A napraforgó dielektromos állandója. A levegő áteresztőképessége mint fizikai mennyiség

• az elektromos tér erősségének meghatározása vákuumban;
• az elektromágnesesség egyes törvényeinek, köztük a Coulomb-törvénynek a kifejezéseiben szerepel, ha a Nemzetközi Mértékegységrendszernek megfelelő formában írják le.

A dielektromos állandó révén kapcsolat jön létre a relatív és az abszolút permittivitás között. A Coulomb-törvény feljegyzésében is szerepel:

Lásd még

Megjegyzések

Irodalom

Linkek

Wikimédia Alapítvány. 2010 .

Nézze meg, mi az "Dielektromos állandó" más szótárakban:

dielektromos állandó- dielektromos állandó - [Ya.N. Luginsky, M.S. Fezi Zhilinskaya, Yu.S. Kabirov. English Russian Dictionary of Electrical Engineering and Power Industry, Moszkva, 1999] Elektrotechnikai témák, alapfogalmak Szinonimák dielektromos állandó ... ...

- (e0 jelölés), fizikai mennyiség, amely a vákuumban lévő elektromos töltések között ható erő arányát jelzi e töltések nagyságával és a köztük lévő távolsággal. Kezdetben ezt a mutatót DIELEKTROMOS jelzőnek hívták ... ... Tudományos és műszaki enciklopédikus szótár

dielektromos állandó- abszolút permittivitás (izotróp anyag esetén); ipar dielektromos állandó A skaláris érték, amely a dielektrikum elektromos tulajdonságait jellemzi, és megegyezik a benne lévő elektromos elmozdulás és a szilárdság arányával ... ...

dielektromos állandó- dielektrinė skvarba statusas T terület fizika atitikmenys: engl. dielektromos állandó; permittivitás vok. dielektrische Leitfähigkeit, f; Dielektrizitätskonstante, f; Permittivität, f rus. dielektromos állandó, f; permittivitás … Fizikos terminų žodynas

A permittivitás elavult neve (lásd a dielektromos állandót) ... Nagy szovjet enciklopédia

ε dielektromos állandó bizonyos folyadékoknál (20°C-on)- Oldószer ε Aceton 21,5 Benzol 2,23 Víz 81,0 ... Kémiai referencia

kezdeti dielektromos állandó- [Ja.N. Luginszkij, M.S. Fezi Zhilinskaya, Yu.S. Kabirov. English Russian Dictionary of Electrical Engineering and Power Engineering, Moszkva, 1999] Elektrotechnikai témák, alapfogalmak EN kezdeti dielektromos állandó ... Műszaki fordítói kézikönyv

relatív dielektromos állandó- [Ja.N. Luginszkij, M.S. Fezi Zhilinskaya, Yu.S. Kabirov. English Russian Dictionary of Electrical Engineering and Power Engineering, Moszkva, 1999] Elektrotechnikai témák, alapfogalmak EN relatív permittivitás relatív dielektromos állandó ... Műszaki fordítói kézikönyv

fajlagos dielektromos állandó- [Ja.N. Luginszkij, M.S. Fezi Zhilinskaya, Yu.S. Kabirov. English Russian Dictionary of Electrical Engineering and Power Industry, Moszkva, 1999] Elektrotechnikai témák, alapfogalmak EN szimultán csereképességSIC ... Műszaki fordítói kézikönyv

a dielektromos állandó- abszolút permittivitás; ipar dielektromos permittivitás A dielektrikum elektromos tulajdonságait jellemző skaláris mennyiség, amely egyenlő az elektromos elmozdulás nagyságának és az elektromos térerősség nagyságának arányával ... Politechnikai terminológiai magyarázó szótár

19. előadás

1. A gáznemű, folyékony és szilárd dielektrikumok elektromos vezetőképességének természete

A dielektromos állandó

Relatív permittivitás, ill permittivitás ε a dielektrikum egyik legfontosabb makroszkopikus elektromos paramétere. A dielektromos állandóε kvantitatívan jellemzi a dielektrikum elektromos térben való polarizációs képességét, és értékeli a polaritásának mértékét is; ε a dielektromos anyag állandója adott hőmérsékleten és az elektromos feszültség frekvenciáján, és azt mutatja meg, hogy egy dielektrikummal rendelkező kondenzátor töltése hányszor nagyobb, mint egy azonos méretű kondenzátor töltése vákuummal.

A dielektromos állandó határozza meg a termék elektromos kapacitásának értékét (kondenzátor, kábelszigetelés stb.). Lapos kondenzátor kapacitáshoz TÓL TŐL,Ф, az (1) képlettel fejezhető ki

ahol S a mérőelektróda területe, m 2 ; h a dielektrikum vastagsága, m. Az (1) képletből látható, hogy minél nagyobb az érték ε dielektrikum, annál nagyobb az azonos méretű kondenzátor kapacitása. A C elektromos kapacitás viszont a felületi töltés arányossági együtthatója QK, felhalmozott kondenzátor, és a rákapcsolt elektromos feszültség

fonás U(2):

A (2) képletből következik, hogy az elektromos töltés QK, a kondenzátor által felhalmozott érték arányos ε dielektromos. Tudva QK meghatározhatja a kondenzátor geometriai méreteit ε dielektromos anyag adott feszültséghez.

Tekintsük a töltésképződés mechanizmusát QK dielektrikummal ellátott kondenzátor elektródáin és milyen összetevők alkotják ezt a töltést. Ehhez veszünk két azonos geometriai méretű lapos kondenzátort: ​​az egyik vákuum, a másik egy dielektrikummal kitöltött elektródák közötti térrel, és ugyanazt a feszültséget kapcsoljuk rájuk. U(1. ábra). Az első kondenzátor elektródáin töltés keletkezik Q0, a második elektródáin - QK. Viszont töltés QK a díjak összege Q0és K(3):

Díj K A 0-t egy külső E0 mező alakítja ki a kondenzátor elektródáin σ 0 felületi sűrűségű külső töltések felhalmozásával. K- ez egy további töltés a kondenzátor elektródáin, amelyet elektromos feszültségforrás hoz létre a dielektrikum felületén kialakuló kötött töltések kompenzálására.

Egy egyenletesen polarizált dielektrikumban a töltés K a kötött töltések felületi sűrűségének σ felel meg. A σ töltés egy E sz mezőt alkot, amely az E O mezővel szemben irányul.

A vizsgált dielektrikum permittivitása töltésviszonyként ábrázolható QK dielektrikummal töltött kondenzátor töltésére Q0 ugyanaz a kondenzátor vákuummal (3):

A (3) képletből következik, hogy a permittivitás ε - az érték dimenzió nélküli, és bármely dielektrikum esetében nagyobb, mint az egység; vákuum esetén ε = 1. A vizsgált példából is

látható, hogy a töltéssűrűség egy dielektrikumú kondenzátor elektródáin ε szor nagyobb, mint a töltéssűrűség a kondenzátor elektródáin vákuummal, és az intenzitás azonos feszültség mellett mindkettőnél

kondenzátoraik azonosak és csak a feszültség nagyságától függenek Ués az elektródák közötti távolság (E = U/h).

A relatív permittivitás mellett ε megkülönböztetni abszolút permittivitás ε a, FM 4)

amelynek nincs fizikai jelentése és az elektrotechnikában használják.

Az εr permittivitás relatív változását a hőmérséklet 1 K-vel történő növekedésével a permittivitás hőmérsékleti együtthatójának nevezzük.

TKε = 1/ εr d εr/dT K-1 20°C-os levegőnél TK εr = -2,10-6K-

A ferroelektromos anyagok elektromos öregedését az εr időbeli csökkenésében fejezzük ki. Ennek oka a tartományok átrendeződése.

Különösen hirtelen változás a dielektromos állandó az idő múlásával a Curie-ponthoz közeli hőmérsékleten figyelhető meg. A ferroelektromos anyagok Curie-pont feletti hőmérsékletre hevítése és ezt követő hűtése visszaállítja az εr-t az előző értékre. A dielektromos permittivitás ugyanezen helyreállítása végrehajtható úgy, hogy a ferroelektromos anyagot megnövelt intenzitású elektromos tér hatásának tesszük ki.

Komplex dielektrikumok esetén - két különböző εr-vel rendelkező komponens mechanikai keveréke az első közelítésben: εrx = θ1 εr1x θ εr2x, ahol θ a keverék komponenseinek térfogati koncentrációja, εr a keverékkomponens relatív permittivitása.

A dielektromos polarizációt a következők okozhatják: mechanikai terhelések (piezopolarizáció piezoelektromosban); melegítés (piropolarizáció piroelektromos anyagokban); fény (fotopolarizáció).

