Měrný objem a povrchový odpor pevných dielektrik

Vyšetření pevného vzorku dielektrikum, lze rozlišit dvě zásadně možné cesty toku elektrického proudu: po povrchu daného dielektrika a přes jeho objem. Z tohoto pohledu je možné hodnotit schopnost dielektrika vést elektrický proud v těchto směrech, a to pomocí pojmů povrchový a objemový odpor.

Hromadná odolnost Je to odpor, který dielektrikum vykazuje, když jeho objemem protéká stejnosměrný proud.

Povrchová odolnost — Toto je odpor, který dielektrikum vykazuje, když jeho povrchem protéká stejnosměrný proud. Povrchový a objemový odpor se stanoví experimentálně.

Hodnota měrného objemového měrného odporu dielektrika se číselně rovná odporu krychle vyrobené z tohoto dielektrika, jejíž hrana je dlouhá 1 metr za předpokladu, že jejími dvěma protilehlými stranami protéká stejnosměrný proud.

Aby experimentátor změřil objemový odpor dielektrika, přilepil kovové elektrody na opačné strany vzorku krychlového dielektrika.

Plocha elektrod se rovná S a tloušťka vzorku se bere h. V experimentu jsou elektrody instalovány uvnitř ochranných kovových kroužků, které jsou nutně uzemněny, aby se eliminoval vliv povrchových proudů na přesnost měření.

Když jsou elektrody a ochranné kroužky instalovány v souladu se všemi vhodnými experimentálními podmínkami, je na elektrody aplikováno konstantní napětí U z kalibrovaného zdroje konstantního napětí a udržováno po dobu 3 minut, takže procesy polarizace ve vzorku dielektrika jsou jistě dokončeny.

Poté bez odpojení zdroje stejnosměrného napětí změřte napětí a propustný proud pomocí voltmetru a mikroampérmetru. Objemový měrný odpor dielektrického vzorku se pak vypočítá pomocí následujícího vzorce:

Objemový odpor se měří v ohmech.

Protože plocha elektrod je známá, rovná se S, je známa také tloušťka dielektrika, rovná se h a objemový odpor Rv byl právě změřen, nyní můžete najít objemový odpor dielektrikum (měřeno v Ohmech * m) pomocí následujícího vzorce:

Chcete-li zjistit povrchový odpor dielektrika, nejprve najděte povrchový odpor konkrétního vzorku. Za tímto účelem jsou ke vzorku přilepeny dvě kovové elektrody délky l ve vzdálenosti d mezi nimi.

Na napojené elektrody se poté přivede konstantní napětí U ze zdroje konstantního napětí, které se udržuje po dobu 3 minut, aby pravděpodobně skončily polarizační procesy ve vzorku, a napětí se měří voltmetrem a proud ampérmetrem. .

Nakonec se povrchový odpor v ohmech vypočítá pomocí vzorce:

Nyní, abychom zjistili měrný povrchový odpor dielektrika, je nutné vycházet ze skutečnosti, že se číselně rovná povrchovému odporu čtvercového povrchu daného materiálu, pokud proud protéká mezi elektrodami namontovanými na stranách toto náměstí. Potom se měrný povrchový odpor bude rovnat:

Povrchový odpor se měří v ohmech.

Měrný povrchový odpor dielektrika je charakteristikou dielektrického materiálu a závisí na chemickém složení dielektrika, jeho aktuální teplotě, vlhkosti a napětí aplikovaném na jeho povrch.

Obrovskou roli hraje suchost povrchu dielektrika. Nejtenčí vrstva vody na povrchu vzorku je dostatečná k tomu, aby vykazovala znatelnou vodivost, která bude záviset na tloušťce této vrstvy.

Povrchová vodivost je způsobena především přítomností nečistot, defektů a vlhkosti na povrchu dielektrika. Porézní a polární dielektrika jsou citlivější na vlhkost než ostatní. Specifický povrchový odpor takových materiálů souvisí s hodnotou tvrdosti a kontaktním úhlem dielektrického smáčení.

Níže je tabulka, ze které je patrné, že tvrdší dielektrika s menším kontaktním úhlem mají v mokrém stavu nižší měrný povrchový odpor. Z tohoto hlediska se dielektrika dělí na hydrofobní a hydrofilní.

Nepolární dielektrika jsou hydrofobní a pokud je povrch čistý, nenavlhčí vodou. Z tohoto důvodu, i když je takové dielektrikum umístěno ve vlhkém prostředí, jeho povrchový odpor se prakticky nezmění.

Polární a většina iontových dielektrik jsou hydrofilní a mají smáčivost. Pokud je hydrofilní dielektrikum umístěno do vlhkého prostředí, jeho povrchový odpor se sníží. Na mokrý povrch snadno přilnou různé nečistoty, což může také přispět ke snížení odolnosti povrchu.

Existují také intermediární dielektrika, mezi ně patří slabě polární materiály, jako je lavsan.

Pokud je mokrá izolace zahřátá, její povrchový odpor může začít stoupat se stoupající teplotou. Když je izolace suchá, odpor se může snížit. Nízké teploty přispívají ke zvýšení povrchového odporu dielektrika ve vysušeném stavu o 6-7 řádů oproti stejnému materiálu, pouze mokrému.

Pro zvýšení povrchového odporu dielektrika se uchylují k různým technologickým metodám. Vzorek lze například omýt v rozpouštědle nebo ve vroucí destilované vodě, v závislosti na typu dielektrika, nebo zahřát na dostatečně vysokou teplotu, překrýt lakem odolným proti vlhkosti, glazurou, umístit do ochranného pláště, pouzdra, atd. .