Katı dielektriklerin özgül hacmi ve yüzey direnci

Katı numunenin incelenmesi dielektrik, elektrik akımı akışı için temelde olası iki yolu ayırt etmek mümkündür: belirli bir dielektrik yüzeyi üzerinde ve hacmi boyunca. Bu açıdan bakıldığında, dielektrikin bu yönlerde elektrik akımını iletme yeteneğini yüzey ve hacim direnci kavramlarını kullanarak değerlendirmek mümkündür.

Toplu direnç Bir dielektrik, hacmi boyunca bir doğru akım aktığında sergilediği dirençtir.

Yüzey direnci — Bu, bir dielektrik yüzeyinden doğru akım geçtiğinde sergilediği dirençtir. Yüzey ve kütle özdirenci deneysel olarak belirlenir.

Bir dielektrik maddenin özgül hacim özdirencinin değeri, karşılıklı iki yanından doğru akım geçmesi koşuluyla, kenarı 1 metre uzunluğunda olan bu dielektrikten yapılmış bir küpün direncine sayısal olarak eşittir.

Bir dielektrik maddenin toplu direncini ölçmek isteyen deneyci, kübik bir dielektrik numunenin zıt taraflarına metal elektrotlar yapıştırır.

Elektrotların alanı S'ye eşit alınır ve numunenin kalınlığı h alınır. Deneyde elektrotlar, yüzey akımlarının ölçümlerin doğruluğu üzerindeki etkisini ortadan kaldırmak için zorunlu olarak topraklanmış olan koruyucu metal halkaların içine yerleştirilmiştir.

Elektrotlar ve koruma halkaları tüm uygun deney koşullarına uygun olarak monte edildiğinde, kalibre edilmiş bir sabit voltaj kaynağından elektrotlara sabit bir U voltajı uygulanır ve 3 dakika tutulur, böylece dielektrik numunedeki polarizasyon işlemleri kesin olarak tamamlanır.

Ardından, DC voltaj kaynağının bağlantısını kesmeden, bir voltmetre ve bir mikroampermetre kullanarak voltajı ve ileri akımı ölçün. Dielektrik numunenin hacim özdirenci daha sonra aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır:

Hacim direnci ohm cinsinden ölçülür.

Elektrotların alanı bilindiğinden, S'ye eşittir, dielektrikin kalınlığı da bilinir, h'ye eşittir ve hacim direnci Rv henüz ölçüldü, şimdi hacim direncini bulabilirsiniz. dielektrik (Ohm * m olarak ölçülür), aşağıdaki formül kullanılarak:

Bir dielektrik maddenin yüzey özdirencini bulmak için önce belirli bir numunenin yüzey özdirencini bulun. Bu amaçla, l uzunluğunda iki metal elektrot, aralarında d mesafesi olacak şekilde numuneye yapıştırılır.

Daha sonra sabit bir voltaj kaynağından sabit bir voltaj U, bağlı elektrotlara uygulanır, bu 3 dakika boyunca korunur, böylece numunedeki polarizasyon işlemleri muhtemelen sona erer ve voltaj bir voltmetre ile ve akım bir ampermetre ile ölçülür. .

Son olarak, ohm cinsinden yüzey direnci aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır:

Şimdi, bir dielektrikin özgül yüzey direncini bulmak için, akım, yanlara monte edilmiş elektrotlar arasından akıyorsa, belirli bir malzemenin kare yüzeyinin yüzey direncine sayısal olarak eşit olduğu gerçeğinden hareket etmek gerekir. bu kare O zaman özgül yüzey direnci şuna eşit olacaktır:

Yüzey direnci ohm cinsinden ölçülür.

Bir dielektrik maddenin özgül yüzey direnci, bir dielektrik malzemenin bir özelliğidir ve dielektrik maddenin kimyasal bileşimine, mevcut sıcaklığına, nemine ve yüzeyine uygulanan gerilime bağlıdır.

Dielektrik yüzeyin kuruluğu büyük bir rol oynar. Numunenin yüzeyindeki en ince su tabakası, bu tabakanın kalınlığına bağlı olarak kayda değer bir iletkenlik göstermesi için yeterlidir.

Yüzey iletkenliği esas olarak dielektrik yüzeyindeki safsızlıkların, kusurların ve nemin varlığından kaynaklanmaktadır. Gözenekli ve polar dielektrikler neme karşı diğerlerinden daha hassastır. Bu tür malzemelerin spesifik yüzey direnci, sertlik değeri ve dielektrik ıslanma temas açısı ile ilgilidir.

Aşağıda, daha küçük bir temas açısına sahip daha sert dielektriklerin ıslak durumda daha düşük bir özgül yüzey direncine sahip olduğunun açıkça görüldüğü bir tablo bulunmaktadır. Bu açıdan dielektrikler hidrofobik ve hidrofilik olarak ikiye ayrılır.

Polar olmayan dielektrikler hidrofobiktir ve yüzey temiz olduğunda suyla ıslanmazlar. Bu nedenle, böyle bir dielektrik nemli bir ortama yerleştirilse bile, yüzey direnci pratik olarak değişmeyecektir.

Polar ve iyonik dielektriklerin çoğu hidrofiliktir ve ıslanabilirliğe sahiptir. Hidrofilik bir dielektrik ıslak bir ortama yerleştirilirse yüzey direnci azalır. Çeşitli kirleticiler ıslak yüzeye kolayca yapışacaktır ve bu da yüzey direncinin azalmasına katkıda bulunabilir.

Ara dielektrikler de vardır, bunlar lavsan gibi zayıf polar malzemeleri içerir.

Yaş yalıtım ısıtılırsa, sıcaklık arttıkça yüzey direnci yükselmeye başlayabilir. Yalıtım kuruduğunda direnç düşebilir. Düşük sıcaklıklar, dielektrikin kuru durumdaki yüzey direncinde, aynı malzemeye kıyasla, yalnızca ıslak durumda 6-7 kat artışa katkıda bulunur.

Dielektriklerin yüzey direncini arttırmak için çeşitli teknolojik yöntemlere başvururlar. Örneğin, numune, dielektrik tipine bağlı olarak bir çözücü içinde veya kaynayan damıtılmış suda yıkanabilir veya yeterince yüksek bir sıcaklığa ısıtılabilir, neme dayanıklı bir vernikle kaplanabilir, sırlanabilir, koruyucu bir kabuk içine yerleştirilebilir, kılıf, vesaire. .