Merný objem a povrchový odpor pevných dielektrík

Vyšetrenie pevnej vzorky dielektrikum, je možné rozlíšiť dve zásadne možné dráhy toku elektrického prúdu: po povrchu daného dielektrika a cez jeho objem. Z tohto hľadiska je možné vyhodnotiť schopnosť dielektrika viesť elektrický prúd v týchto smeroch pomocou pojmov povrchový a objemový odpor.

Hromadná odolnosť Je to odpor, ktorý dielektrikum vykazuje, keď jeho objemom preteká jednosmerný prúd.

Povrchová odolnosť — Toto je odpor, ktorý dielektrikum vykazuje, keď cez jeho povrch preteká jednosmerný prúd. Povrchový a objemový odpor sa určuje experimentálne.

Hodnota merného objemového odporu dielektrika sa číselne rovná odporu kocky vyrobenej z tohto dielektrika, ktorej hrana je dlhá 1 meter za predpokladu, že cez jej dve protiľahlé strany preteká jednosmerný prúd.

Aby experimentátor zmeral objemový odpor dielektrika, prilepil kovové elektródy na opačné strany vzorky kubického dielektrika.

Plocha elektród sa rovná S a hrúbka vzorky sa odoberie h. V experimente sú elektródy inštalované vo vnútri ochranných kovových krúžkov, ktoré sú nevyhnutne uzemnené, aby sa eliminoval vplyv povrchových prúdov na presnosť meraní.

Keď sú elektródy a ochranné krúžky nainštalované v súlade so všetkými vhodnými experimentálnymi podmienkami, na elektródy sa privedie konštantné napätie U z kalibrovaného zdroja konštantného napätia a udržiava sa 3 minúty, takže procesy polarizácie vo vzorke dielektrika sú určite dokončené.

Potom bez odpojenia zdroja jednosmerného napätia zmerajte napätie a dopredný prúd pomocou voltmetra a mikroampérmetra. Objemový odpor vzorky dielektrika sa potom vypočíta pomocou nasledujúceho vzorca:

Objemový odpor sa meria v ohmoch.

Keďže plocha elektród je známa, rovná sa S, známa je aj hrúbka dielektrika, rovná sa h a práve bol zmeraný objemový odpor Rv, teraz môžete nájsť objemový odpor dielektrikum (merané v Ohm * m) pomocou nasledujúceho vzorca:

Ak chcete nájsť povrchový odpor dielektrika, najprv nájdite povrchový odpor konkrétnej vzorky. Na tento účel sa na vzorku prilepia dve kovové elektródy dĺžky l vo vzdialenosti d medzi nimi.

Na pripojené elektródy sa potom aplikuje konštantné napätie U zo zdroja konštantného napätia, ktoré sa udržiava 3 minúty, aby sa polarizačné procesy vo vzorke pravdepodobne skončili, a napätie sa meria voltmetrom a prúd sa meria ampérmetrom. .

Nakoniec sa povrchový odpor v ohmoch vypočíta podľa vzorca:

Teraz, aby sme našli špecifický povrchový odpor dielektrika, je potrebné vychádzať zo skutočnosti, že sa číselne rovná povrchovému odporu štvorcového povrchu daného materiálu, ak prúd preteká medzi elektródami namontovanými na stranách toto námestie. Potom sa špecifický povrchový odpor bude rovnať:

Povrchový odpor sa meria v ohmoch.

Špecifický povrchový odpor dielektrika je charakteristikou dielektrického materiálu a závisí od chemického zloženia dielektrika, jeho aktuálnej teploty, vlhkosti a napätia aplikovaného na jeho povrch.

Obrovskú úlohu zohráva suchosť povrchu dielektrika. Najtenšia vrstva vody na povrchu vzorky postačuje na preukázanie značnej vodivosti, ktorá bude závisieť od hrúbky tejto vrstvy.

Povrchová vodivosť je spôsobená najmä prítomnosťou nečistôt, defektov a vlhkosti na povrchu dielektrika. Porézne a polárne dielektriká sú náchylnejšie na vlhkosť ako iné. Špecifický povrchový odpor takýchto materiálov súvisí s hodnotou tvrdosti a kontaktným uhlom dielektrického zmáčania.

Nižšie je uvedená tabuľka, z ktorej je zrejmé, že tvrdšie dielektriká s menším kontaktným uhlom majú v mokrom stave nižší špecifický povrchový odpor. Z tohto hľadiska sa dielektriká delia na hydrofóbne a hydrofilné.

Nepolárne dielektriká sú hydrofóbne a nezmáčajú sa vodou, keď je povrch čistý. Z tohto dôvodu, aj keď je takéto dielektrikum umiestnené vo vlhkom prostredí, jeho povrchový odpor sa prakticky nezmení.

Polárne a väčšina iónových dielektrík sú hydrofilné a majú zmáčavosť. Ak je hydrofilné dielektrikum umiestnené vo vlhkom prostredí, jeho povrchový odpor sa zníži. Na mokrom povrchu sa ľahko prichytia rôzne nečistoty, čo môže prispieť aj k zníženiu odolnosti povrchu.

Existujú aj intermediárne dielektriká, medzi ktoré patria slabo polárne materiály, ako je lavsan.

Ak sa mokrá izolácia zahrieva, jej povrchový odpor môže začať stúpať so stúpajúcou teplotou. Keď je izolácia suchá, odpor sa môže znížiť. Nízke teploty prispievajú k zvýšeniu povrchového odporu dielektrika vo vysušenom stave o 6-7 rádov v porovnaní s rovnakým materiálom, len vlhkým.

Na zvýšenie povrchového odporu dielektrika sa uchyľujú k rôznym technologickým metódam. Vzorka sa môže napríklad premyť v rozpúšťadle alebo vo vriacej destilovanej vode, v závislosti od typu dielektrika, alebo zahriať na dostatočne vysokú teplotu, pokryť lakom odolným voči vlhkosti, glazúrou, umiestniť do ochranného obalu, puzdra, atď. .