A dielektrikum polarizált állapotát E elektromos térben az egységnyi térfogatra eső elektromos nyomaték, a polarizáció Р, C/m2 jellemzi, ami a relatív permittivitásához kapcsolódik pl.: Р = e0 (pl. - 1)Е, ahol e0 = 8,85∙10-12 F/m. Az e0∙eg =e, F/m szorzatot abszolút permittivitásnak nevezzük. A gáznemű dielektrikumokban pl. alig tér el az 1,0-tól, a nem poláris folyadékban és szilárd halmazállapotban eléri az 1,5 - 3,0 értéket, polárisakban nagy értékek; ionos kristályokban pl. - 5-MO, és perovskit kristályrácsosakban eléri a 200-at; ferroelektromosban pl. - 103 és több.

A nem poláris dielektrikumokban pl. a hőmérséklet emelkedésével enyhén csökken, a poláris változásoknál az egyik vagy másik típusú polarizáció túlsúlya társul, ionos kristályokban megnövekszik, egyes ferroelektromosoknál Curie hőmérsékleten eléri a 104-et és azt is. A hőmérsékletváltozásokat pl. hőmérsékleti együttható jellemzi. A poláris dielektrikumok esetében jellemző a csökkenés pl. a frekvenciatartományban, ahol a t polarizációs idő arányos T/2-vel.

Hasonló információk.

Elektromos áteresztőképesség

Az elektromos permittivitás egy olyan érték, amely a kondenzátor lemezei közé helyezett dielektrikum kapacitását jellemzi. Mint tudod, a lapos kondenzátor kapacitása függ a lemezek területének méretétől (minél nagyobb a lemezek területe, annál nagyobb a kapacitás), a lemezek közötti távolságtól vagy a dielektrikum vastagságától (minél vastagabb a dielektrikum, annál kisebb a kapacitás), valamint a dielektrikum anyagán, amelynek jellemzője az elektromos áteresztőképesség.

Számszerűen az elektromos permeabilitás megegyezik a kondenzátor kapacitásának az azonos légkondenzátor bármely dielektrikumához viszonyított arányával. Kompakt kondenzátorok létrehozásához nagy elektromos áteresztőképességű dielektrikumokat kell használni. A legtöbb dielektrikum elektromos permittivitása több egység.

A technológiában nagy és ultranagy elektromos áteresztőképességű dielektrikumokat kaptak. Fő részük a rutil (titán-dioxid).

1. ábra A közeg elektromos permeabilitása

Dielektromos veszteségszög

A "Dielektrikumok" című cikkben példákat elemeztünk a dielektrikum egyen- és váltakozóáramú áramkörökbe való beépítésére. Kiderült, hogy egy valódi dielektrikum, amikor váltakozó feszültséggel kialakított elektromos térben működik, hőenergiát szabadít fel. A felvett teljesítményt ebben az esetben dielektromos veszteségnek nevezzük. A "Kapacitást tartalmazó váltóáramú áramkör" című cikkben bebizonyosodik, hogy egy ideális dielektrikumban a kapacitív áram 90 ° -nál kisebb szögben vezeti a feszültséget. Valódi dielektrikumban a kapacitív áram 90°-nál kisebb szögben vezeti a feszültséget. A szög csökkenését a szivárgó áram, más néven vezetési áram befolyásolja.

A valós dielektrikummal rendelkező áramkörben folyó feszültség és áram közötti 90° közötti eltérést dielektromos veszteségi szögnek vagy veszteségi szögnek nevezzük, és δ-vel (delta) jelöljük. Gyakrabban nem magát a szöget határozzák meg, hanem ennek a szögnek az érintőjét -tg δ.

Megállapítást nyert, hogy a dielektromos veszteségek arányosak a feszültség, az AC frekvencia, a kondenzátor kapacitásának és a dielektromos veszteség érintőjének négyzetével.

Ezért minél nagyobb a dielektromos veszteség tangens, tan δ, annál nagyobb az energiaveszteség a dielektrikumban, annál rosszabb a dielektrikum anyaga. A viszonylag nagy tg δ (0,08-0,1 vagy nagyobb nagyságrendű) anyagok gyenge szigetelők. A viszonylag kis tg δ (0,0001 nagyságrendű) anyagok jó szigetelők.

