Презентация на тему "электропроводность диэлектриков"

Содержание

• 
  Слайд 1
  

  Электропроводность диэлектриков

• 
  Слайд 2

  Электропроводность диэлектриков

  Электропроводность– способность материала проводить электрический ток. Электрический ток – направленное движение заряженных частиц. В диэлектриках возможно присутствие: свободных зарядов; связанных зарядов. Направленное перемещение связанных зарядов называется током смещения(iсм)или абсорбцион-ным током (iаб). Направленное движение свободных зарядов называется сквозным током (iскв).

• 
  Слайд 3
  

  Наличие абсорбционного тока в диэлектрике обусловлено происходящими в нем поляризационными процессами: либо мгновенно протекающими (≈10-13÷10-15с), либо замедленно (релаксационные виды поляризации). iсм=iаб=iмгн+iр При приложении к диэлектрику электрического поля постоянного напряженияабсорбционный ток протекает только в момент приложения и снятия напряжения. При переменном напряженииiабпротекает постоянно.

• 
  Слайд 4
  

  Ток , протекающий в диэлектрике, называется током утечки(iут). Ток утечки представляет собой сумму сквозного тока и тока абсорбции: iут=iскв+iаб

• 
  Слайд 5
  

  Электропроводность диэлектриков носит, в основном, ионный характер. Ионы переносят с собой часть вещества. Сопротивление изоляцииопределяется величиной сквозного тока: Ток, измеренный через 1 минутупосле приложения к диэлектрику постоянного напряжения, принимается за сквозной ток.

• 
  Слайд 6
  

  Для твердых диэлектриков различают объемную и поверхностную проводимость. Для количественной оценки способности материала проводить электрический ток используются: удельное объемное сопротивление (ρ) или удельная объемная проводимость (γ); R – объемное сопротивление образца, Ом; S– площадь электрода, м2; h– площадь образца, м.

• 
  Слайд 7
  
• 
  Слайд 8
  

  В процессе эксплуатации диэлектрика сквозной ток через него либо увеличивается, либо уменьшается. Увеличениесквозного токаговорит об участии в электропроводности зарядов, являющихся структур-ными элементами самого материала, т. е. об изменении химического состава материала – старении изоляции (необратимом ухудшении изоляционных свойств). Уменьшение сквозного тока говорит об электри-ческой очистке материала за счет удаления примесей (ионы примесей переносят с собой часть вещества) . Электропроводность диэлектриков зависит от : агрегатного состояния вещества; влажности; температуры.

• 
  Слайд 9

  Электропроводность газов

  Электропроводность газов очень мала при небольших значениях напряженности электрического поля. Ток в газах возникает при появлении в них ионов или свободных электронов за счет ионизации молекул. Ионизациямолекулы – это распадмолекулы на электрониположительно заряженный ион.

• 
  Слайд 10
  

  Ионизация нейтральных молекул газа возникает: Под действием внешних факторов: рентгеновские лучи, ультрафиолетовое излучение, нагрев, радиоактивные излучения и т. п. Вследствие соударения разогнанных электри-ческим полем заряженных частиц с молекулами.

• 
  Слайд 11
  

  Электропроводность газов, обусловленная воздействием внешних факторов, называется несамостоятельной. В 1 см3 газа при нормальных условиях ежесекундно образуется от 3 до 5 пар заряженных частиц. Часть из них исчезает – рекомбинирует( положительно заряженный ион и свободный электрон при столкновении образуют нейтральную молекулу). Электропроводность газов, обусловленная ионизацией молекул под действием электрического поля, называется самостоятельной. Самостоятельная электропроводность проявляется только в сильных электрических полях.

• 
  Слайд 12

  Виды ионизации молекул

  Ударная ионизация – распад молекулы при соударении с электроном, если энергия приобретенная им под действием электрического поля достаточна для ионизации молекулы. Фотонная ионизация – ионизация молекулы за счет захвата фотонов. За счет захвата молекулой электрона при их столкновении образуются отрицательные ионы (только для электроотрицательных газов).

• 
  Слайд 13

  Зависимость тока в газах от напряжения

• 
  Слайд 14
  

  Пояснение графика зависимости тока от напряжения Iучасток кривой (до напряжения насыщения - Uн) выполняется закон Ома – ток пропорционален напряжению; II участок (горизонтальный): при напряжении Uн скорость дрейфа ионов настолько возрастает, что вероятность их рекомбинации уменьшается, и, в основном, все ионы устремляются к электродам. Плотность тока насыщения~ 10-15 А/м2, достигается ток насыщения в воздухе при h=10 мм и E=0,6 В/м. IIIучасток: при напряжении, большем напряжения ионизации (Uи) возникает ударная ионизацияи проявляется самостоятельная электропроводность. Для воздуха Еи=105÷106В/м.

