
- •Второе издание удостоено государственной прем!* ссср
- •Кристалла — дислокация
- •В чет состоят основные представления о строении вещества?
- •Классификация материалов £ помощью зонной теории твердого тела и по магнитным свойствам.
- •3. Основные виды поляризации диэлектриков
- •4. Классификация диэлектриков по виду поляризации
- •5. Диэлектрическая проницаемость газов
- •Показатель преломления и диэлектрическая проницаемость некоторых газов
- •3). Число молекул n пропорционально давлению и обратно пропорционально абсолютной температуре.
- •6. Диэлектрическая проницаемость жидких диэлектриков
- •Диэлектрическая проницаемость и ее температурный коэффициент для неполярных и слабополярных жидкостей
- •Жидкости — совола
- •7. Диэлектрическая проницаемость твердых диэлектриков
- •Диэлектрическая проницаемость и показатель преломления некоторых неполярных твердых диэлектриков при температуре 20 “с
- •Значение ег и тк ег ионных кристаллов при температуре 20 °с
- •Различных частотах Значение ег неорганических стекол и органических полярных диэлектриков при 20 °с
- •Сегнетова соль 500—600 Титанат бария 1500—2000 Титанат бария с добавками . . 7000—9000
- •Электропроводность диэлектриков
- •2. Электропроводность газов
- •3 . Электропроводность жидкостей
- •4. Электропроводность твердых тел
- •Натриевый пирекс .... 2-10е Калиевый пирекс 8109 Свинцовое стекло 2-1010
- •5. Поверхностная электропроводность твердых диэлектриков
- •Удельное поверхностное сопротивление некоторых материалов при относительной влажности, равной 70 %
- •Основные механизмы электропроводности газов, диэлектрических жидкостей и твердых диэлектриков.
- •Чем обусловливается поверхностная электропроводность твердых диэлектриков?
- •1. Основные понятия
- •2. Виды диэлектрических потерь в электроизоляционных материалах
- •3. Диэлектрические потери в газах
- •4. Диэлектрические потери в жидких диэлектриках
- •Жидкости
- •5. Диэлектрические потери в твердых диэлектриках
- •Частотах
- •Температуре 50 °с)
- •Температуры
- •2. Пробой газов
- •4. Пробой твердых диэлектриков
- •Электрический пробой макроскопически однородных диэлектриков.
- •Электрическая прочность некоторых твердых диэлектриков в однородном поле при частоте 50 Гц
- •5. Тепловой и электрохимический пробой твердых диэлектриков
- •В чем различие в терминах: пробивное напряжение и электрическая прочность материала?
- •Каковы механизмы пробоя газоп, жидкостей и твердых тел?
- •Выведите выражение для пробивного напряжения при тепловом пробое по упрощенной теории н. II. Семенова и в. А. Фока.
- •"‘Нас Риас
- •Чиваемой поверхности (б)
- •Воздуха и температуры
- •Церезин 1,5-10'19 Полистирол 6,2-10"1?1- Триацетат целлюлозы . . . 2,ь10-в
- •Температурные коэффициенты линейного расширения некоторых диэлектриков
- •4. Химические свойства диэлектриков и воздействие на материалы излучений высокой энергии
- •Какие физико-химические и механические свойства диэлектриков необходимо учитывать при эксплуатации материалов?
- •Какие из этих свойств являются специфическими для диэлектриков?
- •К чему сводится влияние на диэлектрики излучений высокой энергии?
- •5. Общие сведения об органических полимерах
- •— Кремнийорганический; 6 — полиимидный
- •Р /v5 ис. 6-17. Схема установки для пропитки с применением вакуума и давления
- •Различных частотах
- •Мв/м при переменном напряжении частоты 50 Гц.
- •75 МПа, удельная ударная вязкость 20—
- •Изоляции на провод
- •Корпус; 8 — подвод воды для охлаждения червяка; 9 — слив воды
- •Из полиэтилена
- •Свойства гетииакса марок I и V, текстолита марки б и стеклотекстолита марки стэф (образцы толщиной более 10 мм)
- •6Текловолокно
- •18. Слюда и слюдяные материалы
- •(В % по массе)
- •Диаметра провода о
- •Охлаждении
- •Параметры некоторых сверхпроводкнксвых материалов
- •Изменение удельного сопротивления алюминия различной чистоты
- •5. Различные сплавы, припои, неметаллические проводники
- •Растворять и удалять оксиды и загрязнения с поверхности спаиваемых металлов;
- •Защищать в процессе пайки поверхность металла, а также расплавленный припой от окисления; 3) уменьшать поверхностное натяжение расплавленного припоя и смачиваемость им соединяемых поверхностей.
