3.5. Электропроводность жидкостей.

В жидких диэлектриках наблюдается в основном ионная и электрофоретическая проводимости. В области сильных электрических полей к этим видам проводимости добавляется электронная составляющая.

О

Рис.4. К пояснению механизма электролитической диссоциации.

сновным видом носителей зарядов в жидкости являются положительные и отрицательные ионы. Ионы в жидкости образуются в результатеэлектролитической диссоциации(распада) ионогенных веществ (примесей) под действием полярных молекул среды (растворителя). Вода является сильно полярным растворителем. Полярные молекулы растворителя притягиваются ионами примеси и ориентируются возле этих ионов, рис.1.

Притягивая ионы кристаллов примеси к себе, молекулы растворителя ослабляют связь между ионами молекулы. В результате ионы отделяются от решетки и переходят в растворитель, а молекула распадается на ионы. Образовавшиеся ионы остаются связанными с полярными молекулами растворителя.

Процесс электролитической диссоциации обратим, что приводит к состоянию равновесия между недиссоциированными молекулами и ионами

АВ А⁺+ В^-

Количественной характеристикой способности вещества диссоциировать является степень электролитической диссоциации α. Степень электролитической диссоциацииα – это отношение числа молекул, распавшихся на ионы, к общему числу молекул. Если α = 0, то диссоциация отсутствует, соответственно, если α = 1 (или 100%), то вещество диссоциировано полностью.

Вода – это основная из полярных примесей в диэлектриках, практически всегда присутствующая в технических диэлектриках. Вода имеет незначительную степень электролитической диссоциации. При 0^◦С α =6,09∙10^-10. При увеличении температуры до 100^◦С степень электролитической диссоциации увеличивается в 100 раз. При низких температурах вода проявляет свойства слабой щелочи, а при высоких температурах – свойства слабой кислоты.

Электролитическая диссоциация происходит в отсутствии электрического поля, а степень электролитической диссоциации зависит от следующих факторов : 1)полярности молекул примеси, 2) полярности среды (растворителя) и 3)температуры. В жидких неполярных диэлектриках ионы могут образовываться как в результате электролитической диссоциации попавших в диэлектрик примесей, а также в результате электролитической диссоциации продуктов термоокислительной деструкции (старения) самого вещества.

Электрофоретическая проводимостьобусловлена движением заряженных коллоидных частиц. Коллоидные частицы в жидкости образуются при структурировании молекул диэлектрика. Из нескольких молекул диэлектрика образуются длинные цепочки, объединенные кислородными мостиками. Эти молекулярные цепочки агрегируются в клубки и образуют ядра коллоидных частиц. На поверхности ядра коллоидной частицы абсорбируются ионы одного знака, в результате чего формируется адсорбционный слой. Ядро с адсорбционным слоем представляет единый комплекс, называемый коллоидной частицей. Снаружи коллоидная частица покрыта диффузионным слоем из ионов противоположного знака. Коллоидная частица имеет значительно большие размеры, чем самые крупные молекул. В электрическом поле часть диффузионного слоя отделится, а оставшаяся часть коллоидной частицы становится крупным носителем заряда.

Электропроводность жидких неполярных диэлектриков (например, трансформаторных масел) определяется в основном только природой и концентрацией ионогенной примеси. Поэтому удельное сопротивление технически чистых жидких неполярных диэлектриков достаточно велико (ρ=10¹⁰– 10¹⁴Ом∙м).

В жидких полярных диэлектриках (например, полихлордифенилы) наряду с молекулами примеси могут диссоциировать и молекулы растворителя. Молекулы примеси также диссоциируют значительно сильнее в полярном растворителе. Поэтому удельное сопротивление полярных жидкостей всегда ниже (ρ=10⁸– 10¹¹Ом∙м), чем у неполярных диэлектриков.