Szilárd dielektrikumok fajlagos térfogata és felületi ellenállása
Szilárd minta vizsgálata dielektromos, az elektromos áram áramlásának két alapvetően lehetséges útja különböztethető meg: egy adott dielektrikum felületén és térfogatán keresztül. Ebből a szempontból a felületi és térfogati ellenállás fogalmával értékelhető a dielektrikum azon képessége, hogy ezekben az irányokban elektromos áramot vezet.
Tömegállóság Ez az az ellenállás, amelyet egy dielektrikum mutat, amikor egyenáram folyik át a térfogatán.
Felületi ellenállás - Ez az az ellenállás, amelyet egy dielektrikum mutat, amikor egyenáram folyik a felületén. A felületi és térfogati ellenállást kísérletileg határozzuk meg.
Egy dielektrikum fajlagos térfogati ellenállásának értéke számszerűen megegyezik az ebből a dielektrikumból készült kocka ellenállásával, amelynek éle 1 méter, feltéve, hogy két ellentétes oldalán egyenáram folyik át.
Egy dielektrikum tömegellenállását meg akarva mérni, a kísérletvezető fémelektródákat ragaszt egy köbös dielektrikum minta ellentétes oldalára.
Az elektródák területét egyenlőnek tekintjük S-vel, és a minta vastagságát h. A kísérlet során az elektródákat védő fémgyűrűkbe szerelték fel, amelyek szükségszerűen földelve vannak, hogy kiküszöböljék a felületi áramok hatását a mérések pontosságára.
Amikor az elektródákat és a védőgyűrűket minden megfelelő kísérleti körülménynek megfelelően felszerelik, egy kalibrált állandó feszültségforrásról állandó U feszültséget kapcsolunk az elektródákra, és 3 percig tartjuk, így a polarizációs folyamatok a dielektromos mintában biztosan befejeződnek.
Ezután a DC feszültségforrás leválasztása nélkül mérje meg a feszültséget és az előremenő áramot egy voltmérővel és egy mikroampermérővel. A dielektromos minta térfogat-ellenállását a következő képlettel számítjuk ki:
A térfogati ellenállást ohmban mérik.
Mivel az elektródák területe ismert, egyenlő S-vel, ismert a dielektrikum vastagsága is, egyenlő h-val, és az Rv térfogati ellenállást most mérték, így most megtalálhatja a térfogati ellenállását a dielektrikum (Ohm * m-ben mérve), a következő képlet szerint:
Egy dielektrikum felületi ellenállásának meghatározásához először keresse meg egy adott minta felületi ellenállását. Ebből a célból két l hosszúságú fémelektródát ragasztunk a mintára d távolságra.
Ezután állandó feszültségű forrásból állandó U feszültséget kapcsolnak a kötött elektródákra, amelyet 3 percig fenntartanak, hogy a mintában a polarizációs folyamatok valószínűleg véget érjenek, és a feszültséget voltmérővel, az áramot pedig ampermérővel mérik. .
Végül a felületi ellenállást ohmban a következő képlet segítségével számítjuk ki:
Most egy dielektrikum fajlagos felületi ellenállásának meghatározásához abból kell kiindulni, hogy ez számszerűen egyenlő egy adott anyag négyzetes felületének felületi ellenállásával, ha az áram az oldalára szerelt elektródák között folyik. ezt a teret. Ekkor a fajlagos felületi ellenállás egyenlő lesz:
A felületi ellenállást ohmban mérik.
A dielektrikum fajlagos felületi ellenállása a dielektrikum anyagának jellemzője, és függ a dielektrikum kémiai összetételétől, aktuális hőmérsékletétől, páratartalmától és a felületére adott feszültségtől.
A dielektromos felület szárazsága óriási szerepet játszik. A minta felületén lévő legvékonyabb vízréteg elegendő ahhoz, hogy érezhető vezetőképességet mutasson, amely a réteg vastagságától függ.
A felületi vezetőképesség főként a dielektrikum felületén lévő szennyeződések, hibák és nedvesség jelenlétének köszönhető. A porózus és poláris dielektrikumok érzékenyebbek a nedvességre, mint mások. Az ilyen anyagok fajlagos felületi ellenállása a keménységi értékkel és a dielektromos nedvesítési érintkezési szöggel függ össze.
Az alábbiakban egy táblázat látható, amelyből kitűnik, hogy a kisebb érintkezési szögű keményebb dielektrikumok nedves állapotban kisebb fajlagos felületi ellenállással rendelkeznek. Ebből a szempontból a dielektrikumokat hidrofóbokra és hidrofilekre osztják.
A nem poláris dielektrikumok hidrofóbok, és nem nedvesednek át vízzel, ha a felület tiszta. Emiatt még akkor is, ha egy ilyen dielektrikum nedves környezetbe kerül, felületi ellenállása gyakorlatilag nem változik.
A poláris és a legtöbb ionos dielektrikum hidrofil és nedvesíthető. Ha egy hidrofil dielektrikum nedves környezetbe kerül, felületi ellenállása csökken. Különféle szennyeződések könnyen megtapadnak a nedves felületen, ami szintén hozzájárulhat a felületi ellenállás csökkenéséhez.
Vannak közbenső dielektrikumok is, ezek közé tartoznak a gyengén poláris anyagok, például a lavsan.
Ha a nedves szigetelést felmelegítjük, a felületi ellenállása a hőmérséklet emelkedésével növekedni kezd. Ha a szigetelés száraz, az ellenállás csökkenhet. Az alacsony hőmérséklet hozzájárul a dielektrikum felületi ellenállásának szárított állapotban 6-7 nagyságrenddel történő növekedéséhez, ugyanazon anyaghoz képest, csak nedves.
A dielektrikum felületi ellenállásának növelésére különféle technológiai módszereket alkalmaznak. Például a minta a dielektrikum típusától függően mosható oldószerben vagy forrásban lévő desztillált vízben, vagy kellően magas hőmérsékletre hevíthető, nedvességálló lakkal, mázzal letakarva, védőburkolatba, tokba helyezve, stb. .