14 Электропроводность жидкостей

Электропроводность жидких диэлектриков тесно связана со строением молекул жидкости. В неполярных жидкостях электро­проводность зависит от наличия диссоциированных примесей, в том числе влаги, в полярных жидкостях электропроводность опреде­ляется не только примесями, но иногда и диссоциацией молекул самой жидкости. Ток в жидкости может быть обусловлен как передвижением ионов, так и перемещением относительно крупных заря­женных коллоидных частиц. Полярные жидкости всегда имеют повышенную проводимость по сравнению с неполярными, причем возрастание диэлектрической проницаемости приводит к росту проводимости. Сильнополярные жидкости отличаются настолько высокой проводимостью, что рас­сматриваются уже не как жидкие диэлектрики, а как проводники с ионной электропроводностью. Очистка жидких диэлектриков от содержащихся в них примесей заметно повышает их удельное сопротивление. При длительном пропускании электрического тока через нейтральный жидкий диэлектрик происходит электрическая очистка. Удельная проводимость любой жидкости сильно зависит от температуры. С увеличением температуры возрастает подвижность ионов в связи с уменьшением вязкости и может увеличиваться степень тепловой диссоциации, Оба эти фактора повышают прово­димость. Математически удельная проводимость электроизоляционной жидкости наиболее точно описывается выражением: , где А и а — постоянные, характеризующие данную жидкость. В нешироком интервале температур зависимость удельной про­водимости жидких диэлектриков от температуры может быть выра­жена следующей формулой: . Для того чтобы показать зависимость удельной проводимости жидкости от ее вязкости, воспользуемся законом Стокса для дви­жения шара в вязкой среде под действием постоянной силы. При этом установившаяся скорость будет: (1), где F — сила, r — радиус шара,  — динамическая вязкость жид­кости. Сила, действующая на носитель заряда и вызывающая его направленное перемещение, будет F=qE (2). Отсюда , а подставив (1) и(2) в последнее, получим (3), где n₀ - концентрация носителей заряда. Отсюда . Полагая, что п₀, q, r не изменяются с температурой, т. е. пренебрегая тепловой диссоциацией, получаем, что произведение удельной проницаемости и вязкости при разных температурах для данной жидкости остается постоянным. Из выражения (3) при тех же условиях следует, что проводимость возрастает при уменьшении вязкости. При влиянии температуры на степень диссоциации частиц жидкости произведение  не остается постоянным и растет с температурой. Для полярной жидкости — льняного масла — произведение  остается почти постоянным при разных температурах. При больших напряженностях электрического поля, по­рядка 10—100 МВ/м, как пока­зывает опыт, ток в жидкости не подчиняется закону Ома, что объясняется увеличением числа движущихся под влиянием поля ионов. На рис. 2-4 показан харак­тер зависимости тока от напря­женности поля в жидких ди­электриках. Для жидкостей высокой степени очистки на кривой возможен горизонтальный уча­сток, отвечающий току насыщения (как и в случае газов). В коллоидных системах наблюдается молионная, или электрофоретическая электропроводность, при которой носителями заряда являются группы молекул — молионы. Из коллоидных систем в электротехнике используются эмуль­сии (оба компонента—жидкости) и суспензии (твердые частицы в жид­кости). Устойчивость эмульсий и суспензий объясняется наличием на частицах дисперсной фазы электрических зарядов. При наложе­нии поля молионы приходят в движение, что и выражается внешне, как явление электрофореза. Электрофорез отличается от электролиза тем, что при нем не наблюдается образования новых веществ, а лишь меняется относительная концентрация дисперсной фазы в различ­ных слоях жидкости.