Volum específic i resistència superficial dels dielèctrics sòlids
Examen d'una mostra sòlida dielèctric, és possible distingir dos camins fonamentalment possibles per al flux de corrent elèctric: sobre la superfície d'un determinat dielèctric i a través del seu volum. Des d'aquest punt de vista, és possible avaluar la capacitat del dielèctric per conduir el corrent elèctric en aquestes direccions, utilitzant els conceptes de resistència superficial i de volum.
Resistència a granel És la resistència que presenta un dielèctric quan circula un corrent continu pel seu volum.
Resistència superficial — Aquesta és la resistència que presenta un dielèctric quan un corrent continu flueix per la seva superfície. La resistivitat de la superfície i de la massa es determinen experimentalment.
El valor de la resistivitat específica del volum d'un dielèctric és numèricament igual a la resistència d'un cub fet d'aquest dielèctric, la vora del qual té 1 metre de llarg, sempre que un corrent continu circuli pels seus dos costats oposats.
Volent mesurar la resistència a granel d'un dielèctric, l'experimentador enganxa elèctrodes metàl·lics als costats oposats d'una mostra dielèctrica cúbica.
L'àrea dels elèctrodes es pren igual a S i el gruix de la mostra es pren h. A l'experiment, els elèctrodes s'instal·len dins d'anells metàl·lics protectors, que necessàriament estan connectats a terra per eliminar la influència dels corrents superficials en la precisió de les mesures.
Quan els elèctrodes i els anells de protecció s'instal·len d'acord amb totes les condicions experimentals adequades, s'aplica una tensió U constant als elèctrodes des d'una font de tensió constant calibrada i es manté durant 3 minuts, de manera que els processos de polarització de la mostra dielèctrica s'han completat.
A continuació, sense desconnectar la font de tensió de CC, mesura la tensió i el corrent directe amb un voltímetre i un microamperímetre. A continuació, es calcula la resistivitat del volum de la mostra dielèctrica mitjançant la fórmula següent:
La resistència de volum es mesura en ohms.
Com que es coneix l'àrea dels elèctrodes, és igual a S, també es coneix el gruix del dielèctric, és igual a h i s'acaba de mesurar la resistència de volum Rv, ara podeu trobar la resistivitat de volum de el dielèctric (mesurat en Ohm * m), utilitzant la fórmula següent:
Per trobar la resistivitat superficial d'un dielèctric, primer trobeu la resistivitat superficial d'una mostra específica. Amb aquesta finalitat, dos elèctrodes metàl·lics de longitud l s'enganxen a la mostra a una distància d entre ells.
A continuació, s'aplica una tensió U constant d'una font de tensió constant als elèctrodes units, que es manté durant 3 minuts perquè els processos de polarització de la mostra probablement acabin, i la tensió es mesura amb un voltímetre i el corrent amb un amperímetre. .
Finalment, la resistència superficial en ohms es calcula mitjançant la fórmula:
Ara, per trobar la resistència superficial específica d'un dielèctric, cal partir del fet que és numèricament igual a la resistència superficial de la superfície quadrada d'un material donat, si el corrent flueix entre els elèctrodes muntats als costats de aquesta plaça. Aleshores la resistència superficial específica serà igual a:
La resistència superficial es mesura en ohms.
La resistència superficial específica d'un dielèctric és una característica d'un material dielèctric i depèn de la composició química del dielèctric, la seva temperatura actual, la humitat i la tensió aplicada a la seva superfície.
La sequedat de la superfície dielèctrica té un paper important. La capa d'aigua més fina de la superfície de la mostra és suficient per mostrar una conductivitat apreciable, que dependrà del gruix d'aquesta capa.
La conductivitat superficial es deu principalment a la presència d'impureses, defectes i humitat a la superfície del dielèctric. Els dielèctrics porosos i polars són més susceptibles a la humitat que altres. La resistència superficial específica d'aquests materials està relacionada amb el valor de duresa i l'angle de contacte de la humectació dielèctrica.
A continuació es mostra una taula de la qual és evident que els dielèctrics més durs amb un angle de contacte més petit tenen una menor resistivitat superficial específica en estat humit. Des d'aquest punt de vista, els dielèctrics es divideixen en hidròfobs i hidròfils.
Els dielèctrics no polars són hidròfobs i no es mullen amb aigua quan la superfície està neta. Per aquest motiu, fins i tot si aquest dielèctric es col·loca en un ambient humit, la seva resistència superficial pràcticament no canviarà.
Els dielèctrics polars i la majoria iònics són hidròfils i tenen humectabilitat. Si un dielèctric hidròfil es col·loca en un ambient humit, la seva resistència superficial disminuirà. Diversos contaminants s'adheriran fàcilment a la superfície humida, cosa que també pot contribuir a una reducció de la resistència superficial.
També hi ha dielèctrics intermedis, aquests inclouen materials poc polars com el lavsan.
Si s'escalfa l'aïllament humit, la seva resistència superficial pot començar a augmentar a mesura que augmenta la temperatura. Quan l'aïllament està sec, la resistència pot disminuir. Les baixes temperatures contribueixen a un augment de la resistència superficial del dielèctric en estat sec en 6-7 ordres de magnitud, en comparació amb el mateix material, només humit.
Per augmentar la resistència superficial del dielèctric, recorren a diversos mètodes tecnològics. Per exemple, la mostra es pot rentar en un dissolvent o en aigua destil·lada bullint, depenent del tipus de dielèctric, o escalfar-se a una temperatura prou alta, coberta amb un vernís resistent a la humitat, esmalt, col·locat en una carcassa protectora, estoig, etc. .