20. Электропроводность в жидких диэлектриках.

Э лектропроводность жидкостей обусловлена ионами, образующимися при диссоциации молекул самой жидкости или ее примесей. В связи с увеличением энергии хаотического теплового движения молекул степень ионизации и концентрация ионов растет с повышением температуры по экспоненциальному закону:

где W – энергия диссоциации; n0 – начальная концентрация ионов. Отсюда удельная проводимость:

где q – заряд иона; A=n0q(μ−+μ+); а=W/k. Считая подвижности отрицательных и положительных ионов μ− и μ+ постоянными, А – постоянная, характеризующая материал.

Диссоциация молекул легче происходит в полярных жидкостях, чем в неполярных в виду того, что энергия диссоциации полярных жидкостей значительно меньше, чем неполярных, их удельная проводимость существенно выше.

В неполярных жидкостях молекулы основного вещества практически не диссоциируют на ионы. Их электропроводность обусловлена примесями, особенно примесями полярных веществ.

21. Электропроводность в твердых диэлектриках.

Электропроводность диэлектриков в отличие чаще всего носит не электронный, а ионный характер. Это связано с тем, что ширина запрещенной зоны в диэлектриках ΔW>>kT и лишь ничтожное количество электронов может отрываться от своих атомов за счет теплового движения.

Ионы же часто оказываются слабо связанными в узлах решетки, и энергия W, необходимая для их срыва, сравнима с kТ.

В твёрдых диэлектриках ионного строения электропроводность обусловлена, главным образом, перемещением ионов, вырываемых из решётки под влиянием флуктуаций (тепловых колебаний молекул) теплового движения. При низких температурах передвигаются слабо связанные ионы (например, ионы примесей). При высоких температурах получают возможность двигаться ионы кристаллической решетки.

В атомарных или молекулярных кристаллах, электропроводность связана только с наличием примесей. Носителями заряда в диэлектриках обычно оказываются ионы малых размеров, подвижность которых выше.

П ри этом, с изменением температуры, число nТ диссоциированных ионов изменяется по экспоненциальному закону:

Направленное движение ионов (дрейф) осуществляется путём перескока («прыжковая проводимость») с ловушки на ловушку

При температуре выше точки излома А электропроводность определяется в основном собственными дефектами – это область высокотемпературной, или собственной, электропроводно сти. Ниже излома, в области низкотемпературной, или примесной электропроводности, зависимость более пологая. В отличие от трудновоспроизводимой низкотемпературной области электропроводности, определяемой в основном природой и концентрацией примесей, значение собственной удельной проводимости не зависит от примесей, хорошо воспроизводится и является физической характеристикой данного соединения.

Ионная электропроводность сопровождается переносом вещества: положительные ионы движутся к катоду, а отрицательные к аноду. Электролиз особенно ярко выражен при повышенных температурах, когда ρ мало, и при приложении высоких постоянных напряжений.

23. Зависимость электропроводности жидких диэлектриков, не содержащих примеси, от температуры (объяснить зависимость).

Логарифм проводимости жидкости линейно уменьшается с увеличением обратной абсолютной температуры 1/Т. показатель экспоненты в жидкостях определяется энергией диссоциации: а=W/k

Вязкость η жидкости экспоненциально убывает при увеличении температуры (если нет полимеризации или других побочных процессов). При этом увеличивается подвижность ионов, а значит и проводимость.

24. Влияет ли увлажнение на электропроводность диэлектриков, если да, то каким образом?

Пористый диэлектрик при наличии в нем влаги, даже в ничтожных количествах, резко увеличивает свою электропроводность.

2 7. Зависимость плотности тока j от напряженности Е в газообразных диэлектриках.

При малых значениях напряженности внешнего электрического поля, когда Nр, α, μ+ и μ− можно считать постоянными, плотность тока в газе прямо пропорциональна напряженности приложенного поля. То есть, в этих условиях соблюдается закон Ома (участок ОА).

При дальнейшем возрастании напряженности приложенного поля, из-за возрастания скорости дрейфа ионов (средняя скорость упорядоченного движения свободных электронов в проводнике под действием внешнего электрического поля), вероятность их рекомбинации уменьшается и, в основном, все ионы устремятся к электродам. Это ток насыщения jн (участок АВ).

(участок ВС) происходит значительное повышение плотности тока вследствии процессов ударной ионизации молекул электронами в сильном электрическом поле вплоть до пробоя газового промежутка. Участок ВС называют областью самостоятельной электропроводности