Основні поняття

Розділ 2. Електропровідність діелектриків

Поляризаційні процеси зсуву зв'язаних зарядів в речовині до моменту встановлення рівноважного стану протікають в часі, створюючи поляризаційні струми або струми зсуву I_v в діелектриках. Струмі зсуву пружнозв`язанных зарядів при електронній і іонній поляризаціях настільки короткочасні, що їх зазвичай не удається зафіксувати приладом. Струми зсуви різних видів сповільненої поляризації, спостережувані біля великого числа технічних діелектриків, називають також струмами абсорбції, I_аб (на мал. 2- 1). При постійній напрузі струми абсорбції, міняючи свій напрям, протікають лише в моменти включення і виключення напруги; при змінній напрузі вони мають місце протягом всього часу знаходження матеріалу в електричному полі.

Наявність в технічних діелектриках невеликого числа вільних зарядів наводить до виникнення слабких по величині крізних струмів, I_ск на рис.2- 1 або струмах витоку, I_s. Таким чином, повний струму в діелектриці є сумою струмів зсуву і витоку.

І=І_v+І_s

Рис. 2.1 Залежність струму через діелектрик від часу

і_аб – струм абсорбції (поляризіції), і_ск-Крізний струм

На мал. 2- 1 показаний характер залежності струму через діелектрик від часу. Як видно з малюнка, після завершення процесів поляризації через діелектрик протікає лише крізний струм I_ск або струм витоку I_s.

Поляризаційні струми необхідно брати до уваги при вимірах провідності діелектриків з огляду на те, що при невеликій витримці зразка діелектрика під напругою, зазвичай реєструється не лише крізний струм, але і супроводжуючий його струм абсорбції, унаслідок чого може створитися неправильне уявлення про велику провідність. Провідність діелектрика при постійній напрузі визначається по крізному струму, що супроводжується виділенням і нейтралізацією зарядів на електродах. При змінній напрузі активна провідність визначається не лише крізним струмом, але і активними складовими поляризаційних струмів.

Особливістю електропровідності діелектриків в більшості випадків є її неелектронний (іонний) характер. Дійсний опір діелектрика Rèç, що визначає величину крізного струму, може бути обчислене за наступною формулою:

Де i – спостережуваний струм, U- прикладена напруга - сила струмів, викликаних сповільненими видами поляризації, І_ск - крізний струм.

Оскільки визначення поляризаційних струмів навіть сповільнених видів поляризації представляє деякі труднощі, опір діелектрика розраховують зазвичай як частное від ділення напруг и на струм, виміряний через одну хвилину після включення напруги і що приймається за крізний струм.

Для твердих електроізоляційних матеріалів необхідно розрізняти об'ємну і поверхневу електропровідність.

Для порівняльної оцінки різних матеріалів відносно їх об'ємної і поверхневої електропровідності користуються значеннями питомого об'ємного опору ρ_v і питомого поверхневого опору ρ_s.

У системі СІ питомий об'ємний опір ρ_v дорівнює опору куба з ребром в 1 м, в думках вирізаного з досліджуваного матеріалу, якщо струм проходить крізь куб, від одного нього грані до протилежної.

В разі плоского зразка матеріалу при однорідному полі питомий

об'ємний опір [Ом.м] розраховується по формулі

ρ_v=R_vS/h

Де R_v – Об’ємний опір зразка (Ом); S — площа прилягання електроду до зразка м²; h — товщина зразка – відстань між електродами, м.

З (2 - 2) величина об'ємного опору RV

RV=ρv·h / S

Питома об'ємна провідність ρ v вимірюється в См.м - 1.

Питомий поверхневий опір ñs дорівнює опору квадрата (будь-яких

розмірів), в думках виділеного на поверхні матеріалу, якщо струм проходить

через квадрат, від одного нього сторони до протилежної. Питомий

поверхневий опір ñs. [Ом] розраховується по формулі: