Kiinteiden eristeiden ominaistilavuus ja pintaresistanssi

Kiinteän näytteen tutkiminen dielektrinen, on mahdollista erottaa kaksi pohjimmiltaan mahdollista sähkövirran kulkureittiä: tietyn dielektrisen pinnan yli ja sen tilavuuden läpi. Tästä näkökulmasta on mahdollista arvioida eristeen kykyä johtaa sähkövirtaa näihin suuntiin käyttämällä pinta- ja tilavuusresistanssin käsitteitä.

Bulkkivastus Se on vastus, jonka eriste osoittaa, kun tasavirta kulkee sen tilavuuden läpi.

Pintavastus — Tämä on vastus, jonka eriste osoittaa, kun tasavirta kulkee sen pinnan poikki. Pinta- ja bulkkiresistanssi määritetään kokeellisesti.

Eristeen ominaistilavuusresistanssin arvo on numeerisesti yhtä suuri kuin siitä eristeestä tehdyn kuution resistanssi, jonka reuna on 1 metri pitkä, edellyttäen, että sen kahden vastakkaisen puolen läpi kulkee tasavirta.

Halutessaan mitata dielektrisen massaresistanssin kokeen suorittaja kiinnittää metallielektrodeja kuutioisen dielektrisen näytteen vastakkaisille puolille.

Elektrodien pinta-alaksi otetaan S ja näytteen paksuudeksi otetaan h. Kokeessa elektrodit asennetaan suojaavien metallirenkaiden sisään, jotka on välttämättä maadoitettu pintavirtojen vaikutuksen eliminoimiseksi mittausten tarkkuuteen.

Kun elektrodit ja suojarenkaat on asennettu kaikkien asianmukaisten koeolosuhteiden mukaisesti, vakiojännite U johdetaan elektrodeihin kalibroidusta vakiojännitelähteestä ja pidetään 3 minuuttia, jotta polarisaatioprosessit dielektrisessä näytteessä ovat varmasti päättyneet.

Mittaa sitten jännite ja myötävirta volttimittarilla ja mikroampeerimittarilla irrottamatta tasajännitelähdettä. Dielektrisen näytteen tilavuusresistanssi lasketaan sitten seuraavalla kaavalla:

Äänenvoimakkuusvastus mitataan ohmeina.

Koska elektrodien pinta-ala on tiedossa, se on yhtä suuri kuin S, myös eristeen paksuus tiedetään, se on yhtä suuri kuin h ja tilavuusvastus Rv on juuri mitattu, voit nyt löytää tilavuusresistanssin eriste (mitattuna ohmeina * m) seuraavalla kaavalla:

Eristeen pintaresistanssin selvittämiseksi etsi ensin tietyn näytteen pintaresistiivisyys. Tätä tarkoitusta varten näytteeseen liimataan kaksi metallielektrodia, joiden pituus on l, niiden väliin d.

Sitten sidottuihin elektrodeihin syötetään vakiojännite U vakiojännitelähteestä, jota ylläpidetään 3 minuuttia niin, että polarisaatioprosessit näytteessä todennäköisesti päättyvät, ja jännite mitataan volttimittarilla ja virta ampeerimittarilla. .

Lopuksi pintaresistanssi ohmeina lasketaan kaavalla:

Nyt eristeen ominaispintaresistanssin löytämiseksi on lähdettävä siitä tosiasiasta, että se on numeerisesti yhtä suuri kuin tietyn materiaalin neliömäisen pinnan pintaresistanssi, jos virta kulkee eristeen sivuille asennettujen elektrodien välillä. tämä neliö. Sitten ominaispintavastus on yhtä suuri:

Pintaresistanssi mitataan ohmeina.

Eristeen ominaispintaresistanssi on dielektrisen materiaalin ominaisuus ja riippuu eristeen kemiallisesta koostumuksesta, sen nykyisestä lämpötilasta, kosteudesta ja sen pintaan syötetystä jännitteestä.

Dielektrisen pinnan kuivuudella on valtava rooli. Näytteen pinnalla oleva ohuin vesikerros riittää osoittamaan huomattavan johtavuuden, joka riippuu tämän kerroksen paksuudesta.

Pinnanjohtavuus johtuu pääasiassa epäpuhtauksien, vikojen ja kosteuden läsnäolosta eristeen pinnalla. Huokoiset ja polaariset dielektriset aineet ovat herkempiä kosteudelle kuin muut. Tällaisten materiaalien ominaispintavastus liittyy kovuusarvoon ja dielektrisen kostutuskontaktikulmaan.

Alla on taulukko, josta käy ilmi, että kovemmilla dielektreillä, joilla on pienempi kosketuskulma, on pienempi ominaispintaresistanssi märässä tilassa. Tästä näkökulmasta dielektrit jaetaan hydrofobisiin ja hydrofiilisiin.

Ei-polaariset dielektrit ovat hydrofobisia eivätkä kastu vedellä, kun pinta on puhdas. Tästä syystä, vaikka tällainen dielektri sijoitetaan kosteaan ympäristöön, sen pintavastus ei käytännössä muutu.

Polaariset ja useimmat ioniset dielektriset aineet ovat hydrofiilisiä ja niillä on kostutettavuus. Jos hydrofiilinen dielektrinen aine sijoitetaan kosteaan ympäristöön, sen pintavastus pienenee. Erilaiset epäpuhtaudet tarttuvat helposti märkään pintaan, mikä voi myös osaltaan vähentää pinnan vastustuskykyä.

On myös välieristeitä, joita ovat heikosti polaariset materiaalit, kuten lavsaani.

Jos märkää eristystä lämmitetään, sen pintavastus voi alkaa nousta lämpötilan noustessa. Kun eristys on kuiva, vastus voi pienentyä. Alhaiset lämpötilat lisäävät eristeen pintavastusta kuivatussa tilassa 6-7 suuruusluokkaa verrattuna samaan materiaaliin, vain märkään.

Dielektrisen pintavastuksen lisäämiseksi he turvautuvat erilaisiin teknisiin menetelmiin. Näyte voidaan esimerkiksi pestä liuottimessa tai kiehuvassa tislatussa vedessä eristeen tyypistä riippuen tai kuumentaa riittävän korkeaan lämpötilaan, peittää kosteutta kestävällä lakalla, lasiteella, laittaa suojakuoreen, koteloon, jne. .