A kondenzátor kapacitása a tapasztalatok szerint nemcsak az alkotó vezetők méretétől, alakjától és egymáshoz viszonyított helyzetétől függ, hanem a vezetők közötti teret kitöltő dielektrikum tulajdonságaitól is. A dielektrikum hatását a következő kísérlet segítségével állapíthatjuk meg. Töltünk egy lapos kondenzátort, és feljegyezzük egy elektrométer leolvasását, amely méri a kondenzátor feszültségét. Ezután helyezzünk egy töltetlen ebonit lemezt a kondenzátorba (63. ábra). Látni fogjuk, hogy a lemezek közötti potenciálkülönbség érezhetően csökkenni fog. Ha eltávolítja az ebonitot, akkor az elektrométer leolvasása azonos lesz. Ez azt mutatja, hogy ha a levegőt ebonittal helyettesítjük, a kondenzátor kapacitása megnő. Ha az ebonit helyett más dielektrikumot veszünk, hasonló eredményt kapunk, de csak a kondenzátor kapacitásának változása lesz más. Ha - annak a kondenzátornak a kapacitása, amelynek lemezei között vákuum van, és - ugyanannak a kondenzátornak a kapacitása, amikor a lemezek közötti teljes teret légrés nélkül valamilyen dielektrikummal töltik, akkor a kapacitás szor nagyobb lesz, mint a kapacitás, ahol csak a dielektrikum jellegétől függ. Így lehet írni

Rizs. 63. A kondenzátor kapacitása megnő, ha egy ebonitlemezt a lemezei közé tolunk. Az elektrométer lapjai leesnek, bár a töltés változatlan marad

Az értéket relatív dielektromos állandónak vagy egyszerűen a kondenzátorlapok közötti teret kitöltő közeg dielektromos állandójának nevezzük. táblázatban. Az 1. ábra egyes anyagok permittivitásának értékeit mutatja.

1. táblázat Néhány anyag dielektromos állandója

Anyag
Víz (tiszta)
Kerámia (rádiótechnika)

A fentiek nemcsak lapos kondenzátorra igazak, hanem bármilyen alakú kondenzátorra is: a levegőt valamilyen dielektrikummal helyettesítve 1-szeresére növeljük a kondenzátor kapacitását.

Szigorúan véve a kondenzátor kapacitása csak akkor növekszik meg, ha az egyik lemeztől a másikig tartó összes térvonal áthalad az adott dielektrikumon. Ez például egy kondenzátor lesz, amelyet teljesen elmerítenek valamilyen folyékony dielektrikumban, és egy nagy edénybe öntik. Ha azonban a lemezek közötti távolság a méretükhöz képest kicsi, akkor úgy tekinthető, hogy elegendő csak a lemezek közötti teret kitölteni, hiszen gyakorlatilag itt koncentrálódik a kondenzátor elektromos tere. Tehát egy lapos kondenzátorhoz elegendő csak a lemezek közötti teret kitölteni dielektrikummal.

A lemezek közé nagy dielektromos állandójú anyag elhelyezésével a kondenzátor kapacitása nagymértékben növelhető. Ezt használják a gyakorlatban, és általában nem levegőt, hanem üveget, paraffint, csillámot és egyéb anyagokat választanak dielektrikumként a kondenzátorhoz. ábrán. A 64. ábrán egy műszaki kondenzátor látható, amelyben paraffinnal impregnált papírszalag szolgál dielektrikumként. Burkolatai mindkét oldalán viaszos papírra préselt acéllemezek. Az ilyen kondenzátorok kapacitása gyakran eléri a több mikrofaradot. Tehát például egy gyufásdoboz méretű amatőr rádiókondenzátor kapacitása 2 mikrofarad.

Rizs. 64. Műszaki lapos kondenzátor: a) összeszerelve; b) részben bontott formában: 1 és 1 "- keretszalag, amelyek közé viaszos vékony papír szalagok 2 vannak lefektetve. Az összes szalagot "harmonika" segítségével összehajtjuk és fémdobozba helyezzük. A 3. és 3. érintkezők forrasztva az 1 és 1" szalagok végére, hogy az áramkörben kondenzátor legyen

Nyilvánvaló, hogy csak a nagyon jó szigetelő tulajdonságokkal rendelkező dielektrikumok alkalmasak kondenzátor gyártására. Ellenkező esetben a töltések átfolynak a dielektrikumon. Ezért a víz a nagy dielektromos állandója ellenére egyáltalán nem alkalmas kondenzátorok gyártására, mert csak a rendkívül gondosan tisztított víz kellően jó dielektrikum.

