Ειδικός όγκος και επιφανειακή αντίσταση στερεών διηλεκτρικών

Εξέταση στερεού δείγματος διηλεκτρικός, είναι δυνατόν να διακρίνουμε δύο βασικά πιθανές διαδρομές για τη ροή του ηλεκτρικού ρεύματος: πάνω από την επιφάνεια ενός δεδομένου διηλεκτρικού και μέσω του όγκου του. Από αυτή την άποψη, είναι δυνατό να αξιολογηθεί η ικανότητα του διηλεκτρικού να διεξάγει ηλεκτρικό ρεύμα προς αυτές τις κατευθύνσεις, χρησιμοποιώντας τις έννοιες της αντίστασης επιφάνειας και όγκου.

Αντοχή σε όγκο Είναι η αντίσταση που παρουσιάζει ένα διηλεκτρικό όταν ένα συνεχές ρεύμα διαρρέει τον όγκο του.

Επιφανειακή αντίσταση — Αυτή είναι η αντίσταση που παρουσιάζει ένα διηλεκτρικό όταν ένα συνεχές ρεύμα ρέει στην επιφάνειά του. Η ειδική αντίσταση επιφάνειας και όγκου προσδιορίζονται πειραματικά.

Η τιμή της ειδικής αντίστασης όγκου ενός διηλεκτρικού είναι αριθμητικά ίση με την αντίσταση ενός κύβου που αποτελείται από αυτό το διηλεκτρικό, του οποίου η άκρη έχει μήκος 1 μέτρο, υπό την προϋπόθεση ότι ένα συνεχές ρεύμα ρέει από τις δύο απέναντι πλευρές του.

Θέλοντας να μετρήσει τη μαζική αντίσταση ενός διηλεκτρικού, ο πειραματιστής κολλά μεταλλικά ηλεκτρόδια στις αντίθετες πλευρές ενός κυβικού διηλεκτρικού δείγματος.

Η περιοχή των ηλεκτροδίων λαμβάνεται ίση με S και το πάχος του δείγματος λαμβάνεται h. Στο πείραμα, τα ηλεκτρόδια τοποθετούνται μέσα σε προστατευτικούς μεταλλικούς δακτυλίους, οι οποίοι είναι απαραίτητα γειωμένοι προκειμένου να εξαλειφθεί η επίδραση των επιφανειακών ρευμάτων στην ακρίβεια των μετρήσεων.

Όταν τα ηλεκτρόδια και οι προστατευτικοί δακτύλιοι εγκατασταθούν σύμφωνα με όλες τις κατάλληλες πειραματικές συνθήκες, εφαρμόζεται σταθερή τάση U στα ηλεκτρόδια από μια βαθμονομημένη πηγή σταθερής τάσης και διατηρείται για 3 λεπτά, έτσι ώστε να ολοκληρωθούν ασφαλώς οι διαδικασίες πόλωσης στο διηλεκτρικό δείγμα.

Στη συνέχεια, χωρίς να αποσυνδέσετε την πηγή τάσης συνεχούς ρεύματος, μετρήστε την τάση και το προς τα εμπρός ρεύμα χρησιμοποιώντας ένα βολτόμετρο και ένα μικροαμπερόμετρο. Στη συνέχεια, η αντίσταση όγκου του διηλεκτρικού δείγματος υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο:

Η αντίσταση όγκου μετριέται σε ohms.

Δεδομένου ότι η περιοχή των ηλεκτροδίων είναι γνωστή, είναι ίση με S, το πάχος του διηλεκτρικού είναι επίσης γνωστό, είναι ίσο με h και η αντίσταση όγκου Rv μόλις μετρήθηκε, μπορείτε τώρα να βρείτε την αντίσταση όγκου του το διηλεκτρικό (μετρημένο σε Ohm * m), χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο:

Για να βρείτε την επιφανειακή ειδική αντίσταση ενός διηλεκτρικού, βρείτε πρώτα την ειδική αντίσταση επιφάνειας ενός συγκεκριμένου δείγματος. Για το σκοπό αυτό, δύο μεταλλικά ηλεκτρόδια μήκους l είναι κολλημένα στο δείγμα σε απόσταση d μεταξύ τους.

Μια σταθερή τάση U από μια πηγή σταθερής τάσης εφαρμόζεται στη συνέχεια στα συνδεδεμένα ηλεκτρόδια, η οποία διατηρείται για 3 λεπτά έτσι ώστε οι διαδικασίες πόλωσης στο δείγμα είναι πιθανό να τελειώσουν και η τάση μετράται με ένα βολτόμετρο και το ρεύμα με ένα αμπερόμετρο .

Τέλος, η αντίσταση επιφάνειας σε ohms υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον τύπο:

Τώρα, για να βρεθεί η ειδική επιφανειακή αντίσταση ενός διηλεκτρικού, είναι απαραίτητο να προχωρήσουμε από το γεγονός ότι είναι αριθμητικά ίση με την επιφανειακή αντίσταση της τετραγωνικής επιφάνειας ενός δεδομένου υλικού, εάν το ρεύμα ρέει μεταξύ των ηλεκτροδίων που είναι τοποθετημένα στις πλευρές του αυτή η πλατεία. Τότε η ειδική αντίσταση επιφάνειας θα είναι ίση με:

Η αντίσταση της επιφάνειας μετριέται σε ohms.

Η ειδική επιφανειακή αντίσταση ενός διηλεκτρικού είναι χαρακτηριστικό ενός διηλεκτρικού υλικού και εξαρτάται από τη χημική σύσταση του διηλεκτρικού, την τρέχουσα θερμοκρασία του, την υγρασία του και την τάση που εφαρμόζεται στην επιφάνειά του.

Η ξηρότητα της διηλεκτρικής επιφάνειας παίζει τεράστιο ρόλο. Το λεπτότερο στρώμα νερού στην επιφάνεια του δείγματος είναι αρκετό για να δείξει αξιόλογη αγωγιμότητα, η οποία θα εξαρτηθεί από το πάχος αυτού του στρώματος.

Η επιφανειακή αγωγιμότητα οφείλεται κυρίως στην παρουσία ακαθαρσιών, ελαττωμάτων και υγρασίας στην επιφάνεια του διηλεκτρικού. Τα πορώδη και πολικά διηλεκτρικά είναι πιο ευαίσθητα στην υγρασία από άλλα. Η ειδική επιφανειακή αντίσταση τέτοιων υλικών σχετίζεται με την τιμή σκληρότητας και τη γωνία επαφής διηλεκτρικής διαβροχής.

Παρακάτω είναι ένας πίνακας από τον οποίο είναι προφανές ότι τα σκληρότερα διηλεκτρικά με μικρότερη γωνία επαφής έχουν χαμηλότερη ειδική ειδική επιφανειακή ειδική αντίσταση στην υγρή κατάσταση. Από αυτή την άποψη, τα διηλεκτρικά χωρίζονται σε υδρόφοβα και υδρόφιλα.

Τα μη πολικά διηλεκτρικά είναι υδρόφοβα και δεν βρέχονται με νερό όταν η επιφάνεια είναι καθαρή. Για το λόγο αυτό, ακόμα κι αν ένα τέτοιο διηλεκτρικό τοποθετηθεί σε υγρό περιβάλλον, η επιφανειακή του αντίσταση πρακτικά δεν θα αλλάξει.

Τα πολικά και τα περισσότερα ιοντικά διηλεκτρικά είναι υδρόφιλα και έχουν διαβρεξιμότητα. Εάν ένα υδρόφιλο διηλεκτρικό τοποθετηθεί σε υγρό περιβάλλον, η επιφανειακή του αντίσταση θα μειωθεί. Διάφοροι ρύποι θα προσκολληθούν εύκολα στην υγρή επιφάνεια, γεγονός που μπορεί επίσης να συμβάλει στη μείωση της αντίστασης της επιφάνειας.

Υπάρχουν επίσης ενδιάμεσα διηλεκτρικά, αυτά περιλαμβάνουν ασθενώς πολικά υλικά όπως το lavsan.

Εάν θερμανθεί η υγρή μόνωση, η επιφανειακή της αντίσταση μπορεί να αρχίσει να αυξάνεται καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία. Όταν η μόνωση είναι στεγνή, η αντίσταση μπορεί να μειωθεί. Οι χαμηλές θερμοκρασίες συμβάλλουν στην αύξηση της επιφανειακής αντίστασης του διηλεκτρικού σε ξηρή κατάσταση κατά 6-7 τάξεις μεγέθους, σε σύγκριση με το ίδιο υλικό, μόνο υγρό.

Για να αυξήσουν την επιφανειακή αντίσταση του διηλεκτρικού, καταφεύγουν σε διάφορες τεχνολογικές μεθόδους. Για παράδειγμα, το δείγμα μπορεί να πλυθεί σε διαλύτη ή σε βραστό απεσταγμένο νερό, ανάλογα με τον τύπο του διηλεκτρικού, ή να θερμανθεί σε αρκετά υψηλή θερμοκρασία, να καλυφθεί με ένα ανθεκτικό στην υγρασία βερνίκι, λούστρο, να τοποθετηθεί σε προστατευτικό κέλυφος, θήκη, και τα λοιπά. .