Электропроводность твердых диэлектриков. - раздел Энергетика, Диэлектрические материалы В Большинстве Случаев Электропроводность Диэлектриков Ионная, Реже — Электро...
В большинстве случаев электропроводность диэлектриков ионная, реже — электронная. Сопротивление диэлектрика, заключенного между двумя электродами, при постоянном напряжении, т. е. сопротивление изоляции Rиз, можно вычислить по формуле
(2.46)
В твердых изоляционных материалах различают объемную электропроводность и поверхностную электропроводность . Для сравнительной оценки объемной и поверхностной электропроводности разных материаловиспользуют также удельное объемное сопротивление rv и удельное поверхностное сопротивление rs .
Удельное объемное сопротивление rv численно равно сопротивлению куба с ребром в 1 м, мысленно вырезанного из исследуемого материала, если ток проходит через две противоположные грани этого куба; rv выражается в Ом-м.
В случае плоского образца материала при однородном поле удельное объемное сопротивление рассчитывают по формуле
, (2.47)
где R — объемное сопротивление, Ом; S—площадь электрода, м2; h—толщина образца, м.
Удельное поверхностное сопротивление rs численно равно сопротивлению квадрата (любых размеров), мысленно выделенного на поверхности материала, если ток проходит через две противоположные стороны этого квадрата; измеряется в омах. Удельное поверхностное сопротивление
, (2.48)
где Rs—поверхностное сопротивление образца материала между параллельно поставленными электродами шириной d, отстоящими друг от друга на расстоянии l. (рис. 2.20) По удельному объемному сопротивлению можно определить удельную объемную проводимость g=1/rv [См • м-1] и соответственно удельную поверхностную проводимостьg=1/rS[См].
Полная проводимость твердого диэлектрика, соответствующая его сопротивлению Rиз, складывается из объемной и поверхностной проводимостей. Соответственно, полное сопротивление твердого диэлектрика, измеряемое в Омах, складывается из параллельно включенного объемного и поверхностного сопротивления, определяемого по формуле
(2.49)
Произведение, состоящее из сопротивления изоляции диэлектрика конденсатора на его емкость, называют постоянной времени конденсатора:
tО = Rиз, с . (2.50)
Физическая сущность объемной электропроводности твердых диэлектриков.Электропроводность твердых тел обуславливается как перемещением ионов самого диэлектрика, так и ионов случайных примесей, а у некоторых материалов может быть вызвана наличием свободных электронов.
Вид электропроводности устанавливают экспериментально, используя закон Фарадея. Ионная электропроводность сопровождается переносом вещества на электроды. При электронной электропроводности это явление не наблюдается.
В твердых диэлектриках ионного строения электропроводность обусловлена главным образом перемещением ионов, которые вырываются из решетки под влиянием флюктуаций теплового движения. При низких температурах передвигаются слабо закрепленные ионы, в частности ионы примесей. При высоких температурах двигаются ионы кристаллической решетки.
В диэлектриках с атомными или молекулярными решетками электропроводность зависит от наличия примесей. В каждом частном случае при решении вопроса о механизме электропроводности используют данные об энергии активации носителей зарядов.
Собственная электропроводность твердых тел и изменение ее в зависимости от температуры определяются структурой вещества и его составом. В телах кристаллического строения с ионными решетками электропроводность связана с валентностью ионов. Кристаллы с одновалентными ионами имеют большую удельную проводимость, чем кристаллы с многовалентными ионами.
В анизотропных кристаллах удельная проводимость неодинакова по разным его осям. Например, в кварце удельная проводимость в направлении, параллельном главной оси, приблизительно в 1 000 раз больше, чем в направлении, перпендикулярном этой оси.
Величина удельной проводимости аморфных тел связана, прежде всего, с их составом. Высокомолекулярные органические полимеры имеют удельную проводимость, которая зависит в значительной степени от ряда факторов: от химического состава и наличия примесей; от степени полимеризации. Органические неполярные аморфные диэлектрики, как, например, полистирол, отличаются очень малой удельной проводимостью.
Большую группу аморфных тел составляют неорганические стекла. Удельная проводимость стекол зависит главным образом от химического состава; это дает возможность в ряде случаев получать заранее заданную величину удельной проводимости.
У твердых пористых диэлектриков при наличии в них влаги, даже в очень малых количествах, значительно увеличивается удельная проводимость.
Физические процессы в диэлектриках... Основные понятия...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Электропроводность твердых диэлектриков.
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Поляризация сегнетоэлектриков
Сегнетоэлектриками называют вещества, имеющие спонтанную поляризацию, направление которой может быть изменено с по
Пьезоэлектрический эффект
Пьезоэлектриками называют диэлектрики, которые имеют сильный прямой и обратный пьезоэлектрический эффекты.
Прямым пьезоэлектрическим эффектом называют явление поляризации под влияни
Электретное состояние в диэлектриках
Электретом называют тело из диэлектрика, длительно сохраняющее поляризацию и создающее в окружающем его пространстве электрическое поле, т. е. электрет является формальным аналогом постоянного маг
Диэлектрические потери
Под диэлектрическими потерями понимают электрическую мощность, затрачиваемую на нагрев диэлектрика, находящегося в электрическом поле. Диэлектрические потери обусловлены сквозным током
Виды диэлектрических потерь.
