9. Опишите, что подразумевают под удельнойпробойностью диэлектрика?Диэлектриктіңменшіктіпробойы
Қойылған электр өрісінің Епр белгілі мәнге келген кезден диэлектриктің электрлің кедергісінің кенеттен азаюы.
Епр әдетте 105-106 В/см диэлектрлік кристалда өткізгіштік каналдардың пайда болуымен байланысты. Бұл жерде токтың тығыздығы үлгінікінен улкен. Канал бойымен тығыздығы үлкен токтардың ағуы джоуль жылулық бөлінуінен материалдардың бұзылуына әкеледі.
Идеалды біртекті диэлектриктерге қарағанда реалды қатты диэлектриктерде пробой Е-нің аз мәнінде басталады.
Сұйық диэлектриктердегі пробой өткізгіштік каналдардың пайда болуына негізделген. Епр мәні сұйықтардың жиілік дәрежесімен анықталады.
Диэлектриктегі пробой электрлік жылулық, ал кейбір жағдайларда электрохимиялық процесстердің нәтижесінде пайда болуы мүмкін.
Диэлектриктегі пробой:
Беттік
Көлемдік
Диэлектриктегі пробой электр өрісіндегі өткізгіштіктің бірден өсуі . Диэлектриктің пробойы олардың бұзылуымен болады. Диэлектрниктерге минималды кернеулік беретін болсақ, ол прабойға алып келеді, оны пробойлық кернеулік деп атайды.
Электрлік беріктілік – диэлектрикті пробойға алып келетін электр өрісіндегі минималды кернеулікті айтады.
Епр = Uпр/h
h- диэлектрик қалыңдығы,
Uпр – пробойлық кернеу,
Епр – пробойлық кернеулік
Егер пробойымыз газдық диэлектриктерде болатын болса , онда молекулалық жоғары қозғалыс әсерінен пробой болған аудандарынан кернеулікті алып тастаса, диэлектрлік өрістің электрлік қасиеттерін қайта қалпына келтіреді.
Қатты диэлектриктің пробойы изоляциялық бұзылумен аяқталады. Диэлектриктердің пробойлары таза электрлік жылулық, электрлік химиялық процесстердің нәтижесінде туындайды. Диэлектриктегі пробой механизмі заттың агрегатты күйіне байланысты болады.
Сұйық диэлектриктердің электрлік пробойына әсер ететін факторлар: электродтардын материалы, қоспалар, сұйыққтардың ластануы, кернеуліктің әсер ету уақыты, кернеулік пен жиіліктің өсу жылдамдығы, температура, қысым.
Сұйық диэлектриктердің пробойы жылулық және иондық процесстердің нәтижесінде болады. Ең негізгі факторы сұйықтағы бөтен қоспалардың болуы.
10. Опишите, в чем заключается поверхностная электропроводность диэлектриков.Диэлектриктің беттік электрөткізгіштігі
Қандайда бiр әдiспен екi өткiзгiштi зарядтағанда оның бiрi шамасы q оң зарядталып, ал екiншiсi шамасы дәл сондай терiс зарядталады. Өткiзгiштер арасында электр өрiсi пайда болып, потенциалдар айырымы (кернеу) туындайды. Егер электр өрiсi жеткiлiктi күштi (кернеу жоғары) болса, онда диэлектриктiң iстен шығуы орын алады: диэлектрик өткiзгiшке айналады, онда өткiзгiштер арасында ұшқын пайда болып, олар разрядтала (зарядтарын жоғалта) бастайды. Табиғатта бұл құбылысты күн күркiрегенде найзағай ойнағанынан байқауға болады. Өткiзгiштер арасындағы кернеу тез өсуi бәсеңдеген сайын олардың зарядтарының көбейгенi, көп заряд ұстап қалуға мүмкiндiк бередi.
Беттік электр өткізгіштік диэлектриктің бетінде мерзімдіі әртүрлі ақаулардың және ылғалдардың, ластанулардың бар болуы байқалады. болады.Су өткізгіштік қасиетке ие болып табылады. Диэлектрик бетінде бір қабат ылғалдың болуы, көрінетін өткізу қабілетін анықтауға болады, негізінде осы қабаттың қалыңдығымен анықталады. Бірақ, материалдың табиғаты ылғал адсорббионды жабындының кедергілерімен байланысты.
Диэлектриктердің беттік және көлемдік өткізулері үшін қарапайым формулалары.
Адсорбция молекул на активных центрах:
1 – пакетные диполи K + -OH - .
2 – молекулярные диполи вещества.
11. Укажите особенности электропроводности диэлектриков. Диэлектриктің электрөткізгіштігінің ерекшеліктері
Заттар электр тогын өткізу қасиетіне байланысты: өткізгіштер, жартылайөткізгіштер және диэлектриктер болып бөлінеді.
Өткізгіштерде бос заряд тасымалдаушылар бар. Бұл электрондардың бір бөлігі ядромен аз байланысқан және олар бір ядроның орбитасынан екінші ядроның орбитасына сыртқы электр өрісі әсерінен өте алады. Мұндай электрондар – бос электрондар.
Металдарда электр тогы өткен кезде электр тогы аз болады. Мысалы, 2 мм2 мысты өткізгішті алып, оған 5 А ток бергенде меншікті кедергісі р=1,7∙10-8 , Е=jr= 4∙10-2 В/м немесе Е=40 мВ/м.
Диэлектриктердің басты электрлік қасиеті негізінен электр өрісінде поляризациялану болып табылады. Диэлектриктің құрылысы бірталай бос электрондар мен молекулалардың санымен сипатталады. Металдарда аймақтар жабылады, сондықтан электрондар үлгі бойымен еркін қозғала алады. Тыйым салынған аймақтың ені 0-ге тең. Сондықтан металдарда қозғалыс электрондары көп мөлшерде кездеседі. Металда электрондардың саны 1022 - 1 см3 және де олардың қозғалысы да үлкен. Металдардың меншікті кедергісі 0,01 мкОм∙м – 1 мкОм∙м.
Диэлектриктер мен жартылайөткізгіштердің нақты бір енінде тыйым салынған аймағы болады. Ол жартылай өткізгіштерде ε=1-3эВ, ал диэлектриктерде 3-10 эВ аралығында.
Қатты диэлектриктерде өткізгіштік механизмі жоғары. Газдық диэлектриктерде газдардың электрөткізгіштігін ғарыштық сәулелер анықтайды. Негізінде ауада 1000 штук электрондар және бір электрон 1 см3 иондар пайда болады. Электрондар мен иондардың бір бөлігі рекомбинацияланады және бір бөлігі нейтралды молекулаларға жабысып «-» ұзақ өмір сүретін иондарды түзеді. Газдық көлемде тепе –теңдік күйі 109 ион/м3 дейін болады. Осы жерден ионизация есебінен ауаның өткізгіштігі 10-14 см/м –ге тең болады. Егер заряд тасымалдаушыларда жасанды түрде жасаса, онда газда жоғары өткізгіштікті алуға болады.