Вопрос 4

Основные физические свойства диэлектрических материалов (электрические, тепловые и механические) тесно связаны между собой. Наиболее важными электрическими свойствами являются: удельные электрические сопротивления, угол диэлектрических потерь и его тангенс, диэлектрическая проницаемость, поляризация, электрическая прочность.

Для сравнительной оценки различных материалов применительно к цепи постоянного тока используют величину их удельного сопротивления. Для твердых диэлектриков различают два удельных сопротивления: объемное и поверхностное.

Удельное объемное сопротивление численно равно сопротивлению куба с ребром 1 м (в системе СИ), если ток проходит через две противоположные грани этого куба. Выражается удельное объемное сопротивление в Ом м. Удельное поверхностное сопротивление численно равно сопротивлению квадрата по поверхности диэлектрика со стороной 1 м и измеряется и Ом. и характеризуют два различных свойства диэлектрика: проводить электрический ток через толщу или по поверхности диэлектрика.

Тангенс угла диэлектрических потерь tg δ и диэлектрическая прони­цаемость ε являются важнейшими характеристиками диэлектриков, так как характеризуют: tg δ - величину рассеиваемой в диэлектрике мощности, ε -способность диэлектрика к созданию электрической емкости и опреде­ляют качество диэлектрика при переменном U.

Углом диэлектрических потерь называется угол, дополняющий до 90° угол сдвига фаз φ между векторами тока и напряжения в емкостной цепи.

Этот угол увеличивается с ростом потерь энергии в диэлектрике. Природа диэлектрических потерь обуславливается токами абсорбции, являющимися следствием поляризационных процессов и тока сквозной проводимости. Однако, так как количественно ток сквозной проводимо­сти в диэлектриках весьма незначителен, основное влияние на величину диэлектрических потерь оказывает активная составляющая тока абсорб­ции

При действии электрического поля на диэлектрик в нем протекает процесс поляризации - упругое смещение связанных зарядов или ориен­тация вдоль поля дипольных моментов полярных молекул.

В соответствии с видами смещающихся под действием электрическо­го поля зарядов различают несколько видов поляризации. Основными из них являются: электронная, ионная, дипольная и спонтанная, структурная, миграционная.

Электрическая прочность  — характеристика диэлектрика, минимальная напряжённость электрического поля, при которой наступает электрический пробой. Все газы, а также все твёрдые и жидкие диэлектрики обладают конечной электрической прочностью.

Вопрос 5

Эксплуатационные свойства диэлектриков это термические, механические, физико-химические свойства.

Термические свойства: Температура вспышки (Т_всп) - наименьшая температура, при которой над поверхностью вещества образуются пары, способные вспыхнуть в воздухе при поднесении к ним внешнего источника зажигания. В зависимости от температуры вспышки горючие жидкости подразделяются на: легковоспламеняющиеся (ЛВЖ) и горючие (ГЖ). Легковоспламеняющиеся жидкости в свою очередь делятся на три группы: а) особо опасные ЛВЖ; б) постоянно опасные ЛВЖ; в) опасные при повышенной температуре ЛВЖ. Температура воспламенения - наименьшая температура вещества, при которой оно выделяет горючие пары и газы с такой скоростью, что при воздействии на них источника зажигания наблюдается способность воспламеняться. Температура самовоспламенения - это самая низкая температура вещества, при которой происходит резкое увеличение скорости экзотермической реакции, заканчивающейся пламенным горением. Температура плавления (Т_пл) характеризует переход кристаллического вещества ионного типа из твердого состояния в жидкое. Температура размягчения определяется для аморфных материалов степенью изменения их жесткости.Точка кипения - температура, при которой происходит переход вещества из жидкого состояния в парообразное. Теплопроводность - это свойство материала проводить тепло , Вт/(м К). Теплоемкость - это способность материала накапливать тепловую энергию при нагревании, [Дж/(кг К)]. Нагревостойкость - это способность электроизоляционного материала длительно выдерживать предельно допустимую температуру без признаков разрушения. Установлено семь классов нагревостойкости с соответствующей максимальной рабочей температурой и группами веществ Y, A, B, E, F, H, C. Тепловое расширение – способность вещества увеличивать свой объем при нагревании. Морозостойкость - способность материала выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание.

Механические свойства - это реакция материала на приложение механической нагрузки. Упругость - это свойство тел восстанавливать свою форму и объем после прекращения действия внешних сил. Прочность - способность всей конструкции выдерживать нагрузки без разрушения. Твёрдость — это способность материала сопротивляться проникновению в него более твёрдого тела. Вязкость - свойство жидкости, которое определяет ее сопротивление внешним воздействиям. Динамическая вязкость  - это отношение единицы силы f, необходимой для смещения слоя жидкости на единицу расстояния, к единице площади слоя S с изменением скорости движения в направлении перпендикулярном плоскости перемещения dV/dy, называемой Пуаз. Кинематическая вязкость  (м²/с), равна отношению динамической вязкости к плотности d (г/см³) жидкости  = /d. Единица измерения  - 1 стокс.

Физико-химические свойства: Радиационная стойкость - это способность материалов работать, не ухудшая своих основных свойств в условиях интенсивного ионизирующего излучения. Светостойкость - это стойкость электроизоляционных материалов к действию ультрафиолетовых лучей. Кислотное число (N) - увеличение или уменьшение концентрации кислотных групп в соединении при кислотно-основном титровании раствора исследуемого вещества водно-спиртовым раствором едкой щелочи (гидроксида калия). Старение - ухудшение физико-химических свойств в течении времени.

Гидрофильность - характеристика интенсивности молекулярного взаимодействия вещества с водой, способность хорошо впитывать воду. Гидрофобность - это физическое свойство молекулы, которая «стремится» избежать контакта с водой. Гигроскопи́чность – способность некоторых веществ поглощать водяные пары из воздуха. Водопоглощаемость - это характеристика, позволяющая оценить способность твердого диэлектрического материала противостоять воздействию воды. Влагопроницаемость – это способность полимерных материалов пропускать водяные пары при наличии перепада давления последних.