Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
B_74.docx
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
1.7 Mб
Скачать
  1. 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

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

Ю101013

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.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]