Ha a lapos kondenzátor lemezei közötti teret dielektromos állandójú közeggel töltjük meg, akkor a lapos kondenzátor (34.1) képlete a következő alakot veszi fel.

Az a tény, hogy egy kondenzátor kapacitása a környezettől függ, azt jelzi, hogy a dielektrikum belsejében az elektromos tér megváltozik. Láttuk, hogy ha egy kondenzátort megtöltünk egy dielektrikummal, amelynek permittivitása van, akkor a kapacitás szorzóval növekszik. Ez azt jelenti, hogy azonos töltések esetén a lemezeken a köztük lévő potenciálkülönbség egy faktorral csökken. De a potenciálkülönbséget és a térerőt a (30.1) összefüggés köti össze. Ezért a potenciálkülönbség csökkenése azt jelenti, hogy a dielektrikummal töltött kondenzátor térerőssége egy tényezővel csökken. Ez az oka a kondenzátor kapacitásának növekedésének. szor kevesebb, mint vákuumban. Ebből arra a következtetésre jutunk, hogy a (10.1) Coulomb-törvény dielektrikumba helyezett ponttöltésekre a következő alakkal rendelkezik:

dielektromoś áteresztőképesséǵ kapacitás környezet - fizikai mennyiség, amely egy szigetelő (dielektromos) közeg tulajdonságait jellemzi, és megmutatja az elektromos indukció függőségét az elektromos tér erősségétől.

Ezt a dielektrikumok elektromos tér hatására bekövetkező polarizációs hatása határozza meg (és az ezt a hatást jellemző közeg dielektromos szuszceptibilitása).

Vannak relatív és abszolút megengedettségek.

Az ε relatív permittivitás dimenzió nélküli, és azt mutatja meg, hogy két elektromos töltés kölcsönhatási ereje egy közegben hányszor kisebb, mint a vákuumban. Ez az érték a levegőre és a legtöbb egyéb gázra normál körülmények között az egységhez közelít (alacsony sűrűségük miatt). A legtöbb szilárd vagy folyékony dielektrikum esetében a relatív permittivitás 2 és 8 között van (statikus mező esetén). A víz dielektromos állandója egy statikus mezőben meglehetősen magas - körülbelül 80. Értékei nagyok olyan anyagok esetében, amelyek molekulái nagy elektromos dipólusmomentummal rendelkeznek. A ferroelektromos anyagok relatív permittivitása tíz- és százezres.

Az abszolút permittivitást a külföldi szakirodalomban ε betűvel jelölik, a hazai szakirodalomban elsősorban a kombinációt használják, ahol az elektromos állandó. Az abszolút permittivitást csak a Nemzetközi Mértékegységrendszerben (SI) alkalmazzák, amelyben az indukciót és az elektromos térerősséget különböző mértékegységekben mérik. A CGS rendszerben nincs szükség az abszolút permittivitás bevezetésére. Az abszolút dielektromos állandó (valamint az elektromos állandó) mérete L −3 M −1 T 4 I². A Nemzetközi Mértékegységrendszer (SI) egységeiben: =F/m.

Megjegyzendő, hogy a permittivitás nagymértékben függ az elektromágneses tér frekvenciájától. Ezt mindig figyelembe kell venni, mivel a kézikönyv táblázatai általában statikus mezőre vagy alacsony frekvenciákra vonatkozó adatokat tartalmaznak akár több kHz-es egységig, anélkül, hogy megadnák. ezt a tényt. Ugyanakkor léteznek optikai módszerek is a törésmutatóból a relatív permittivitás meghatározására ellipszométerek és refraktométerek segítségével. Az optikai módszerrel kapott érték (10 14 Hz frekvencia) jelentősen el fog térni a táblázatokban szereplő adatoktól.

Vegyük például a víz esetét. Statikus tér (frekvencia nulla) esetén a relatív permittivitás normál körülmények között körülbelül 80. Ez az infravörös frekvenciákig így van. 2 GHz körül kezdődik ε r esni kezd. Az optikai tartományban ε r körülbelül 1,8. Ez összhangban van azzal a ténnyel, hogy az optikai tartományban a víz törésmutatója 1,33. Egy szűk frekvenciatartományban, amelyet optikainak neveznek, a dielektromos abszorpció nullára csökken, ami valójában egy látási mechanizmust biztosít az ember számára [ forrás nincs megadva 1252 nap] a föld vízgőzzel telített légkörében. A frekvencia további növekedésével a közeg tulajdonságai ismét megváltoznak. A víz relatív permittivitásának viselkedése a 0 és 10 12 közötti frekvenciatartományban (infravörös) a következő helyen olvasható:

A dielektrikumok permittivitása az egyik fő paraméter az elektromos kondenzátorok fejlesztésében. A nagy dielektromos állandójú anyagok használata jelentősen csökkentheti a kondenzátorok fizikai méreteit.

A kondenzátorok kapacitását meghatározzuk:

ahol ε r az anyag áteresztőképessége a lemezek között, ε ról ről- elektromos állandó, S- a kondenzátorlemezek területe, d- a lemezek közötti távolság.

A nyomtatott áramköri lapok tervezésénél figyelembe veszik a dielektromos állandó paramétert. Az anyag rétegek közötti dielektromos állandójának értéke a vastagságával együtt befolyásolja a teljesítményrétegek természetes statikus kapacitásának értékét, és jelentősen befolyásolja a táblán lévő vezetők hullámimpedanciáját is.

A SPECIÁLIS ELLENÁLLÁS egy elektromos, fizikai mennyiség, amely egyenlő az elektromos ellenállással ( cm. ELEKTROMOS ELLENÁLLÁS) R egységnyi hosszúságú (l \u003d 1m) és egységnyi keresztmetszeti területű (S \u003d 1 m 2 ) hengeres vezető.. r \u003d R S / l. C-ben az ellenállás mértékegysége az ohm. m. Az ellenállás ohmban is kifejezhető. lásd: Az ellenállás annak az anyagnak a jellemzője, amelyen az áram folyik, és attól függ, hogy milyen anyagból készült. Az ellenállás egyenlő r = 1 ohm. m azt jelenti, hogy az ebből az anyagból készült, l \u003d 1m hosszúságú és S \u003d 1 m 2 keresztmetszeti területű hengeres vezető ellenállása R \u003d 1 Ohm. m. A fémek ellenállásának értéke ( cm. FÉMEK), amelyek jó vezetők ( cm. VEZETŐK), értéke 10-8-10-6 ohm nagyságrendű lehet. m (például réz, ezüst, vas stb.). Néhány szilárd dielektrikum ellenállása ( cm. DIELEKTROMOS) elérheti a 10 16 -10 18 Ohm.m értéket (például kvarcüveg, polietilén, elektroporcelán stb.). Számos anyag (különösen a félvezető anyagok) ellenállásértéke cm. FÉLVEZETŐ ANYAGOK)) alapvetően a tisztítási fokuktól, az ötvöző adalékok jelenlététől, a hő- és mechanikai kezelésektől stb. függ. Az s értéket, az ellenállás reciproka, fajlagos vezetőképességnek nevezzük: s = 1/r A fajlagos vezetőképességet mérjük siemensben ( cm. SIEMENS (a vezetőképesség mértékegysége)) méterenként S/m. Az elektromos ellenállás (vezetőképesség) egy izotróp anyag skaláris mennyisége; és tenzor - anizotróp anyag esetén. Az anizotróp egykristályokban az elektromos vezetőképesség anizotrópiája a reciprok effektív tömeg anizotrópiájának következménye ( cm. HATÉKONY SÚLY) elektronok és lyukak.

1-6. SZIGETELÉS VEZETŐKÉPESSÉGE

Amikor bekapcsolja a kábel vagy vezeték szigetelését állandó nyomás U a i áram halad át rajta, időben változó (1-3. ábra). Ennek az áramnak állandó összetevői vannak - vezetési áram (i ∞) és abszorpciós áram, ahol γ - az abszorpciós áramnak megfelelő vezetőképesség; T az az idő, amely alatt az i abs áram az eredeti érték 1/e-ére csökken. Végtelenül hosszú ideig i abs →0 és i = i ∞ . A dielektrikumok elektromos vezetőképessége azzal magyarázható, hogy bizonyos mennyiségű szabad töltésű részecske van bennük: ionok és elektronok.

