《工程电介质物理与电缆》教学大纲课程编号：B04030800课程名称：工程电介质物理与电缆英文名称：EngineeringDielectricPhysicsandCable课程性质：专业选修课学时/学分：32/2考核方式：开卷考试选用教材：1.《电介质物理学》，金维芳主编，机械工业出版社，20142.《工程电介质物理与介电现象》，钟力生等著，西安交通大学出版社2013年先修课程：大学物理、固体物理学后继课程：电介质测试技术适用专业及层次：材料物理、无机非金属材料、材料化学、金属材料专业，本科生大纲执笔人：李国倡大纲审核人：王宝祥一、教学目标本课程主要介绍电介质材料在电场作用下的极化、损耗、电导和击穿的宏观性能及其对物质微观结构联系的基本规律，使学生具备下列能力：1.能够准确理解电介质极化、损耗、电导和击穿的物理过程和基本特性。2.能够掌握电介质材料介电性能测试的基本原理和方法。3.能够掌握电缆的基本结构、技术指标和性能测试等理论知识，了解其在行业的应用情况和未来发展趋势。4.通过本课程学习，拓宽知识面，了解电介质材料在电气、电子、航空航天等工程技术领域的应用。1
1 《工程电介质物理与电缆》教学大纲 课程编号：B04030800 课程名称：工程电介质物理与电缆 英文名称：Engineering Dielectric Physics and Cable 课程性质：专业选修课 学时/学分：32 /2 考核方式：开卷考试 选用教材： 1. 《电介质物理学》, 金维芳 主编, 机械工业出版社, 2014. 2. 《工程电介质物理与介电现象》, 钟力生等 著, 西安交通大学出版社, 2013 年. 先修课程：大学物理、固体物理学 后继课程：电介质测试技术 适用专业及层次：材料物理、无机非金属材料、材料化学、金属材料专 业，本科生 大纲执笔人：李国倡 大纲审核人：王宝祥 一、教学目标 本课程主要介绍电介质材料在电场作用下的极化、损耗、电导和击穿的宏观 性能及其对物质微观结构联系的基本规律，使学生具备下列能力： 1.能够准确理解电介质极化、损耗、电导和击穿的物理过程和基本特性。 2.能够掌握电介质材料介电性能测试的基本原理和方法。 3.能够掌握电缆的基本结构、技术指标和性能测试等理论知识，了解其在行业的应 用情况和未来发展趋势。 4.通过本课程学习，拓宽知识面，了解电介质材料在电气、电子、航空航天等工程 技术领域的应用
二、课程目标与毕业要求的对应关系毕业要求指标点课程目标1.了解电介质材料的应用2-1理解电介质极化、损耗、电2-1掌握电介质极化和背景、研究现状和未来发导和击穿的基本物理过程电导两大物理过程：在展趋势。和意义：其基础上，理解电介质2.理解电介质极化、损耗、2-2运用所学的知识能够分析损耗和击穿。电导和击穿的基本概念、电介质材料的基本特性。物理过程和特性。3.掌握电介质材料介电性主3-1掌握电介质材料介电性能3-1掌握电介质材料介能测试的基本方法。测试的基本方法、基本原电性能测试的基本方理。4．掌握电缆的基本结构、技法，包括：电阻率测试、术指标和性能测试等知介电常数测试等。识。4-1具备从事电缆行业4-1掌握电缆的基本理论和知制备、生产、测试的基识及其应用情况。础理论知识。三、教学基本内容第一章绪论1.1.电介质物理学的发展历程1.2电介质物理学的研究内容1.3电介质物理学的特点1.4电介质材料在智能电网中的应用1.5电介质材料未来发展趋势第二章电介质的极化（支撑课程目标2-1）2.1电介质的概念及分类2.2电介质的极化过程2.3电介质极化的表征参数2.4电介质极化机理与分子极化率2.5电介质的有效电场与介电常数2.6铁电体第三章电介质的损耗（支撑课程目标2-1、2-2）3.1电介质损耗的表征参数3.2恒定电场下极化的建立过程和吸收电流3.3交变电场下电介质的损耗3.4气体电介质的损耗2
