Сопротивление и проводимость диэлектриков

Слабое и сильное электрические поля

Зависимости j (Е) и σ (Е) приведены на рис. 10.1.

При Е < Е _кр (слабое электрическое поле) соблюдается закон Ома, проводимость не зависит от напряженности поля и является постоянной величиной.

Рис.10.1. Зависимость плотности тока j и удельной проводимости диэлектрика σ от напряженности электрического поля Е

При Е > Е _кр (сильное электрическое поле) закон Ома не соблюдается, зависимость j (Е) имеет нелинейный характер, например:

j= j ₀ exp (α Е), (5)

где j ₀ и α – коэффициенты, зависящие от природы вещества.

Удельная проводимость зависит от напряженности поля, является переменной величиной.

При Е = Е _пр происходит пробой диэлектрика - диэлектрик теряет электроизоляционные свойства и становится проводником.

Рассмотрим участок твердой изоляции с двумя электродами (рис. 10.2). Ток, протекающий через элемент диэлектрика, называется током сквозной проводимости. I _ск. Он определяется по выражению:

I _ск = I_v + I_s = U/R_v + U/R_s,(6)

где I_v – объемный ток, протекающий через объем элемента диэлектрика, I_s – поверхностный ток, протекающий по граням элемента диэлектрика, U – напряжение, R_v – объемное сопротивление элемента диэлектрика, R_s – поверхностное сопротивление элемента диэлектрика.

Рис. 10.2. К определению удельных сопротивлений диэлектриков: 1 – диэлектрик, 2 – металлические электроды

, (6)

где ρ _v – удельное объемное сопротивление, h, b, l – толщина, ширина и длина элемента диэлектрика, соответственно, s – площадь электрода.

Из (6) имеем:

, Ом ·м. (7)

Удельное объемное сопротивление диэлектрика (ρ_v) численно равно сопротивлению куба с ребром 1м, если напряжение приложено к противоположным граням куба.

Поверхностное сопротивление диэлектрика определяется по выражению:

, (8)

где ρ _s - удельное поверхностное сопротивление, p – периметр элемента диэлектрика.

Из (8) имеем:

, Ом. (9)

Удельное поверхностное сопротивление диэлектрика (ρ_s) численно равно сопротивлению поверхности квадрата со стороной 1м, если напряжение приложено к противоположным сторонам квадрата.

Проводимость диэлектрика оценивают следующими параметрами:

- удельная объемная проводимость:

, См·м^-1 , (10)

- и удельная поверхностная проводимость:

, См. (11)

Дата добавления: 2017-01-13