Volumul specific și rezistența de suprafață a dielectricilor solizi

Examinarea unei probe solide dielectric, este posibil să se distingă două căi fundamental posibile pentru fluxul de curent electric: pe suprafața unui dielectric dat și prin volumul său. Din acest punct de vedere, este posibil să se evalueze capacitatea dielectricului de a conduce curentul electric în aceste direcții, folosind conceptele de rezistență de suprafață și volum.

Rezistență în vrac Este rezistența pe care o prezintă un dielectric atunci când un curent continuu trece prin volumul său.

Rezistenta la suprafata — Aceasta este rezistența pe care o prezintă un dielectric atunci când un curent continuu curge pe suprafața sa. Rezistivitatea de suprafață și în vrac sunt determinate experimental.

Valoarea rezistivității volumetrice specifice a unui dielectric este numeric egală cu rezistența unui cub format din acel dielectric, a cărui margine are lungimea de 1 metru, cu condiția ca un curent continuu să circule prin cele două laturi opuse ale acestuia.

Dorind să măsoare rezistența în vrac a unui dielectric, experimentatorul lipește electrozi metalici pe părțile opuse ale unei probe dielectrice cubice.

Aria electrozilor este luată egală cu S și grosimea probei este luată h. În experiment, electrozii sunt instalați în interiorul inelelor metalice de protecție, care sunt neapărat împământate pentru a elimina influența curenților de suprafață asupra preciziei măsurătorilor.

Când electrozii și inelele de protecție sunt instalate în conformitate cu toate condițiile experimentale adecvate, electrozilor se aplică o tensiune constantă U de la o sursă de tensiune constantă calibrată și se menține timp de 3 minute, astfel încât procesele de polarizare din proba dielectrică să fie cu siguranță finalizate.

Apoi, fără a deconecta sursa de tensiune DC, măsurați tensiunea și curentul direct folosind un voltmetru și un microampermetru. Rezistivitatea volumului probei dielectrice este apoi calculată folosind următoarea formulă:

Rezistența de volum este măsurată în ohmi.

Deoarece aria electrozilor este cunoscută, este egală cu S, este cunoscută și grosimea dielectricului, este egală cu h și tocmai a fost măsurată rezistența de volum Rv, acum puteți găsi rezistivitatea de volum a dielectricul (măsurat în Ohm * m), folosind următoarea formulă:

Pentru a găsi rezistivitatea de suprafață a unui dielectric, mai întâi găsiți rezistivitatea de suprafață a unei anumite probe. În acest scop, doi electrozi metalici de lungime l sunt lipiți de probă la distanța d între ei.

O tensiune constantă U de la o sursă de tensiune constantă este apoi aplicată electrozilor legați, care este menținută timp de 3 minute, astfel încât procesele de polarizare din probă să se încheie, iar tensiunea este măsurată cu un voltmetru și curentul cu un ampermetru. .

În cele din urmă, rezistența suprafeței în ohmi este calculată folosind formula:

Acum, pentru a găsi rezistența de suprafață specifică a unui dielectric, este necesar să se pornească de la faptul că este numeric egală cu rezistența de suprafață a suprafeței pătrate a unui material dat, dacă curentul curge între electrozii montați pe laturile lui. acest pătrat. Atunci rezistența specifică a suprafeței va fi egală cu:

Rezistența de suprafață se măsoară în ohmi.

Rezistența specifică a suprafeței unui dielectric este o caracteristică a unui material dielectric și depinde de compoziția chimică a dielectricului, de temperatura curentă, de umiditate și de tensiunea aplicată pe suprafața acestuia.

Uscarea suprafeței dielectrice joacă un rol important. Cel mai subțire strat de apă de pe suprafața probei este suficient pentru a prezenta o conductivitate apreciabilă, care va depinde de grosimea acestui strat.

Conductivitatea suprafeței se datorează în principal prezenței impurităților, defectelor și umidității pe suprafața dielectricului. Dielectricii porosi și polari sunt mai sensibili la umiditate decât alții. Rezistența de suprafață specifică a unor astfel de materiale este legată de valoarea durității și unghiul de contact de umezire dielectrică.

Mai jos este un tabel din care este evident că dielectricii mai tari cu un unghi de contact mai mic au o rezistivitate specifică mai mică a suprafeței în stare umedă. Din acest punct de vedere, dielectricii sunt împărțiți în hidrofobi și hidrofili.

Dielectricii nepolari sunt hidrofobi și nu se udă cu apă când suprafața este curată. Din acest motiv, chiar dacă un astfel de dielectric este plasat într-un mediu umed, rezistența sa de suprafață practic nu se va modifica.

Dielectricii polari și cei mai ionici sunt hidrofili și au umiditate. Dacă un dielectric hidrofil este plasat într-un mediu umed, rezistența sa de suprafață va scădea. Diferiți contaminanți vor adera cu ușurință la suprafața umedă, ceea ce poate contribui și la reducerea rezistenței suprafeței.

Există și dielectrici intermediari, acestea includ materiale slab polare, cum ar fi lavsanul.

Dacă izolația umedă este încălzită, rezistența la suprafață poate începe să crească pe măsură ce temperatura crește. Când izolația este uscată, rezistența poate scădea. Temperaturile scăzute contribuie la creșterea rezistenței de suprafață a dielectricului în stare uscată cu 6-7 ordine de mărime, față de același material, doar umed.

Pentru a crește rezistența de suprafață a dielectricului, ei recurg la diverse metode tehnologice. De exemplu, proba poate fi spălată într-un solvent sau în apă distilată clocotită, în funcție de tipul de dielectric, sau încălzită la o temperatură suficient de ridicată, acoperită cu un lac rezistent la umiditate, glazură, plasată într-o carcasă de protecție, carcasă, etc. .