度和擊穿電壓的關系是:

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式中 E0為電絕緣強度(千伏/毫米);U0為擊穿電壓(千伏);h為兩極間距離(毫米)。木材電絕緣強度隨樹種、含水率、紋理方向而不同。木材電絕緣強度隨含水率的減小而增高,如干木材的電絕緣強度為5~7千伏/毫米,氣干木材為4~6千伏/毫米,長期處于100%相對濕度中的木材為1~2千伏/毫米。干木材電阻率高、電絕緣強度大,是很好的電絕緣材料。但木材具有吸濕性易受潮,降低電絕緣性能,所以木材又不宜用作高度的電絕緣材料。

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