2 二、课程目标与毕业要求的对应关系 毕业要求 指标点 课程目标 1. 了解电介质材料的应用 背景、研究现状和未来发 展趋势。 2. 理解电介质极化、损耗、 电导和击穿的基本概念、 物理过程和特性。 3. 掌握电介质材料介电性 能测试的基本方法。 4. 掌握电缆的基本结构、技 术指标和性能测试等知 识。 2-1 理解电介质极化、损耗、电 导和击穿的基本物理过程 和意义； 2-2 运用所学的知识能够分析 电介质材料的基本特性。 2-1 掌握电介质极化和 电导两大物理过程；在 其基础上，理解电介质 损耗和击穿。 3-1 掌握电介质材料介电性能 测试的基本方法、基本原 理。 3-1 掌握电介质材料介 电性能测试的基本方 法，包括：电阻率测试、 介电常数测试等。 4-1 掌握电缆的基本理论和知 识及其应用情况。 4-1 具备从事电缆行业 制备、生产、测试的基 础理论知识。 三、教学基本内容 第一章 绪论 1.1 电介质物理学的发展历程 1.2 电介质物理学的研究内容 1.3 电介质物理学的特点 1.4 电介质材料在智能电网中的应用 1.5 电介质材料未来发展趋势 第二章 电介质的极化（支撑课程目标 2-1） 2.1 电介质的概念及分类 2.2 电介质的极化过程 2.3 电介质极化的表征参数 2.4 电介质极化机理与分子极化率 2.5 电介质的有效电场与介电常数 2.6 铁电体 第三章 电介质的损耗（支撑课程目标 2-1、2-2） 3.1 电介质损耗的表征参数 3.2 恒定电场下极化的建立过程和吸收电流 3.3 交变电场下电介质的损耗 3.4 气体电介质的损耗
3.5液体电介质的损耗3.6固体电介质的损耗第四章电介质的电导（支撑课程目标2-1）4.1电介质电导基本物理过程4.2气体电介质的电导4.3液体电介质的电导4.4固体电介质的电导第五章电介质的击穿（支撑课程目标2-1、2-2）5.1电介质的击穿现象5.2气体电介质的击穿5.3液体电介质的击穿5.4固体电介质的击穿第六章电介质材料测试原理及方法（支撑课程目标3-1）6.1电介质材料绝缘电阻的测试6.2电介质材料中空间电荷的测试6.3电介质材料介电参数的测试6.4电介质材料击穿性能的测试第七章电缆（支撑课程目标4-1）7.1电缆的应用背景及发展现状7.2电缆的结构组成及特点7.3电缆的技术指标7.4电缆的性能测试7.5高压直流电缆中的空间电荷效应7.6电力电缆故障分析四、教学重点与教学难点第一章绪论第二章电介质的极化（支撑课程目标2-1）教学重点：电介质的定义、极性电介质、非极性电介质、电偶极矩、偶极子、极化强度、介电常数、分子极化率、克劳修斯（Clausius）方程、极化机理、电子位移极化、离子位移极化、转向极化、热离子极化、界面极化、莫索缔（Mosotti）有效电场、洛伦兹模型（Lorentz）、克劳修斯-莫索缔（Clausius-Mosotti）方程教学难点：极化机理、极化宏观参数与微观常数的关系、有效电场计算第三章电介质的损耗（支撑课程目标2-1、2-2）教学重点：介质损耗角正切、体积电阻率、静态介电常数、动态介电常数、松弛极化、极化时间、电导电流、位移电流、吸收电流教学难点：电介质动态介电常数及损耗与频率和温度的关系、复介电常数第四章电介质的电导（支撑课程目标2-1）3
3 3.5 液体电介质的损耗 3.6 固体电介质的损耗 第四章 电介质的电导（支撑课程目标 2-1） 4.1 电介质电导基本物理过程 4.2 气体电介质的电导 4.3 液体电介质的电导 4.4 固体电介质的电导 第五章 电介质的击穿（支撑课程目标 2-1、2-2） 5.1 电介质的击穿现象 5.2 气体电介质的击穿 5.3 液体电介质的击穿 5.4 固体电介质的击穿 第六章 电介质材料测试原理及方法（支撑课程目标 3-1） 6.1 电介质材料绝缘电阻的测试 6.2 电介质材料中空间电荷的测试 6.3 电介质材料介电参数的测试 6.4 电介质材料击穿性能的测试 第七章 电缆（支撑课程目标 4-1） 7.1 电缆的应用背景及发展现状 7.2 电缆的结构组成及特点 7.3 电缆的技术指标 7.4 电缆的性能测试 7.5 高压直流电缆中的空间电荷效应 7.6 电力电缆故障分析 四、教学重点与教学难点 第一章 绪论 第二章 电介质的极化（支撑课程目标 2-1） 教学重点：电介质的定义、极性电介质、非极性电介质、电偶极矩、偶极子、 极化强度、介电常数、分子极化率、克劳修斯（Clausius）方程、极化机理、电子 位移极化、离子位移极化、转向极化、热离子极化、界面极化、莫索缔（Mosotti） 有效电场、洛伦兹模型（Lorentz）、克劳修斯-莫索缔（Clausius- Mosotti）方程 教学难点：极化机理、极化宏观参数与微观常数的关系、有效电场计算 第三章 电介质的损耗（支撑课程目标 2-1、2-2） 教学重点：介质损耗角正切、体积电阻率、静态介电常数、动态介电常数、 松弛极化、极化时间、电导电流、位移电流、吸收电流 教学难点：电介质动态介电常数及损耗与频率和温度的关系、复介电常数 第四章 电介质的电导（支撑课程目标 2-1）
