• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Тлумачний словник
Авто
Автоматизація
Архітектура
Астрономія
Аудит
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Винахідництво
Виробництво
Військова справа
Генетика
Географія
Геологія
Господарство
Держава
Дім
Екологія
Економетрика
Економіка
Електроніка
Журналістика та ЗМІ
Зв'язок
Іноземні мови
Інформатика
Історія
Комп'ютери
Креслення
Кулінарія
Культура
Лексикологія
Література
Логіка
Маркетинг
Математика
Машинобудування
Медицина
Менеджмент
Метали і Зварювання
Механіка
Мистецтво
Музика
Населення
Освіта
Охорона безпеки життя
Охорона Праці
Педагогіка
Політика
Право
Програмування
Промисловість
Психологія
Радіо
Регилия
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Технології
Торгівля
Туризм
Фізика
Фізіологія
Філософія
Фінанси
Хімія
Юриспунденкция

ЕЛЕКТРОПРОВІДНІСТЬ ДІЕЛЕКТРИКІВ

Контрольні запитання

1. Перелічіть основні механізми поляризації, вкажіть їхні головні особ-ливості. Наведіть приклади діелектриків з різними механізмами поляризації.

2. Поясніть залежність діелектричної проникності твердих діелектриків від температури і частоти.

3. Наведіть приклади залежності діелектричної проникності рідких діелек-триків від зовнішніх факторів.

4. Викладіть метод визначення температурного коефіцієнта діелектричної проникності, наведіть приклади його розрахунку.

5. Поясніть розходження між полярними і неполярними діелектриками.

6. Викладіть методи визначення відносної діелектричної проникності сумі-ші, що містить два чи більше діелектриків, які не вступають один з одним у хімічні сполуки.

7. Наведіть класифікацію діелектриків за видами поляризації.

За своїм призначенням електроізоляційні матеріали не повинні пропускати електричний струм. Однак поляризаційні процеси зсуву зв'язаних зарядів у речовині обумовлюють появу поляризаційних струмів, чи струмів зсуву в діелектрику. Вони протікають до моменту встановлення рівноважного стану. При електронній і іонній поляризаціях ці струми протікають практично миттєво і приладами, як правило, не фіксуються.

Струми зсуву, обумовлені різними видами релаксаційних поляризацій, називають абсорбційними струмами.

При постійній напрузі абсорбційні струми спостерігаються тільки в період включення і вимикання напруги. Під впливом змінної напруги ці струми про-тікають весь час до моменту відключення напруги.

З огляду на те, що в технічних діелектриках є вільні заряди, здатні пере-міщуватися під дією електричного поля крім абсорбційних струмів протікає також струм наскрізної електропровідності. Загальний струм у діелектрику можна представити у вигляді суми наскрізного й абсорбційного струмів. Цей струм називається струмом витоку. Залежність струму витоку через діелектрик від часу показана на рис.2.1.

I

i_абс

i_{ск t}

Рис.2.1–Залежність величини струму витоку через діелектрик від часу

Тривала робота твердих і рідких діелектриків може привести як до збіль-шення, так і до зменшення наскрізного струму. Зменшення наскрізного струму пояснюється тим, що електропровідність була обумовлена носіями зарядів, що містяться в домішках і з часом відбулося електричне очищення зразка. Збіль-шення струму зв'язано з протіканням у діелектрику необоротних процесів старіння речовини під напругою й участю в електропровідності зарядів, що є структурними елементами самої речовини.

Електропровідність діелектриків пояснюється наявністю в них вільних, тобто не зв'язаних з визначеними молекулами і здатних переміщуватися під дією електричного поля іонів, моліонів, електронів чи дірок.

Для багатьох електроізоляційних матеріалів характерна іонна електропро-відність, пов'язана з переносом іонів, тобто з явищем електролізу. У ряді ви-падків електролізу піддається основна речовина діелектрика. Однак мають місце випадки ( в основному для органічних діелектриків), коли молекули ос-новної речовини діелектрика не мають здатності піддаватися дисоціації, але іонна електропровідність виникає завдяки присутності неминучих забруднень – води, солей, кислот, лугів та ін. Навіть незначний вміст домішок помітно впливає на провідність діелектриків.

У діелектриків з іонним характером електропровідності дотримується за-кон Фарадея: кількість речовини, що виділилася при електролізі, пропорційна кількості пройшовшої через речовину електрики.

Моліонна електропровідність спостерігається в колоїдних системах, що представляють тісну суміш двох фаз, причому одна фаза (дисперсна) у виді дрібних часток рівномірно зважена в іншій (дисперсному середовищі). З ко-лоїдних систем в електроізоляційній техніці найбільше часто зустрічаються емульсії (обидві фази рідини) і суспензії ( дисперсна фаза – тверда речовина, дисперсне середовище – рідина). Стабільність колоїдних систем пов"язана з наявністю на поверхні часток дисперсної фази електричних зарядів. При впливі на колоїдну систему електричного поля частки починають рухатися, що про-являється як явище електрофорезу. При електрофорезі на відміну від елек-тролізу, не спостерігається утворення нових речовин, а тільки змінюється відносна концентрація дисперсної фази в різних частинах об"єму системи.

Молионна електропровідність спостерігається в рідких лаках і компаундах, у зволожених оліях і т.д.

У деяких діелектриках спостерігається електронна електропровідність.Так, рутил TiО₂ , ряд титанатів BaTiО_3, CaTiО₃та ін. виявляють електронний ха-рактер електропровідності. У сильних електричних полях можлива інжекція зарядів (електронів, дірок) у діелектрик з металевих електродів, а також утво-рення іонів і електронів у результаті ударної іонізації.

Провідність діелектрика можна визначити за формулою

G_из= ( I_ут + I_абс) / U, (2.1)

де I_ут– струм витоку;

I_абс– сума струмів, викликаних уповільненими механізмами поляризації,

U - прикладена постійна напруга.

Для твердих діелектриків розрізняють об'ємну провідність ізоляції G_v,чисельно визначальну провідность через товщину матеріалу, і поверхневу провідність G_s, що характеризує наявність шару підвищеної електропровід-ності на поверхні розділу твердої ізоляції з навколишнім газоподібним чи рідким середовищем. Цей шар утворюється внаслідок неминучих забруднень, зволоження і т.д. Відповідно вводяться поняття об'ємного струму витоку I_vі поверхневого струму витоку I_s.

Для порівняльної оцінки об'ємної і поверхневої провідності різних мате-ріалів користаються значеннями питомого об'ємного опору ρ_v і питомого поверхневого опору ρ_s.

У системі СІ питомий об'ємний опір чисельно дорівнює опору куба з реб-ром в один метр, вирізаного з досліджуваного матеріалу, якщо струм прохо-дить через дві протилежні грані цього куба. Розмірність цього опору Ом*м.

Для плоского зразка з постійним поперечним перерізом, вміщеного в одно-

рідне поле, питомий об'ємний опір визначається за формулою

, (2.2)

де R- об'ємний опір, Ом; S – площа електрода, м²; h – товщина зразка, м.

Значення ρ_vдля порівняно низькоякісних діелектриків (деревина, папір, асбестоцемент і т.д.) знаходиться в межах 10⁶-10⁸ Ом м. Для таких матеріалів як полістирол, поліетилен і т.д. значення ρ_v складає 10¹⁴-10¹⁶Ом м, у неіоні-зованих газів значення ρ_vще вище.

Питомий поверхневий опір ρ_S чисельно дорівнює опору квадрата (будь-яких розмірів), думкою виділеного на поверхні матеріалу, якщо струм прохо-дить через дві його протилежні:

ρ_S= , (2.3)

де R_S – поверхневий опір зразка матеріалу між паралельно розташовани-ми електродами, Ом; d-ширина електрода, м; l - відстань між електродами, м.

Розмірність питомого поверхневого опору - Ом.

Використовуючи значення питомого об'ємного і поверхневого опорів, можна визначити питому об"ємну провідність = 1/ ρ_vі відповідно питому поверхневу провідність = 1/ρ_S.

Повна провідність твердого зразка діелектрика дорівнює сумі об'ємної і поверхневої провідностей.

Розглянемо задачу: дві протилежні грані куба з ребром а = 10мм з діелек-тричного матеріалу з питомим об'ємним опором і питомим поверхневим опором покриті металевими електродами. Визначити струм, який протікає через ці грані при постійній напрузі U = 2 кв.

Читайте також:

1. Види діелектриків. Застосування твердих діелектриків в енергетиці.
2. Вплив концентрації електроліту на електропровідність
3. Гігроскопічність діелектриків.
4. Діелектрики в електричному полі. Поляризація діелектриків
5. Електропровідність газів
6. Електропровідність газоподібних діелектриків
7. Електропровідність електролітів. Питома, еквівалентна і загальна.
8. Електропровідність ізоляції
9. Електропровідність металів
10. Електропровідність металів
11. Електропровідність металів і напівпровідників

Переглядів: 3396