紡織材料學(xué)教案12紡織材料的電磁學(xué)性質(zhì)

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1、第十二章紡織材料的電磁學(xué)性質(zhì)教學(xué)目標(biāo)：1、使學(xué)生了解紡織材料的基本電磁學(xué)性質(zhì)。2、使學(xué)生掌握紡織材料基本電磁學(xué)性質(zhì)的測(cè)試指標(biāo)及對(duì)紡織材料性能的影響。教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)：1、教學(xué)重點(diǎn)：常規(guī)紡織材料的基本電磁學(xué)性質(zhì)及其基本指標(biāo)2、教學(xué)難點(diǎn)：常規(guī)紡織材料電磁學(xué)性質(zhì)指標(biāo)的具體測(cè)量及其對(duì)紡織材料性能的具體影響教學(xué)與學(xué)習(xí)建議：1、教學(xué)建議授課形式：講解與討論，實(shí)驗(yàn)通過(guò)舉例講解使學(xué)生了解紡織材料的基本電磁學(xué)性質(zhì)及其測(cè)試指標(biāo)；準(zhǔn)備常規(guī)紡織材料，通過(guò)具體實(shí)驗(yàn)使學(xué)生學(xué)會(huì)具體的測(cè)量方法；充分做好實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備。2、學(xué)習(xí)建議通過(guò)課堂講解了解紡織材料的基本電磁學(xué)性質(zhì)及其測(cè)試指標(biāo)的理論測(cè)量方法；通過(guò)記憶和理解

2、，掌握紡織材料電磁學(xué)性質(zhì)的衡量方法；通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握主要性質(zhì)的測(cè)試方法，熟悉有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)會(huì)測(cè)試儀器的正確使用方法。第十二章紡織材料的電磁學(xué)性質(zhì)纖維在加工和使用過(guò)程中會(huì)遇到一系列與電有關(guān)的現(xiàn)象，如介電現(xiàn)象、導(dǎo)電現(xiàn)象、靜電現(xiàn)象等。研究纖維的電學(xué)現(xiàn)象有利于了解纖維的電學(xué)性質(zhì)及纖維結(jié)構(gòu)與電學(xué)性質(zhì)之間的關(guān)系。本章主要介紹纖維材料的介電、導(dǎo)電、靜電、磁學(xué)性質(zhì)。第一節(jié)介電性質(zhì)一、介電性質(zhì)1．介電現(xiàn)象和介電常數(shù)所謂介電現(xiàn)象是指絕緣體材料(也叫電介質(zhì))在外加電場(chǎng)作用下，內(nèi)部分子形成電極化的現(xiàn)象。纖維的介電常數(shù)εr：定義:在電場(chǎng)中，由于介質(zhì)極化而引起相反電場(chǎng)，將使電容器的電容變化，其變化的倍

3、數(shù)稱為介電常數(shù)。它是材料的本體常數(shù)。其數(shù)值為：εr=C材/C0C材——以某種纖維材料為介質(zhì)時(shí)，電容器的電容量；C0——以真空為介質(zhì)時(shí)，電容器的電容量2．常見(jiàn)紡織纖維的介電常數(shù)纖維介電常數(shù)εr棉18羊毛5.5粘膠纖維8.4粘膠絲15醋酯短纖維3.5醋酯絲4.0錦綸短纖維3.7錦綸絲4.0滌綸短纖維，去油2.3滌綸短纖維4.2腈綸短纖維，去油2.83．影響纖維介電常數(shù)的主要因素(1)纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)介電常數(shù)的影響電介質(zhì)的密度：密度愈大，εr↑；?????????極化率：纖維分子極化程度↑，εr↑；??????纖維分子量：分子量↓，εr↑(2)外部因素對(duì)介電常數(shù)的影響溫度：溫度增