教学重点：载流子有效迁移率、电导、强场下气体的电导、肖特基效应、空间电荷限制电流、场致发射、电子跳跃电导教学难点：空间电荷限制电流、场致发射第五章电介质的击穿（支撑课程目标2-1、2-2）教学重点：碰撞电离、电子崩与电流倍增、气体击穿的汤逊理论、流注理论、巴申定律、自持放电、固体热击穿、电击穿、不均匀电介质的击穿教学难点：电子崩与电流倍增、固体热击穿、电击穿、不均匀电介质的击穿第六章电介质材料测试原理及方法（支撑课程目标3-1）教学重点：电阻率测试过程中的电荷吸收现象、空间电荷的来源、影响因素及测试原理、介电谱测试原理、热刺激极化电流测试原理教学难点：电荷吸收现象、空间电荷的来源、影响因素及测试原理第七章电缆（支撑课程目标4-1）教学重点：电缆的结构组成及特点、聚合物绝缘料、半导电屏蔽料、直流电缆中的空间电荷效应、电缆的技术指标、电缆的性能测试、工程应用中常见故障教学难点：直流电缆中的空间电荷效应、电缆的技术指标的理解、电缆的性能测试的掌握五、教学建议进度（学时数32学时）第一章绪论（2学时）第二章电介质的极化（6学时）第三章电介质的损耗（4学时）第四章电介质的电导（4学时）第五章电介质的击穿（4学时）第六章电介质材料测试原理及方法（6学时）第七章电缆（6学时）课内外时间比例为32：0六、教学方法1.课堂讲授。2.多媒体与板书结合。3.实验设备参观。七、考核方式开卷考试八、成绩评定方法平时成绩30%+考试成绩70%九、教学参考书：1.《电介质物理学》，金维芳主编，机械工业出版社，20144
4 教学重点：载流子有效迁移率、电导、强场下气体的电导、肖特基效应、空 间电荷限制电流、场致发射、电子跳跃电导 教学难点：空间电荷限制电流、场致发射 第五章 电介质的击穿（支撑课程目标 2-1、2-2） 教学重点：碰撞电离、电子崩与电流倍增、气体击穿的汤逊理论、流注理论、 巴申定律、自持放电、固体热击穿、电击穿、不均匀电介质的击穿 教学难点：电子崩与电流倍增、固体热击穿、电击穿、不均匀电介质的击穿 第六章 电介质材料测试原理及方法（支撑课程目标 3-1） 教学重点：电阻率测试过程中的电荷吸收现象、空间电荷的来源、影响因素 及测试原理、介电谱测试原理、热刺激极化电流测试原理 教学难点：电荷吸收现象、空间电荷的来源、影响因素及测试原理 第七章 电缆（支撑课程目标 4-1） 教学重点：电缆的结构组成及特点、聚合物绝缘料、半导电屏蔽料、直流电 缆中的空间电荷效应、电缆的技术指标、电缆的性能测试、工程应用中常见故障 教学难点：直流电缆中的空间电荷效应、电缆的技术指标的理解、电缆的性 能测试的掌握 五、教学建议进度（学时数32学时） 第一章 绪论（2 学时） 第二章 电介质的极化（6 学时） 第三章 电介质的损耗（4 学时） 第四章 电介质的电导（4 学时） 第五章 电介质的击穿（4 学时） 第六章 电介质材料测试原理及方法（6 学时） 第七章 电缆（6 学时） 课内外时间比例为 32：0 六、教学方法 1.课堂讲授。 2.多媒体与板书结合。 3.实验设备参观。 七、考核方式 开卷考试 八、成绩评定方法 平时成绩 30%+考试成绩 70% 九、教学参考书： 1. 《电介质物理学》, 金维芳 主编, 机械工业出版社, 2014
2.《工程电介质物理与介电现象》，钟力生著，西安交通大学出版社，2013年3.《电介质物理学》，股之文著，科学出版社，2013年4.《电介质物理基础》，孙目珍著，华南理工大学出版社，2010年5.《高电压工程基础》，施围等著，机械工业出版社，2016年5
5 2. 《工程电介质物理与介电现象》, 钟力生著, 西安交通大学出版社, 2013 年 3. 《电介质物理学》，殷之文著，科学出版社，2013 年 4. 《电介质物理基础》，孙目珍著，华南理工大学出版社，2010 年 5. 《高电压工程基础》，施围等著，机械工业出版社，2016 年