Электропроводность диэлектриков. Пробой диэлектриков

В диэлектрике, находящемся под напряжением, происходят по­ляризационные процессы, связанные с перемещением электрических зарядов. Следовательно, поляризационные процессы создают электрические токи в диэлектрике. Ток, сопутствующий электронной и ионной поляризации, называют током смещения i см. Он проходит в очень малые промежутки времени (10^-13-10^-15 с) и является чисто реактивным (рис. 10.5).

Релаксационные виды поляризации вызывают прохождение в ди­электрике тока абсорбции i аб. Наличие в диэлектрике небольшого числа свободных зарядов обусловливает возникновение небольшого по величине сквозного тока i _CK . Таким образом, ток проходящий че­рез диэлектрик, представляет собой сумму токов смещения, абсорб­ции и сквозного:

                                       (10.7)

Как видно из рис. 10.5, в первый момент приложения постоянно­го напряжения ток значительно больше, чем спустя некоторое вре­мя, когда в диэлектрике проходит лишь сквозной ток. Это объясняют тем, что токи смещения и абсорбции вскоре прекращаются, поскольку они обусловлены быстропротекающими процессами по­ляризации.

В случае переменного напряжения все три вида токов имеют место в течение всего времени нахождения материала в электричес­ком поле.

Построим векторную диаграмму токов в диэлектрике, к кото­рому приложено переменное напряжение с эффективным значением U . Ток смещения не вызывает потерь энергии, носит чисто емкост­ный характер и опережает напряжение по фазе на 90°. Ток абсорб­ции также опережает напряжение, но учитывая вызываемые им потери, на угол, меньший 90°. Сквозной ток имеет чисто активный характер и совпадает по фазе с напряжением. Полный ток через диэлектрик равен векторной сумме активной и реактивной со­ставляющих тока:

                          (10.8)

Следовательно, проводимость диэлектрика величина комплекс­ная. При переменном напряжении активная составляющая опреде­ляется как сквозным током, так и активной составляющей тока аб­сорбции, а при постоянном напряжении — только сквозным током.

Удельная проводимость диэлектриков γ в нормальных условиях составляет 10^-10-10^-16 См/м. Столь малое ее значение определяет­ся очень малым количеством свободных носителей зарядов, которы­ми в диэлектриках могут быть электроны, ионы и заряженные кол­лоидные частицы — молионы.

Пробоем диэлектрика называют явление, приводящее к потере диэлектриком его электроизоляционных свойств с образованием ка­нала высокой проводимости. Любой диэлектрик может быть использован только при напряженностях поля, не превышающих предельного значения. Если напряженность поля превысит некоторое критическое значение, произойдет пробои диэлектрика, при этом сквозной ток, иду­щий через диэлектрик, резко возрастает (рис. 10.11), а сопротивление диэлектрика падает до весьма низкой величины.

Значение напряженности электрического поля, при достижении которого в диэлект­рике происходит пробой, называют элект­ рической прочностью диэлектрика Е_пр, а соответствующее значение напряжения на­зывают пробивным напряжением U _пр.

⇐ Предыдущая9101112131415161718Следующая ⇒

Поделиться: