Электропроводность жидких диэлектриков
В жидких диэлектриках наблюдаются в основном ионная и электрофоретическая проводимости. В области сильных электрических полей к этим видам проводимости добавляется электронная составляющая.
Ионная проводимость
Ионная проводимость обусловлена дрейфом — направленным движением положительных и отрицательных ионов под действием приложенного электрического поля и разряжением их на электродах. Ионы образуются в результате электролитической диссоциации (распада) ионогенных веществ (ионной примеси) под действием полярных молекул среды (растворителя). Ионогенная примесь между атомами (ионами) имеет химическую связь: ионную (например, NaCl) или ковалентную, сильно полярную (например, Н2О).
Если примесь имеет ионную связь (например, NaCl), то механизм электролитической диссоциации выглядит так, как показано на рис. 3.6. Полярные молекулы растворителя (внешней среды) притягиваются ионами, находящимися в узлах кристаллической решетки, ориентируются возле этих ионов и, в свою очередь, притягивают их к себе. Притягивая ионы решетки к себе, молекулы растворителя ослабляют связь между ними, в результате чего ионы отделяются от решетки и переходят в растворитель. Переходящие в растворитель ионы остаются связанными с его полярными молекулами.
Рис. 3.6. Механизм электролитической диссоциации примеси с ионной связью
Если примесь состоит из полярных молекул, то полярные молекулы растворителя (среды) ориентируются вокруг диссоциируемой молекулы и ослабляют ковалентную связь между ее атомами (рис. 3.7). В результате молекула распадается на ионы, которые остаются связанными с полярными молекулами растворителя.
Рис. 3.7. Механизм электролитической диссоциации примеси, состоящей из свободных полярных молекул
Процесс электролитической диссоциации обратим и приводит к состоянию равновесия между недиссоциированными молекулами и ионами
Электролитическая диссоциация происходит в отсутствие электрического поля, а ее величина - степень диссоциации - зависит от следующих факторов:
1)
полярности (
)
диссоциируемой молекулы,
2)
полярности (
)
среды,
3) температуры.
Чем больше полярность диссоциируемых молекул, полярность среды и чем выше температура, тем больше степень электролитической диссоциации и, следовательно, выше концентрация ионов и ниже удельное сопротивление диэлектрика.
В жидких неполярных диэлектриках ионы могут образовываться двумя путями: в результате электролитической диссоциации ионогенной примеси (например, воды), попавшей в диэлектрик при его получении и эксплуатации, а также в результате электролитической диссоциации свободных органических кислот и воды - продуктов термоокислительной деструкции (старения) самого вещества. В жидких полярных диэлектриках ионы, кроме того, образуются еще за счет диссоциации собственных полярных молекул.
Электрофоретическая проводимость
Электрофоретическая проводимость обусловлена дрейфом (направленным движением) коллоидных частиц и части ионов диффузионного слоя и разряжением их на электродах.
Примером коллоидных систем в электротехнике являются:
Эмульсии (оба компонента – жидкости);
Суспензии (твердые частицы в жидкости);
Аэрозоли (твердые и жидкие частицы в газе).
При наложении поля коллоидные частицы 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.
Электрофоретическая электропроводность наблюдается, в частности, в маслах, содержащих эмульгированную воду, и в органических жидкостях, содержащих смолы.