Spesifikt volum og overflatemotstand for fast dielektrikum

Undersøkelse av en fast prøve dielektrisk, er det mulig å skille to fundamentalt mulige veier for strømmen av elektrisk strøm: over overflaten av et gitt dielektrikum og gjennom dets volum. Fra dette synspunktet er det mulig å evaluere dielektriskets evne til å lede elektrisk strøm i disse retningene ved å bruke begrepene overflate- og volummotstand.

Bulk motstand Det er motstanden som et dielektrikum viser når en likestrøm flyter gjennom volumet.

Overflatemotstand — Dette er motstanden som et dielektrikum viser når en likestrøm flyter over overflaten. Overflate- og bulk-resistivitet bestemmes eksperimentelt.

Verdien av den spesifikke volumresistiviteten til et dielektrikum er numerisk lik motstanden til en kube laget av det dielektrikumet, hvis kant er 1 meter lang, forutsatt at en likestrøm flyter gjennom de to motsatte sidene.

Forsøksmannen ønsker å måle bulkmotstanden til et dielektrikum, og stikker metallelektroder til motsatte sider av en kubisk dielektrisk prøve.

Området til elektrodene tas lik S og tykkelsen på prøven tas h. I eksperimentet er elektrodene installert inne i beskyttende metallringer, som nødvendigvis er jordet for å eliminere påvirkningen av overflatestrømmer på nøyaktigheten av målingene.

Når elektrodene og beskyttelsesringene er installert i samsvar med alle passende eksperimentelle forhold, påføres en konstant spenning U på elektrodene fra en kalibrert konstantspenningskilde og holdes i 3 minutter, slik at polarisasjonsprosessene i den dielektriske prøven absolutt fullføres.

Deretter, uten å koble fra likespenningskilden, mål spenningen og foroverstrømmen med et voltmeter og et mikroamperemeter. Volumresistiviteten til den dielektriske prøven beregnes deretter ved å bruke følgende formel:

Volummotstand måles i ohm.

Siden arealet til elektrodene er kjent, det er lik S, tykkelsen på dielektrikumet er også kjent, det er lik h, og volummotstanden Rv nettopp er målt, kan du nå finne volumresistiviteten til dielektrikumet (målt i Ohm * m), ved å bruke følgende formel:

For å finne overflateresistiviteten til et dielektrikum, finn først overflateresistiviteten til en spesifikk prøve. For dette formål limes to metallelektroder med lengde l til prøven i en avstand d mellom dem.

En konstant spenning U fra en konstant spenningskilde påføres deretter de bundne elektrodene, som opprettholdes i 3 minutter slik at polarisasjonsprosessene i prøven sannsynligvis vil avsluttes, og spenningen måles med et voltmeter og strømmen med et amperemeter .

Til slutt beregnes overflatemotstanden i ohm ved å bruke formelen:

Nå, for å finne den spesifikke overflatemotstanden til et dielektrikum, er det nødvendig å gå ut fra det faktum at den er numerisk lik overflatemotstanden til den kvadratiske overflaten til et gitt materiale, hvis strømmen flyter mellom elektrodene montert på sidene av dette torget. Da vil den spesifikke overflatemotstanden være lik:

Overflatemotstanden måles i ohm.

Den spesifikke overflatemotstanden til et dielektrikum er en karakteristikk av et dielektrisk materiale og avhenger av den kjemiske sammensetningen av dielektrikumet, dets nåværende temperatur, fuktighet og spenningen som påføres overflaten.

Tørrheten til den dielektriske overflaten spiller en stor rolle. Det tynneste laget med vann på overflaten av prøven er tilstrekkelig til å vise betydelig ledningsevne, som vil avhenge av tykkelsen på dette laget.

Overflateledningsevne er hovedsakelig på grunn av tilstedeværelsen av urenheter, defekter og fuktighet på overflaten av dielektrikumet. Porøse og polare dielektriske stoffer er mer utsatt for fuktighet enn andre. Den spesifikke overflatemotstanden til slike materialer er relatert til hardhetsverdien og den dielektriske fuktingskontaktvinkelen.

Nedenfor er en tabell hvor det er tydelig at hardere dielektrikumer med en mindre kontaktvinkel har en lavere spesifikk overflateresistivitet i våt tilstand. Fra dette synspunktet er dielektrikum delt inn i hydrofobe og hydrofile.

Ikke-polare dielektriske stoffer er hydrofobe og blir ikke våte av vann når overflaten er ren. Av denne grunn, selv om et slikt dielektrikum plasseres i et fuktig miljø, vil overflatemotstanden praktisk talt ikke endre seg.

Polare og de fleste ioniske dielektriske stoffer er hydrofile og har fuktbarhet. Hvis et hydrofilt dielektrikum plasseres i et vått miljø, vil overflatemotstanden reduseres. Ulike forurensninger vil lett feste seg til den våte overflaten, noe som også kan bidra til å redusere overflatemotstanden.

Det finnes også mellomdielektriske stoffer, disse inkluderer svakt polare materialer som lavsan.

Hvis våt isolasjon varmes opp, kan overflatemotstanden begynne å stige når temperaturen stiger. Når isolasjonen er tørr, kan motstanden avta. Lave temperaturer bidrar til en økning i overflatemotstanden til dielektrikumet i tørket tilstand med 6-7 størrelsesordener, sammenlignet med det samme materialet, bare vått.

For å øke overflatemotstanden til dielektrikumet tyr de til forskjellige teknologiske metoder. For eksempel kan prøven vaskes i et løsemiddel eller i kokende destillert vann, avhengig av type dielektrisk, eller oppvarmes til en tilstrekkelig høy temperatur, dekket med en fuktbestandig lakk, glasur, plassert i et beskyttende skall, etui, etc. .