- •2. Электропроводность полупроводников
- •I I I I I I лической решетки германия: а — без примесей;
- •Р Тх Тип р Тг Тх Тип п % б) ис. 8-3. Определение типа электропроводности полупроводников: а — при помощи эффекта Холла; б — при помощи нагрева одного из концов испытуемого полупроводника
- •4. Элементы, обладающие свойствами полупроводников
- •От температуры
- •С воздушным охлаждением
- •От температуры
- •5. Полупроводниковые химические соединения и материалы на их основе
- •Свойства полупроводниковых соединений типа ашву
- •В кристалле
- •С магнитным сердечником
- •Точки компенсации (б)
- •Плотность и удельное сопротивление электротехнической стали в зависимости от содержания кремния
- •Предельное значение удельных потерь и магнитной •индукции электротехнической стали класса 2
- •Предельное значение удельных потерь и магнитной индукции электротехнической стали класса 3
- •Свойства железоникелевых сплавов (пермаллоев) после термической обработки
- •Проницаемостью
- •Состав и свойства мартенситных сталей для постоянных магнитов
- •Магнитные свойства магнитов из феррита бария н феррита кобальта
3 . 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, тэк и перемещением относительно крупных заряженных коллоидных частиц. Невозможность полного удаления способных к диссоциации примесей из жидкого диэлектрика затрудняет получение электроизоляционных жидкостей с малыми значениями удельной проводимости.
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 неполярный жидкий диэлектрик также можно наблюдать возрастание сопротивления за счет переноса свободных ионов к электродам (электрическая очистка).
Удельная проводимость любой жидкости сильно зависит от температуры. С увеличением температуры возрастает подвижность ионов в связи с уменьшением вязкости и может увеличиваться сте
пень тепловой диссоциации. Оба эти фактора повышают проводимость.
Математически удельная проводимость жидкого диэлектрика наиболее точно описывается выражением
у = А ехр (—а/Т), (2-4)
где Л и а — постоянные, характеризующие данную жидкость.
В большинстве случаев температурная зависимость удельной проводимости жидких диэлектриков от температуры может быть выражена следующей формулой:
= у0 ехр сх?, (2-5)
где у0 и а — постоянные величины для данной жидкости; t — температура, °С.
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
(2'6>
где Р — сила; г — радиус шара; т] — динамическая вязкость жидкости.
Сила, действующая на носитель заряда и вызывающая его направленное перемещение,
Б = дЕ, (2-7)
где ц — заряд носителя; Е — напряженность электрического поля.
Воспользовавшись общим выражением для удельной проводимости, полученным из закона Ома, запишем
у = п{)ци = п{)цу!Е (2-8)
и, подставляя в него выражения (2-6) и (2-7), получим
6я Г1\
где и — подвижность носителей заряда, равная средней скорости направленного движения носителей, в поле напряженностью, равной единице, м2/(с-В); п0 — концентрация носителей заряда.
Отсюда
П = -3£" (2-10)
Полагая, что л0, г не изменяются с температурой, т. е. пренебрегая тепловой диссоциацией, из равенства (2-10) получаем, что произведение удельной проводимости и вязкости при разных температурах для данной жидкости остается постоянным (правило Л. В. Пи- саржевского и П. И. Вальдена).
Из выражения (2-9) при тех же условиях следует, что проводимость возрастает при уменьшении вязкости. При влиянии температуры на степень диссоциации частиц жидкости произведение ул не остается постоянным и растет с температурой. Для полярной Жидкости — льняного масла — произведение у1! остается почти
0.1
л
13
127 С
Рис. 2-4
Рис. 2-3. Зависимость удельной проводимости жидкого масляно-канифольного компаунда от величины, обратной абсолютной температуре
Рис. 2-4. Зависимость тока от напряженности поля в жидких диэлектриках
постоянным при разных температурах; электропроводность трансформаторного масла обусловлена движением ионов примесей, степень диссоциации которых с температурой растет, а потому произведение ул увеличивается с ростом температуры.
Зависимость удельной проводимости жидкого масляно-канифольного компаунда от температуры (рис. 2-3) соответствует уравнению (2-4) при а — 9100 К. На рис. 2-3, как и на некоторых последующих, по оси ординат отложена удельная проводимость в логарифмическом масштабе, по оси абсцисс — числа, обратные абсолютным температурам, и соответствующие значения температуры по стоградусной шкале.
При больших напряженностях электрического поля, около 10— 100 МВ/м, как показывает опыт, ток в жидкости не подчиняется закону Ома, что объясняется увеличением числа движущихся под влиянием поля ионов.
В отличие от газов в кривой зависимости тока от напряженности поля в жидких диэлектриках отсутствует горизонтальный участок (рис. 2-4). Для жидкостей высокой степени очистки на кривой возможен горизонтальный участок, отвечающий току насыщения (как и для газов).
В табл. 2-1 сопоставляются значения е, и р для различных диэлектриков.
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), суспензии (твердые частицы в жидкости), аэрозоли (твердые и жидкие частицы в газе). При наложении поля молионы приходят в движение, что проявляется 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.
у-10а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
{■10*' |
См/м
100
10
1350 325 300 275 К
Г1"
35 60 91
Рис. 2-3
Удельное объемное сопротивление и диэлектрическая проницаемость некоторых жидкостей при температуре 20 °С
Жидкость |
Особенности строения |
р, Ом'м |
|
Бензол |
Неполяр |
1011—1012 |
2,2 |
Трансформаторное масло .... |
ная |
Ю10—1013 |
2,3 2,0 |
Касторовое масло |
Полярная |
ю8—ю10 |
4.5 4.6 |
Этиловый спирт |
Сильнопо |
л О т о |
22,0 33,0 |
Дистиллированная вода |
лярная |
і о3— ю4 |
81,0 |
Электрофоретическая электропроводность наблюдается, в частности, в маслах, содержащих эмульгированную воду, и в органических жидкостях, содержащих смолы.