• 
  Слайд 15

  Электропроводность жидкостей

  Характер электропроводности зависит от строения жидкого диэлектрика: В неполярных – электропроводность обусловлена наличием примесей, особенно влаги: В полярных – наличием примесей и диссоциацией молекул самой жидкости

• 
  Слайд 16
  

  Возрастание диэлектрической проницаемости приводит к росту проводимости жидких диэлектриков (↑Ɛ→γ↑→ρ↓). Сильнополярные жидкости отличаются настолько высокой проводимостью, что являются уже не диэлектриками, а проводниками с ионной электропроводностью. Очистка жидких диэлектриков от содержащихся в них примесей значительно повышает их ρ. При длительном протекании тока через неполярный жидкий диэлектрик возможно увеличение сопротивления за счет переноса свободных ионов примесей к электродам (электрическая очистка).

• 
  Слайд 17
  

  При повышении температуры проводимость жидких диэлектриков увеличивается по экспоненте: γ=γ0 expαt, где - проводимость жидкого диэлектрика при 0 градусов Цельсия; a – постоянная ; t – температура нагрева диэлек-трика. Зависимость тока от приложенного напряжения для жидких диэлектриков

• 
  Слайд 18

  Коллоидные системы

  Эмульсии (оба компонента - жидкости); Суспензии(твердые частицы в жидкости); Аэрозоли(твердые и жидкие частицы в газе). В коллоидных системах частицы одного из компонентов очень малы и распылены в объеме основного элемента. Частицы распыленного компонента спонтанно приобретают заряд и ведут себя как свободные носители заряда – молионы. Направленное перемещение молионов называется молионнойили электрофоретическойэлектро-проводностью.

• 
  Слайд 19

  Электропроводность твердых диэлектриков

  Электропроводность твердых диэлектриков обусловлена: Перемещением ионов самого диэлектрика; Перемещением ионов примесей; Перемещением свободных электронов – электронная электропроводность проявляется только в сильных электрических полях. Ионная электропроводность сопровождается переносом вещества. В процессе прохождения тока через твердый диэлектрик содержащиеся в нем ионы примеси могут частично удаляться, оседая на электродах.

• 
  Слайд 20
  

  Электропроводность твердых диэлектриков зависит от их строения: В диэлектриках ионной структуры электропроводность обусловлена перемещением ионов, которые освобождаются в результате теплового движения: при низких температурах передвигаются слабозакрепленные ионы примесей; при высоких температурах освобождаются ионы из узлов кристаллической решетки – электрохимическое старение вещества. В диэлектриках атомарной или молекулярной структуры электропроводность обусловлена только наличием примесей (примесная электропроводность)

• 
  Слайд 21

  Особенности электропроводности твердых диэлектриков

  Проводимость аморфных твердых диэлектриков одинакова во всех направлениях (парафин, полистирол, ФФС – фенолформальдегидная смола); Проводимость твердых диэлектриков неодинакова по разным осям кристалла (для кварца различается более, чем в 1000 раз); Наличие влаги в пористых диэлектриках приводит к резкому увеличению проводимости.

• 
  Слайд 22

  Зависимость тока в твердых диэлектриках от напряженности поля

  I участок – соблюдается закон Ома; II участок – проявляется электронная электропровод-ность (Екр=10÷100 мВ/м)

• 
  Слайд 23

  Поверхностная электропроводность твердых диэлектриков

  Поверхностная электропроводностьобусловлена наличием влаги или загрязнениемдиэлектрика. Адсорбция влагина поверхности диэлектрика зависит от относительной влажностивоздуха и структуры материала.

• 
  Слайд 24

  Выводы по теме «Электропроводность»

  Диэлектрики, используемые в качестве изоляционных материалов, обладают высокими значениями ρ, т. е. практически не проводят электрический ток. Малые токи, протекающие в диэлектрике, называются токами утечки. Электропроводность в диэлектриках носит преимущественно ионный характер и только в сильных электрических полях становится электронной. В слабых электрических полях в диэлектриках проявляется несобственная (примесная) электро-проводность.

• 
  Слайд 25
  

  В сильных электрических полях при U>Uи проявляется собственная электропроводность, обусловленная развитием ударной и фотонной ионизацией. Электропроводность диэлектриков зависит от их строения и агрегатного состояния. В жидких диэлектриках, представляющих собой коллоидные системы (лаки, компаунды, увлажненное масло), проявляется молионная или электрофорети-ческая электропроводность Свободные ионы переносят с собой часть вещества Для твердых диэлектриков характерна поверхностная проводимость, зависящая от строения диэлектрика и условий его эксплуатации

• 
  Слайд 26
  

  γзависит от температуры: с увеличением tпроводимость возрастает по экспоненциальному закону, т. к. увеличивается число свободных носителей зарядов Закон Ома справедлив для жидких и твердых диэлектриков только в слабых электрических полях, а для газов – в очень слабых Сквозной ток характеризует состояние изоляции (ее сопротивление) Увеличение iскв «говорит»об уменьшении Rиз

• 
  Слайд 27
  

  Уменьшение iскв «говорит» об увеличении Rиз за счет электрической очистки диэлектрика Необратимое уменьшение Rиз является признаком старения изоляции (необратимого ухудшения ее изоляционных свойств)