5. Электрическое сопротивление диэлектриков.
Все диэлектрики обладают большим удельным сопротивлением. При оценки любых диэлектрических материалов учитывают их объемное электрическое сопротивление ρv, а для твердых диэлектриков также и удельное поверхностное сопротивление ρs. Для диэлектриков характерны следующие значения:
ρv = 108 ... 1018 Ом*м; ρv =10 6... 1016 Ом*м.
При приложении к диэлектрику электрического поля по нему проходят токи:
1. Ток сквозной проводимости Iск, обусловленный перемещением некоторого количества заряженных частиц, наличие которых в диэлектриках связано с примесями.
2. Ток смещения Iсм, связанный с упругими видами поляризации, вызываемый смещением заряженных частиц от положения равновесия при поляризации.
3. Ток абсорбции Iаб, связанный с релаксационными видами поляризации, процессами ориентации диполей.
При постоянном напряжении по диэлектрикам проходит только ток сквозной проводимости, а поляризационные токи проходят очень короткое время и прекращаются при установлении поляризации. При переменном напряжении они проходят непрерывно. Электропроводность диэлектриков в первую очередь определяется наличием в них загрязнения (примесей). При увеличении температуры электропроводности диэлектрики увеличиваются, так как происходят температурное разрушение молекул диэлектриков, появляются свободные носители.
Повышение влажности вызывает падение электрического сопротивления диэлектрика, так как вода в реальных условиях содержит растворенные вещества и является проводником.
6. Диэлектрические потери.
При прохождении электрического тока через диэлектрик он нагревается и теплота рассеивается в окружающее пространство, то есть электрическая энергия теряется на нагрев диэлектрика.
Мощность, рассеиваемая в пространство, составляет диэлектрические потери.
Ток сквозной проводимости называется активным током, он вызывает нагрев диэлектрика и определяет диэлектрические потери. Поляризационные токи так же частично вызывают потери. Это относится к процессам релаксационной поляризации, когда происходит ориентация (поворот) крупных частиц материала (диполей), и в результате трения частиц друг относительно друга выделяется теплота. Упругие виды поляризации не вызывают диэлектрических потерь.
Векторная диаграмма токов имеет вид:
Рисунок 8. векторная диаграмма токов, протекающих в диэлектриках
По горизонтальной оси отложено значение токов, вызывающих диэлектрические потери (Iск + часть поляризационных токов, вызывающих нагрев диэлектрика) - активный ток Iа.
Для каждого материала существует так называемая критическая частота, при которой диэлектрические потери наибольшие. Эту частоту можно определить из условия: fкp * t = 1, где fкp - критическая частота; t - время релаксации поляризации. На этом принципе основано определение времени релаксации поляризации полярного диэлектрика при Т = const. Увеличение Т приводит к увеличению fкp, здвигая всю зависимость в сторону более высоких частот.
Диэлектрические потери используют иногда для разогрева диэлектрика. Например, для получения реакции полимеризации в ходе получения пластмассы, для сушки древесины.