Specifični volumenski i površinski otpor čvrstih dielektrika

Ispitivanje čvrstog uzorka dielektrik, moguće je razlikovati dva temeljno moguća puta za protok električne struje: preko površine određenog dielektrika i kroz njegov volumen. S ove točke gledišta, moguće je procijeniti sposobnost dielektrika da provodi električnu struju u tim smjerovima, koristeći koncepte površinskog i volumnog otpora.

Masivni otpor To je otpor koji dielektrik pokazuje kada kroz njegov volumen teče istosmjerna struja.

Površinski otpor — To je otpor koji dielektrik pokazuje kada preko njegove površine teče istosmjerna struja. Površinski i prostorni otpor određuju se eksperimentalno.

Vrijednost specifičnog volumnog otpora dielektrika brojčano je jednaka otporu kocke izrađene od tog dielektrika, čiji je rub dug 1 metar, pod uvjetom da kroz njezine dvije suprotne strane teče istosmjerna struja.

Želeći izmjeriti ukupni otpor dielektrika, eksperimentator zalijepi metalne elektrode na suprotne strane uzorka kubičnog dielektrika.

Površina elektroda je jednaka S, a debljina uzorka je h. U eksperimentu su elektrode ugrađene unutar zaštitnih metalnih prstenova, koji su nužno uzemljeni kako bi se eliminirao utjecaj površinskih struja na točnost mjerenja.

Kada su elektrode i zaštitni prstenovi ugrađeni u skladu sa svim odgovarajućim eksperimentalnim uvjetima, na elektrode se dovodi konstantni napon U iz kalibriranog izvora konstantnog napona i drži se 3 minute, tako da su procesi polarizacije u uzorku dielektrika sigurno završeni.

Zatim, bez odspajanja izvora istosmjernog napona, izmjerite napon i struju pomoću voltmetra i mikroampermetra. Volumni otpor dielektričnog uzorka tada se izračunava pomoću sljedeće formule:

Volumni otpor se mjeri u ohmima.

Budući da je poznato područje elektroda, jednako je S, poznata je i debljina dielektrika, jednaka je h, a volumenski otpor Rv je upravo izmjeren, sada možete pronaći volumenski otpor dielektrika (mjereno u Ohm * m), koristeći sljedeću formulu:

Da biste odredili površinski otpor dielektrika, prvo odredite površinski otpor određenog uzorka. U tu svrhu dvije metalne elektrode duljine l zalijepe se na uzorak na međusobnom razmaku d.

Zatim se na spojene elektrode dovodi konstantni napon U iz izvora konstantnog napona, koji se održava 3 minute kako bi se vjerojatno završili procesi polarizacije u uzorku, te se napon mjeri voltmetrom, a struja ampermetrom .

Konačno, površinski otpor u ohmima izračunava se pomoću formule:

Sada, da bismo pronašli specifični površinski otpor dielektrika, potrebno je poći od činjenice da je brojčano jednak površinskom otporu kvadratne površine danog materijala, ako struja teče između elektroda postavljenih na stranama ovaj trg. Tada će specifični površinski otpor biti jednak:

Površinski otpor se mjeri u omima.

Specifični površinski otpor dielektrika je karakteristika dielektričnog materijala i ovisi o kemijskom sastavu dielektrika, njegovoj trenutnoj temperaturi, vlažnosti i naponu koji se primjenjuje na njegovu površinu.

Suhoća dielektrične površine igra veliku ulogu. Najtanji sloj vode na površini uzorka dovoljan je da pokaže značajnu vodljivost, koja će ovisiti o debljini tog sloja.

Površinska vodljivost uglavnom je posljedica prisutnosti nečistoća, nedostataka i vlage na površini dielektrika. Porozni i polarni dielektrici osjetljiviji su na vlagu od ostalih. Specifična površinska otpornost takvih materijala povezana je s vrijednošću tvrdoće i kontaktnim kutom dielektričnog vlaženja.

U nastavku se nalazi tablica iz koje je vidljivo da tvrđi dielektrici s manjim kontaktnim kutom imaju manji specifični površinski otpor u vlažnom stanju. S ove točke gledišta dielektrike dijelimo na hidrofobne i hidrofilne.

Nepolarni dielektrici su hidrofobni i ne mokre se vodom kada je površina čista. Iz tog razloga, čak i ako se takav dielektrik stavi u vlažnu okolinu, njegov površinski otpor se praktički neće promijeniti.

Polarni i većina ionskih dielektrika su hidrofilni i mogu se močiti. Ako se hidrofilni dielektrik stavi u vlažnu okolinu, njegov površinski otpor će se smanjiti. Razna onečišćenja lako će se zalijepiti za mokru površinu, što također može pridonijeti smanjenju površinskog otpora.

Postoje i srednji dielektrici, oni uključuju slabo polarne materijale kao što je lavsan.

Ako se vlažna izolacija zagrijava, njezin površinski otpor može početi rasti s porastom temperature. Kad je izolacija suha, otpor se može smanjiti. Niske temperature doprinose povećanju površinskog otpora dielektrika u osušenom stanju za 6-7 redova veličine, u usporedbi s istim materijalom, samo mokrim.

Za povećanje površinskog otpora dielektrika pribjegavaju se različitim tehnološkim metodama. Na primjer, uzorak se može oprati u otapalu ili u kipućoj destiliranoj vodi, ovisno o vrsti dielektrika, ili zagrijati na dovoljno visoku temperaturu, prekriti lakom otpornim na vlagu, glazurom, staviti u zaštitnu školjku, kućište, itd. .