8.Основное уравнение электропроводности. Слабое и сильное электрические поля.

Способность любых материалов проводить электрический ток определяется наличием зарядов в нем и возможностью их движения. Можно написать общую формулу, для плотности тока j верную для любых сред,

j =S n_i q_i V_i             (1.20)

Здесь i - тип или cорт заряда, (например электроны, ионы различных молекул, молионы, заряженные частицы и т.п.), n_i - концентрация зарядов i-cорта, q_i - значение заряда, V_i - скорость носителей заряда.

Чтобы разобраться с электропроводностью разных материалов, необходимо понять, какие в них плотности (концентрации) заряда, как они появляются и от чего они зависят, какие величины зарядов, с какими скоростями могут двигаться.

Для всех сред, за исключением вакуума, скорость носителей пропорциональна напряженности поля

V_i=b_i E                     (1.21)

где b_i - подвижность носителей заряда.

9.Удельное обьемное и удельное поверхностное сопротивление диэлектриков.Удельная проводимость диэлектриков.

Удельное объёмное сопротивление ρv численно равно сопротивлению куба с ребром в 1 м, мысленно выделенного из исследуемого материала, если ток проходит через две противоположные грани этого куба, Ом·м. В случае плоского образца материала при однородном поле удельное объёмное сопротивление рассчитывают по формуле

ρv=R(S/h),

где R – объёмное сопротивление; S – площадь электрода; h – толщина образца.

Удельное поверхностное сопротивление ρs численно равно со­противлению квадрата (любых размеров), мысленно выделенного на поверхности материала, если ток проходит через две противоположные стороны этого квадрата, Ом,

ρs=Rs(d/l),

где Rs – поверхностное сопротивление образца материала между параллельно поставленными электродами шириной d, отстоящими друг от друга на расстоянии l.

10.Электропроводность жидких диэлектриков.

Основную роль в жидких диэлектриках играют два типа электропроводности: ионная и молионная (катафоретическая).

В неполярных и слабополярных жидкостях носителями заряда в основном являются ионы, возникающие при диссоциации молекул примесей. Степень диссоциации (отношение числа диссоциированных молекул к общему числу молекул жидкости) зависит от химической природы примесей, концентрации и диэлектрической проницаемости. Степень диссоциации возрастает с увеличением ε. Собственная электропроводность наблюдается при диссоциации молекул жидкости с ионным характером связи.

Электронная электропроводность может наблюдаться в сильных полях при эмиссии электронов с катода в тщательно очищенных от примесей жидкостях.

Молионная электропроводность характерна для коллоидных растворов, например для многих электроизоляционных лаков в неотвержденном состоянии, содержащих мелкодисперсный наполнитель, пигмент и др. Знак заряда частицы будет положительным, если диэлектрическая проницаемость частиц - больше ε растворителя и наоборот. Такие заряженные частицы называют молионами.

Удельное сопротивление жидкостей уменьшается с ростом температуры по экспоненциальному закону

ρ = B • e^W/kT     (2.8)

где В - константа, W - энергия диссоциации, k - постоянная Больцмана. По аналогичному закону изменяется и вязкость жидкости.

Для неполярных жидкостей (бензол, трансформаторное масло) ρ > 10¹⁰ - 10¹³Ом•м, для слабополярных (совол, касторовое масло) ρ = 10⁸ - 10¹⁰Ом•м, для сильнополярных (дистиллированная вода, этиловый спирт, ацетон) ρ = 10³ - 10⁵Ом•м. Закон Ома в жидкостях нарушается в сильных полях. Возможные причины: диссоциация молекул жидкости, приводящая к резкому росту концентрации ионов; увеличение подвижности ионов; автоэлектронная эмиссия электронов с катода в тщательно очищенных жидкостях.