4、加，εr增加。頻率：先上升再下降?；爻甭剩夯爻甭试黾?，εr增加。二、介電損耗1．介電損耗在交變電場(chǎng)作用下，纖維材料的極性基團(tuán)以及纖維內(nèi)部的水分子會(huì)發(fā)生極化，極化分子部分地沿著電場(chǎng)方向定向排列，并隨著電場(chǎng)方向的變換不斷地作扭轉(zhuǎn)交變?nèi)∠蜻\(yùn)動(dòng)，分子間發(fā)生碰撞、摩擦、生熱，消耗能量。這種電介質(zhì)在電場(chǎng)作用下引起發(fā)熱的能量消耗，稱為介電損耗。式中：為電場(chǎng)消耗的功率（W/cm2）；為外電場(chǎng)的頻率(Hz);為外電場(chǎng)強(qiáng)度（V/cm）；為介電損耗角的正切。2．介電損耗的利用介電損耗取決于介電常數(shù)εr和介電損耗角正切tgδ。εr和tgδ主要由纖維的組成和結(jié)構(gòu)決定，與電場(chǎng)頻率有關(guān)。干燥纖維材料的

5、介電常數(shù)一般為2～5，tgδ為0.00l～0.05，而水的介電常數(shù)為20～80，tgδ為0.15～1.2，所以水的介電損耗因數(shù)至少比干燥紡織纖維大幾十倍。第二節(jié)導(dǎo)電性質(zhì)1．纖維比電阻及其表達(dá)(1)體積比電阻ρv體積比電阻是指單位長(zhǎng)度（1cm）上所施加的電壓U，相對(duì)于單位截面（1cm2）上所流過(guò)的電流I之比，其值是電阻率，單位Ω·cm。(2)表面比電阻ρs纖維柔軟細(xì)長(zhǎng)，體積或截面積難以測(cè)量，而通常纖維導(dǎo)電主要發(fā)生在表面，因此采用表面比電阻ρs表達(dá)。ρs是單位長(zhǎng)度（1cm）上的電壓（U/L）與單位寬度（1cm）上流過(guò)的電流（I/H）之比，單位歐姆Ω。(3)質(zhì)量比電阻ρm考慮纖

6、維材料比電阻測(cè)量的方便，引入質(zhì)量比電阻ρm概念，即單位長(zhǎng)度（1cm）上的電壓（U/L）與單位線密度（1g）纖維上流過(guò)的電流(I/(W/L))之比，單位是歐姆·克／厘米2(Ω·g/cm2)。表紡織纖維的質(zhì)量比電阻纖維種類lgρmnlgK棉6.811.416.6苧麻7.512.318.6蠶絲9.817.626.6羊毛8.415.826.2粘膠7.011.619.6錦綸9~12醋酯11.710.620.1腈綸8.7腈綸（去油）14滌綸8.0滌綸（去油）142．影響纖維比電阻的主要因素(1)吸濕對(duì)纖維比電阻的影響干燥的紡織纖維比電阻很大，吸濕后比電阻下降回潮率增加，ρm降低圖質(zhì)量

7、比電阻與相對(duì)濕度的關(guān)系(2)溫度對(duì)纖維比電阻的影響溫度增加，ρ減少，導(dǎo)電性能增加;圖質(zhì)量比電阻與溫度間的關(guān)系(3)纖維附著物的影響纖維上的附著物：油劑、棉蠟、油脂的存在，ρ↓。(4)其他因素對(duì)纖維比電阻的影響如：測(cè)試時(shí)的電壓高低、測(cè)定時(shí)間長(zhǎng)短和所用電極材料等第三節(jié)靜電性質(zhì)1．靜電現(xiàn)象所謂靜電現(xiàn)象是指不同纖維材料之間或纖維與其它材料之間由于接觸和摩擦作用使纖維或其它材料上產(chǎn)生電荷積聚的現(xiàn)象。2.靜電的危害與應(yīng)用危害：⑴使纖維發(fā)生粘結(jié)或分散；⑵吸附飛花與塵埃，造成紗疵；⑶靜電放電；⑷其他：影響電器儀表的準(zhǔn)確性，使錄音磁帶產(chǎn)生雜音等