Электропроводность газов

При небольших напряженностях внешнего электрического поля газы практически считаются идеальными диэлектриками.

Ионизация газа, т.е. расщепление его нейтральных молекул на положительные и отрицательные ионы, которая происходит под действием внешних факторов, называется несамостоятельной или несобственной.

Внешними факторами могут быть: рентгеновские лучи, ультрафиолетовые лучи, космические излучения, а также сильный термический разогрев газа.

Электропроводность газа, обусловленная внешними ионизаторами, небольшая.

Если к газу приложить сильное электрическое поле с большой напряженностью, под действием кинетической энергии нейтральные молекулы будут интенсивно распадаться на положительные и отрицательные ионы, что приводит к появлению самостоятельной или собственной ионизации.

В любом газе невозможен бесконечный рост концентрации положительных и отрицательных ионов, что объясняется их частичным соединением в нейтральные молекулы, т.е. наблюдается процесс рекомбинации.

Рисунок 15 – Ампер-вольтная характеристика газа

U_н - напряжение насыщения;

U_и – напряжение ионизации;

U_пр – напряжение пробоя.

На первом участке ампер-вольтной характеристики газа до U_н выполняется закон Ома, т.е. зависимость линейна, что объясняется ионизацией нейтральных молекул газа на положительные и отрицательные ионы и их частичной рекомбинацией.

На втором участке при увеличении напряжения до значения U_и ток не изменяется, что обусловлено выносом разноименных ионов на электроды и уменьшением их концентрации в межэлектродном промежутке.

Участки I и II ампер-вольтной характеристики газа соответствуют несамостоятельной (несобственной) ионизации.

На третьем участке напряжение до значения U_пр увеличивается, что обусловлено фотонной и ударной ионизациями (появляется механизм самостоятельной (собственной) ионизации).

После пробоя газообразного диэлектрика (U U_пр) теоретически напряжение падает до нулевого значения, а ток бесконечно возрастает (режим короткого замыкания в газообразном диэлектрике).

Электропроводность жидкостей

Жидкости могут быть полярными и неполярными. Это связано со строением их молекул.

В неполярных жидкостях электропроводность будет появляться из-за наличия в них диссоциированных примесей, например влаги.

В полярных жидкостях электропроводность может быть обусловлена диссоциацией молекул не только примесей, но и молекул самой полярной жидкости. Ток в таких жидкостях может быть обусловлен как перемещением ионов, так и относительно крупных заряженных коллоидных частиц.

Полярные жидкости всегда имеют повышенную проводимость по сравнению с неполярными. Сильнополярные жидкости обладают настолько высокими значениями проводимости, что рассматриваются уже не как жидкие диэлектрики, а как проводники с ионной электропроводностью.

Чтобы получить высококачественные электроизоляционные жидкости, применяется их электрическая очистка, т.е. выдержка в течение определенного времени под напряжением. В результате этого разноименные ионы примесей будут выноситься на электроды, разряжаясь на них, тем самым, увеличивая удельное сопротивление такой жидкости. С ростом удельного сопротивления жидкости наблюдается снижение ее диэлектрической проницаемости.

Воздействие повышенной температуры на жидкость приводит к увеличению ее электропроводности. Электропроводность увеличивается, поскольку с ростом температуры уменьшается вязкость жидкости и увеличивается степень ее тепловой диссоциации.