2.4 Електричний пробій діелектрика

В нормальних умовах діелектрик володіє малою провідністю. Ця його властивість зберігається доки напруженість зовнішнього електричного поля, в якому він знаходиться, не збільшиться до деякого значення, при якому починається іонізація молекул діелектрика (розчеплення молекул на іони). При цьому зв'язок між електронами й протонами розривається й з’являються вільні електрони. В такому стані діелектрик переходить в стан провідника, та утворюється утвір для проходження електричного струму, тобто діелектрик починає проводити струм. Це значення напруженості для кожного діелектрика різне.

Напруженість електричного поля, при якому у діелектрика починається іонізація молекул, називається пробивною напруженістю (чи електричною міцністю) діелектрика. Величина напруженості електричного поля, яка допускається в діелектрику при його використанні у електричних устаткуваннях, називається допустимою напруженістю діелектрика. Ця величина менше за електричну міцність діелектрика. Відношення пробивної напруженості до допустимої визначає запас міцності діелектрика.

У газів та рідких діелектриків ізолюючі властивості відновлюються при зниженні прикладеної напруженості поля до величини меншої за пробивну напруженість, а у твердих діелектриків не відновлюється.

Значення пробивної напруженості для деяких діелектриків: скло - 40 кВ/мм, фарфор - 7,5 кВ/мм, повітря - 3 кВ/мм.

З точки зору міцності діелектриків кращими діелектриками є вакуум й гази, особливо при високому тиску.

3 Електричний струм та опір

3.1 Електричний струм та його густина

Електричний струм - це спрямований рух заряджених часток під дією електричного поля в провіднику. Позначається - І, А(ампер).

Сила струму - це кількість зарядів, які пройшли скрізь поперечну площину провідника в одиницю часу:

де - час, с

Постійний струм - це струм, який не змінюється ні за значенням ні за напрямком з часом. За додатній напрямок струму приймають напрямок переміщення протонів, тобто назустріч електронам - від "+" до "-".

Густина струму - це величина, яка чисельно дорівнює відношенню сили струму до площини поперечного перерізу проводу, по якому проходить цей струм. Позначається - , .

,

де - площа поперечного перерізу проводу, мм²

^{Рисунок 3.1- Електричний струм в різних перетинах проводу}

Таким чином, густина струму визначається зарядом, який проходе через одиницю поперечного перерізу провода в одиницю часу. Заряд пропорціональний швидкості руху заряджених часток, а швидкість руху пропорціональна напруженості електричного поля: ,

де - коефіцієнт пропорціональності, який називають питомою електропровідністю провідника. При постійній температурі питома електропровідність провідника теж постійна. При збільшені температури у провідників першого класу електропровідність зменшується, а у провідників другого класу збільшується.

Електропровідність провідника позначається - G. Вимірюється у См.

де l - довжина провідника, м

Тобто, електропровідність провідника залежить від довжини та поперечного перерізу проводу, та при постійній температурі електропровідність даного проводу постійна. Густина струму - векторна величина, яка направлена за нормаллю до площини поперечного перерізу провода. Густина струму при різних площинах поперечного перерізу провідника різна: чим більше переріз, тим менше густина струму, та навпаки.