A legtöbb elektromos szigetelőanyagra a legjellemzőbb az ionos elektromos vezetőképesség, amely a szigetelésben elkerülhetetlenül jelenlévő szennyeződések (nedvesség, sók, lúgok stb.) miatt lehetséges. Az ionos elektromos vezetőképességű dielektrikum esetében szigorúan betartják a Faraday-törvényt - a szigetelésen áthaladó elektromosság mennyisége és az elektrolízis során felszabaduló anyag mennyisége közötti arányt.

A hőmérséklet növekedésével az elektromos szigetelő anyagok ellenállása csökken, és a képlet jellemzi

ahol_ρ o, A és B egy adott anyag konstansai; T - hőmérséklet, °K.

A szigetelési ellenállás nagymértékben függ a nedvességtől a higroszkópos, főleg rostos szigetelőanyagokban (papír, pamutfonal stb.). Ezért a rostos anyagokat szárítják és impregnálják, valamint nedvességálló héjakkal védik.

A szigetelési ellenállás a feszültség növekedésével csökkenhet, mivel a szigetelőanyagokban tértöltések képződnek. Az ebben az esetben létrehozott további elektronikus vezetőképesség az elektromos vezetőképesség növekedéséhez vezet. Nagyon erős mezőkben a vezetőképesség feszültségfüggő (Ya. I. Frenkel törvénye):

ahol γ o - vezetőképesség gyenge mezőben; a konstans. Minden elektromos szigetelőanyagra jellemző a G szigetelési vezetőképesség bizonyos értéke. Ideális esetben a szigetelőanyagok vezetőképessége nulla. Valódi szigetelőanyagok esetén az egységnyi kábelhosszra eső vezetőképességet a képlet határozza meg

A 3-10 11 ohm-m-nél nagyobb szigetelési ellenállású kábeleknél és kommunikációs kábeleknél, ahol a dielektromos polarizációs veszteségek sokkal nagyobbak, mint a hőveszteségek, a vezetőképességet a képlet határozza meg.

A kommunikációs technológiában a szigetelés vezetőképessége egy olyan elektromos vonalparaméter, amely a kábelmagok szigetelésében jelentkező energiaveszteségeket jellemzi. A vezetőképesség frekvenciától való függését a ábra mutatja. 1-1. A vezetőképesség - szigetelési ellenállás reciproka a szigetelésre adott egyenfeszültség (voltban) és a szivárgás (amperben) aránya, azaz.

ahol R V a szigetelés térfogati ellenállása, amely számszerűen meghatározza az áram áthaladása által okozott akadályt a szigetelés vastagságában; R S - felületi ellenállás, amely meghatározza az áram áthaladásának akadályát a szigetelés felületén.

A felhasznált szigetelőanyagok minőségének gyakorlati értékelése a ρ V fajlagos térfogati ellenállás omo-centiméterben (ohm*cm) kifejezve. Numerikusan ρ V egyenlő egy adott anyagtól 1 cm élű kocka ellenállásával (ohmban), ha az áram a kocka két ellentétes oldalán halad át. A ρ S fajlagos felületi ellenállás numerikusan egyenlő egy négyzet felületi ellenállásával (ohmban), ha a négyzet két ellentétes oldalát korlátozó elektródákat árammal látjuk el.

Az egyerű kábel vagy vezeték szigetelési ellenállását a képlet határozza meg

A dielektrikumok páratartalmi tulajdonságai

Nedvességállóság - ez a szigetelés működésének megbízhatósága, amikor a telítettséghez közeli vízgőz-atmoszférában van. A nedvességállóságot az elektromos, mechanikai és egyéb fizikai tulajdonságok változásával értékelik, miután az anyag magas és magas páratartalmú atmoszférában van; a nedvesség- és vízáteresztő képességre; nedvesség és vízfelvétel szempontjából.

Nedvesség áteresztő képesség - az anyag azon képessége, hogy az anyag mindkét oldalán a relatív páratartalom különbsége mellett átengedi a nedvességgőzt.

Nedvesség felszívódás - az anyag azon képessége, hogy felszívja a vizet a telítettséghez közeli nedves atmoszférának való hosszan tartó expozíció során.

Vízelnyelés - az anyag azon képessége, hogy felszívja a vizet, ha hosszú ideig vízbe merül.

Trópusi ellenállás és tropikalizáció felszerelés – elektromos berendezések védelme nedvességtől, penésztől, rágcsálóktól.

A dielektrikumok termikus tulajdonságai

A dielektrikumok termikus tulajdonságainak jellemzésére a következő mennyiségeket használjuk.

