Де N – кількість позитивних і негативних іонів; q – заряд іона; h – відстань між електродами.
Подальше збільшення напруги супроводжується посиленням ударної іонізації і збільшенням кількості вільних електронів практично в геометричній прогресії, що приводить до різкого зростання струму.
2.2 Електропровідність рідких діелектриків
Електропровідність у рідких діелектриках виникає при пересуванні іонів чи переміщенні відносно великих заряджених колоїдних часток, а також електронів.
Полярні рідини завжди мають підвищену провідність у порівнянні з неполярними, причому зростання діелектричної проникності приводить до зростання провідності.
У неполярних рідинах електропровідність визначається наявністю дисоційованих домішок, особливо вологи. Очищення рідких діелектриків від домішок, що містяться в них, забезпечує зменшення провідності. Однак повністю очистити рідкий діелектрик від домішок, що містяться в ньому, практично не вдається, що утруднює одержання електроізоляційної рідини з малою питомою провідністю.
На величину питомої провідності будь-якої рідини істотно впливає температура. З її підвищенням зростає провідність, тому що зменшується в'язкість рідини, зростає рухливість іонів і може збільшитися ступінь теплової дисоціації.
Відповідно до закону Вальдена, добуток питомої провідності рідкого діелектрика на його в'язкість є величиною постійною і не залежить від температури. Закон Вальдена виконується краще для чистих рідин і гірше при наявності в них домішок. Для неполярних рідин відступ від закону Вальдена більш помітний, ніж для полярних. На рис 2.3 наведена залежність струму від напруженості полю в рідких діелектриках.
|
|
|
 I
| ||
| Е |
Рис 2.3 – Залежність струму від напруженості поля в рідкому діелектрику
Питома провідність залежно від концентрації іонів може бути представлена рівнянням 
, де n – число іонів у см3; q – заряд іона; u+ і u- - рухливість, відповідно позитивних і негативних іонів.
При невеликих значеннях напруженості електричного поля рухливість позитивних і негативних іонів незначна, порядку 10-4 см2/сВ. У цьому випадку, внаслідок малої довжини вільного пробігу електрони не встигають одержати достатню кінетичну енергію для ударної іонізації. Струм підкоряється закону Ома. При напруженостях електричного поля 10 МВ/м і більше закон Ома вже не виконується, що пов'язано з появою електронної провідності внаслідок ударної іонізації і збільшенням числа іонів, що рухаються під дією поля. Питома провідність очищених технічних рідких діелектриків знаходиться в межах 10-8– 10-13 1/Ом м.
У колоїдних системах спостерігається моліонна чи електрофоретична електропровідність, при якій носіями зарядів є групи молекул – моліонів. Швидкість руху таких часток залежить від в'язкості рідини. Відповідно до закону Стокса стала швидкість руху кулі в в’язкому середовищі визначається як
|
|
|
V = 
, (2.7)
де F – сила, що діє на кулю; r – радіус кулі; η – динамічна в'язкість.
Сила, що діє на електричний заряд і викликає його спрямоване переміщення, дорівнює F = q E. Тоді
V = 
(2.8)
Рухливість зарядів визначається як u = V/E . Звідси визначимо з наведеного рівняння рухливість носіїв зарядів у рідких діелектриках:
u = 
(2.9)
З даного рівняння видно, що рухливість носіїв зарядів у рідких діелектриках істотно залежить від розмірів часток і в'язкості рідини.
У загальному виді питому провідність діелектриків можна представити у виді 
. Тоді, з урахуванням вищенаведеного рівняння, питому провідність рідкого діелектрика при моліонній електропровідності визначимо як 
. (2.10)
Питома провідність рідких діелектриків сильно залежить від температури, тому що при її підвищенні зменшується в'язкість рідини і збільшується концентрація вільних носіїв зарядів унаслідок теплової дисоціації. Дана залежність має вигляд
|
|
|
, (2.11)
де а – температурний коефіцієнт збільшення питомої провідності.
2.3 Електропровідність твердих діелектриків
Електропровідність твердих діелектриків обумовлена пересуванням іонів або наявністю в них вільних електронів.
Вид електропровідності можна встановити експериментально, використовуючи закон Фарадея. Іонна електропровідність супроводжується переносом речовини, тобто явищем електролізу. При електронній електропровідності дане явище не спостерігається.
У діелектриках з атомними чи молекулярними ґратками електропровідність залежить тільки від наявності домішок. Як правило, питома провідність таких матеріалів незначна.
Більшість застосовуваних на практиці твердих діелектриків мають іонну електропровідність. Це синтетичні й органічні полімери, неорганічне скло, керамічні матеріали, кристали і т.д. Пов'язано це з тим, що енергія звільнення іонів у твердих діелектриках не перевищує 5еВ, тоді як для електронів вона більше 5еВ.
Дата добавления: 2018-09-23; просмотров: 245; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!