Specifik volumen og overflademodstand af faste dielektrika

Undersøgelse af en fast prøve dielektrisk, er det muligt at skelne mellem to grundlæggende mulige veje for strømmen af ​​elektrisk strøm: over overfladen af ​​et givet dielektrikum og gennem dets volumen. Fra dette synspunkt er det muligt at evaluere dielektrikets evne til at lede elektrisk strøm i disse retninger ved at bruge begreberne overflade- og volumenmodstand.

Bulk modstand Det er den modstand, som et dielektrikum udviser, når en jævnstrøm løber gennem dets volumen.

Overflademodstand — Dette er den modstand, som et dielektrikum udviser, når der løber en jævnstrøm hen over dets overflade. Overflade- og bulk-resistivitet bestemmes eksperimentelt.

Værdien af ​​den specifikke volumenresistivitet af et dielektrikum er numerisk lig med modstanden af ​​en terning lavet af det dielektrikum, hvis kant er 1 meter lang, forudsat at der løber en jævnstrøm gennem dets to modsatte sider.

Eksperimentatoren ønsker at måle bulkmodstanden af ​​et dielektrikum, og sætter metalelektroder fast på modsatte sider af en kubisk dielektrisk prøve.

Arealet af elektroderne tages lig med S, og prøvens tykkelse tages h. I eksperimentet er elektroderne installeret inde i beskyttende metalringe, som nødvendigvis er jordet for at eliminere påvirkningen af ​​overfladestrømme på målingernes nøjagtighed.

Når elektroderne og beskyttelsesringene er installeret i overensstemmelse med alle passende eksperimentelle forhold, påføres en konstant spænding U til elektroderne fra en kalibreret konstant spændingskilde og holdes i 3 minutter, så polarisationsprocesserne i den dielektriske prøve er helt sikkert afsluttet.

Derefter, uden at afbryde DC-spændingskilden, måles spændingen og fremstrømmen ved hjælp af et voltmeter og et mikroamperemeter. Volumenresistiviteten af ​​den dielektriske prøve beregnes derefter ved hjælp af følgende formel:

Volumenmodstanden måles i ohm.

Da arealet af elektroderne er kendt, det er lig med S, tykkelsen af ​​dielektrikumet er også kendt, det er lig med h, og volumenmodstanden Rv lige er blevet målt, kan du nu finde volumenmodstanden på dielektrikumet (målt i Ohm * m), ved hjælp af følgende formel:

For at finde overfladeresistiviteten af ​​et dielektrikum skal du først finde overfladeresistiviteten af ​​en specifik prøve. Til dette formål limes to metalelektroder med længden l til prøven i en afstand d mellem dem.

En konstant spænding U fra en konstant spændingskilde påføres derefter de bundne elektroder, som bibeholdes i 3 minutter, så polarisationsprocesserne i prøven sandsynligvis slutter, og spændingen måles med et voltmeter og strømmen med et amperemeter .

Til sidst beregnes overflademodstanden i ohm ved hjælp af formlen:

For nu at finde den specifikke overflademodstand for et dielektrikum er det nødvendigt at gå ud fra, at den er numerisk lig med overflademodstanden på den kvadratiske overflade af et givet materiale, hvis strømmen løber mellem elektroderne monteret på siderne af denne plads. Så vil den specifikke overflademodstand være lig med:

Overflademodstand måles i ohm.

Den specifikke overflademodstand af et dielektrikum er en karakteristik af et dielektrisk materiale og afhænger af den kemiske sammensætning af dielektrikumet, dets aktuelle temperatur, fugtighed og den spænding, der påføres dets overflade.

Tørheden af ​​den dielektriske overflade spiller en stor rolle. Det tyndeste lag vand på overfladen af ​​prøven er tilstrækkeligt til at vise en mærkbar ledningsevne, hvilket vil afhænge af tykkelsen af ​​dette lag.

Overfladeledningsevne skyldes hovedsageligt tilstedeværelsen af ​​urenheder, defekter og fugt på overfladen af ​​dielektrikumet. Porøse og polære dielektrika er mere modtagelige for fugt end andre. Den specifikke overflademodstand af sådanne materialer er relateret til hårdhedsværdien og den dielektriske befugtningskontaktvinkel.

Nedenfor er en tabel, hvorfra det fremgår, at hårdere dielektrika med en mindre kontaktvinkel har en lavere specifik overfladeresistivitet i våd tilstand. Fra dette synspunkt er dielektrikum opdelt i hydrofob og hydrofil.

Ikke-polære dielektriske stoffer er hydrofobe og bliver ikke våde med vand, når overfladen er ren. Af denne grund, selvom et sådant dielektrikum placeres i et fugtigt miljø, vil dets overflademodstand praktisk talt ikke ændre sig.

Polære og de fleste ioniske dielektrika er hydrofile og har fugtbarhed. Hvis et hydrofilt dielektrikum placeres i et vådt miljø, vil dets overflademodstand falde. Forskellige forureninger vil let klæbe til den våde overflade, hvilket også kan bidrage til at reducere overflademodstanden.

Der er også mellemdielektriske stoffer, disse omfatter svagt polære materialer såsom lavsan.

Hvis våd isolering opvarmes, kan dens overflademodstand begynde at stige, når temperaturen stiger. Når isoleringen er tør, kan modstanden falde. Lave temperaturer bidrager til en stigning i overflademodstanden af ​​dielektrikumet i tørret tilstand med 6-7 størrelsesordener sammenlignet med det samme materiale, kun vådt.

For at øge dielektrikumets overflademodstand tyer de til forskellige teknologiske metoder. For eksempel kan prøven vaskes i et opløsningsmiddel eller i kogende destilleret vand, afhængigt af typen af ​​dielektrikum, eller opvarmes til en tilstrækkelig høj temperatur, dækket med en fugtbestandig lak, glasur, anbragt i en beskyttende skal, etui, etc. .