Hőellenállás- az elektromos szigetelő anyagok és termékek azon képessége, hogy ellenálljanak a magas hőmérsékletnek és a hirtelen hőmérséklet-változásoknak anélkül, hogy károsítanák őket. Az a hőmérséklet határozza meg, amelyen a mechanikai és elektromos tulajdonságok jelentős változása figyelhető meg, például szerves dielektrikumoknál, terhelés hatására húzó- vagy hajlítási deformáció kezdődik.

Hővezető a hőátadás folyamata az anyagban. Kísérletileg meghatározott λ t hővezetési együttható jellemzi. λ t az 1 m vastag, 1 m 2 felületű anyagrétegen egy másodperc alatt átadott hőmennyiség a réteg hőmérséklet-különbségével. 1 °K felületek. A dielektrikumok hővezetési együtthatója széles tartományban változik. A λ t legalacsonyabb értékei a gázok, porózus dielektrikumok és folyadékok (levegőnél λ t = 0,025 W/(m K), víznél λ t = 0,58 W/(m K)), magas értékek kristályos dielektrikummal rendelkeznek (kristályos kvarchoz λ t \u003d 12,5 W / (m K)). A dielektrikumok hővezetési együtthatója szerkezetüktől (olvasztott kvarc esetén λ t = 1,25 W / (m K)) és hőmérsékletüktől függ.

hőtágulás A dielektrikumokat a lineáris tágulási hőmérsékleti együtthatóval értékeljük: . Az alacsony hőtágulású anyagok általában nagyobb hőállósággal rendelkeznek, és fordítva. A szerves dielektrikumok hőtágulása jelentősen (tíz- és százszorosára) meghaladja a szervetlen dielektrikumok tágulását. Emiatt a szervetlen dielektrikumból készült, hőmérséklet-ingadozású alkatrészek méretstabilitása jóval nagyobb, mint a szervesaké.

1. Abszorpciós áramok

Az abszorpciós áramokat különböző típusú lassú polarizációjú elmozdulási áramoknak nevezik. Az abszorpciós áramok állandó feszültségen áramlanak a dielektrikumban az egyensúlyi állapot létrejöttéig, és a feszültség be- és kikapcsolásakor változtatja irányát. Váltakozó feszültségen abszorpciós áramok folynak a dielektrikum elektromos térben való tartózkodása alatt.

Általában elektromosság j dielektrikumban az átmenő áram összege j sc és abszorpciós áram j ab

j = j sc + j ab.

Az abszorpciós áram az előfeszítő áramból határozható meg j cm az elektromos indukciós vektor változási sebessége D

Az átmenő áramot a különböző töltéshordozók elektromos mezőjében történő átvitel (mozgás) határozza meg.

2. Elektronikus az elektromos vezetőképességet az elektronok tér hatására történő mozgása jellemzi. A fémeken kívül szénben, fémoxidokban, szulfidokban és más anyagokban, valamint számos félvezetőben is megtalálható.

3. Ionos - az ionok mozgása miatt. Megfigyelhető elektrolitok - sók, savak, lúgok - oldataiban és olvadékaiban, valamint számos dielektrikumban. Belső és szennyező vezetőképességre oszlik. A belső vezetőképesség a disszociáció során kapott ionok mozgásának köszönhető molekulák. Az ionok elektromos térben történő mozgását elektrolízis kíséri - egy anyag átvitele az elektródák között és felszabadulása az elektródákon. A poláris folyadékok nagyobb mértékben disszociálnak, és nagyobb az elektromos vezetőképességük, mint a nem polárisaké.

A nem poláris és gyengén poláris folyékony dielektrikumokban (ásványi olajok, szerves szilícium folyadékok) az elektromos vezetőképességet a szennyeződések határozzák meg.

4. Molionos elektromos vezetőképesség -ún. töltött részecskék mozgása okozza molions. Kolloid rendszerekben, emulziókban figyeljük meg , felfüggesztések . A molionok elektromos tér hatására történő mozgását ún elektroforézis. Az elektroforézis során az elektrolízissel ellentétben nem képződnek új anyagok, megváltozik a diszpergált fázis relatív koncentrációja a folyadék különböző rétegeiben. Elektroforetikus elektromos vezetőképesség figyelhető meg például az emulgeált vizet tartalmazó olajokban.