Диэлектрические потери могут быть вызваны следующими основными причинами: сквозной электропроводностью, релаксационной поляризацией, ударной ионизацией, а также явлениями резонанса.
Пот
Пробой диэлектриков
Любой диэлектрик может быть использован только при напряженностях поля, не превышающих некоторого предельного значения. Если напряженность поля превысит некоторое критическое значен
Пробой твердых диэлектриков
Физическая природа пробоя твердых диэлектриков весьма различна. Различают несколько видов пробоя: электрический пробой макроскопически однородных диэлектриков, электрический пробой неоднородных
Пробой газообразных диэлектриков
Особенности пробоя газов рассмотрим на примере воздуха, как важнейшего газообразного диэлектрика.
Механизм пробоя газа.Пробой газа является следствием разв
Пробой жидких диэлектриков
Жидкие диэлектрики имеют значительно большее значение электрической прочности, чем газы. Наличие в жидкости примесей (например, газы, влага, механические частицы) значительно снижает пробивное напр
Полимеризационные синтетические полимеры.
Полимерные углеводороды.К ним относят полистирол, полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид и др.
Полистирол – твердый прозрачный материал. Он является неполя
Поликонденсационные синтетические полимеры
Из этой группы высокомолекулярных соединений в качестве электроизоляционных материалов наиболее широкое применение получили полиэфирные, кремнийорганические, эпоксидные, фенолоформа
Компаунды
Компаунды–это электроизоляционные материалы, состоящие из смеси различных смол, битумов, масел и др. В момент применения компаунды представляют собой жидкости, которые посте
Слоистые пластики и фольгированные материалы
Слоистые пластики являются одной из разновидностей пластмасс, где связующим веществом служит полимер, а наполнителем — листовые волокнистые материалы. Из слоистых пластиков
Пленочные электроизоляционные материалы
Эти материалы представляют собой тонкие пленки, изготовленные различными способами в зависимости от исходного полимера. Для повышения механической прочности пленки применяют тот ил
Волокнистые электроизоляционные материалы
Волокнистые материалы состоят из отдельных тонких, обычно гибких волокон, отличающихся большой величиной отношения длины к толщине. Их можно разделить на природные и синтетические.
К п
Ситаллы
Ситаллы — это стеклокристаллические материалы, получаемые с помощью специальной термообработки стекла, приводящей к его частичной кристаллизации. При изготовлении ситаллов в стекломассу кро
Оксидные электроизоляционные пленки
В качестве неорганического электроизоляционного материала в электролитических конденсаторах и элементах интегральных схем, а также для изоляции алюминиевых проводов и лент нашли широкое применение
Керамические электроизоляционные материалы
Керамика–твердый плотный материал, получаемый спеканием неорганических солей с минералами и оксидами металлов.
Керамические материалы представляют собой многофазную
Слюда и материалы на ее основе
Слюда представляет собой природный минерал с кристаллической структурой, который легко расщепляется по плоскостям спайности на пластинки толщиной до 5 мкм. Известно более 30 разно
АКТИВНЫЕ ДИЭЛЕКТРИКИ
Активными диэлектриками называют такие диэлектрики, свойствами которых можно управлять с помощью внешних факторов и использовать эти факторы для создания функциональ
Активные элементы оптических квантовых генераторов
Рубин — это так называемый драгоценный камень красного или розового цвета, очень твердый, тугоплавкий, химически инертный, с высокими оптическими свойствами (показателем преломлени
Электреты
В качестве электретных материалов могут быть использованы как органические, так и неорганические диэлектрики.
Электреты из органических материалов можно условно разбит
Жидкие кристаллы
Жидкими кристаллами называют такие вещества, которые находятся в мезоморфном (промежуточном) состоянии между изотропной жидкостью и твердым кристаллическим телом. Для них хар
Использование пассивных диэлектриков в конденсаторах
В основу классификации конденсаторов положено распределение их на группы согласно типу использованного диэлектрика и по его конструкционным особенностям. Классификация конденсаторов приведена на ри
Параметры конденсаторов
1. Номинальная емкость – это емкость, какую должен иметь конденсатор согласно документации. Значение номинальной емкости устанавливается в соответствии со специальными рядами: Е3, Е6, Е12, Е24, Е48
Система условных обозначений конденсаторов
Обозначение конденсаторов содержит три элемента.
Первый элемент (одна или две буквы) обозначает подкласс конденсатора:
К - постоянная емкость; КТ - подстроечный;
КП - пер
Маркировка конденсаторов
Маркировка конденсаторов может быть буквенно-цифровой, которая включает в себя условное обозначение конденсатора (его тип), номинальное напряжение, емкость, отклонение от номинальной емкости, групп
(2.46)
В случае плоского образца материала при однородном поле удельное объемное сопротивление рассчитывают по формуле
, (2.47)
, (2.48)
(2.49)
Новости и инфо для студентов