4.4. Токи смещения. Электропроводность диэлектриков кратко

Привет, Вы узнаете о том , что такое токи смещения, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое токи смещения, электропроводность диэлектриков , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Материаловедение и материалы электронных аппаратов.

Основные понятия. Поляризационные процессы смещения любых зарядов в веществе, протекая во времени до момента установления и получения равновесного состояния, обусловливают появление поляризационных токов, или токов смещения, в диэлектриках. токи смещения упруго связанных зарядов при электронной и ионной поляризациях настолько кратковременны, что их обычно не удается зафиксировать прибором.

При постоянном напряжении токи смещения, меняя свое направление, проходят только в периоды включения и выключения напряжения. При переменном напряжении они имеют место в течение всего времени нахождения материала в электрическом поле.

Наличие в технических диэлектриках небольшого числа свободных зарядов, а также инжекция их из электродов приводят к возникновению небольших токов сквозной электропроводности (или сквозных токов).

Таким образом, полная плотность тока в диэлектрике, называемого током утечки, представляет собой сумму плотностей токов смещения и сквозного:

Jут = Jсм + Jскв .

Плотность тока смещения определяется скоростью изменения вектора электрического смещения (индукции) D:

После завершения процессов поляризации через диэлектрик проходит только сквозной ток.

Проводимость диэлектрика при постоянном напряжении определяется по сквозному току, который сопровождается выделением и нейтрализацией зарядов на электродах. При переменном напряжении активная проводимость определяется не только сквозным током, но и активными составляющими поляризационных токов.

В большинстве случаев электропроводность диэлектриков ионная, реже – электронная.

Сопротивление диэлектрика, заключенного между двумя электродами, при постоянном напряжении можно вычислить по формуле:

где ∑ I_поляр – суммарный ток, вызванный поляризацией диэлектрика.

У твердых изоляционных материалов различают объемную и поверхностную электропроводности.

Для сравнительной оценки объемной и поверхностной электропроводности разных материалов используют также удельное объемное ρ и удельное поверхностное ρ_S сопротивления.

Удельное объемное сопротивление ρ численно равно сопротивлению куба с ребром в 1 м, мысленно выделенного из исследуемого материала, если ток проходит через две противоположные грани этого куба; ρ выражают в Ом⋅м; 1 Ом⋅м =100⋅Ом⋅см.

В случае плоского образца материала при однородном поле удельное объемное сопротивление рассчитывают по формуле:

где ρ – объемное сопротивление, Ом; S – площадь электрода, м²; h – толщина образца, м.

Удельное, поверхностное сопротивление ρS численно равно сопротивлению квадрата (любых размеров), мысленно выделенного на поверхности материала, если ток проходит через две противоположные стороны этого квадрата (ρS выражают в омах):

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

По удельному объемному сопротивлению можно определить удельную объемную проводимость γ = 1/ρ и соответственно удельную поверхностную проводимость γ_S = l/(ρ_S).

Полная проводимость твердого диэлектрика, соответствующая его сопротивлению Rдиэл, складывается из объемной и поверхностной проводимостей.

Электропроводность диэлектриков зависит от их агрегатного состояния, а также от влажности и температуры окружающей среды.

При длительной работе под напряжением сквозной ток через твердые или жидкие диэлектрики с течением времени может уменьшаться или увеличиваться. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Уменьшение сквозного тока со временем говорит о том, что электропроводность материала была обусловлена ионами посторонних примесей и уменьшалась за счет электрической очистки образца. Увеличение тока со временем свидетельствует об участии в нем зарядов, которые являются структурными элементами самого материала, и о протекающем в диэлектрике необратимом процессе старения под напряжением, способным постепенно привести к разрушению – пробою диэлектрика.

Процессы, протекающие в диэлектрике

Плотность тока утечки технического диэлектрика

Для твердых электроизоляционных материалов различают:

При длительной работе сквозной ток через может увеличиваться или уменьшаться:

Данная статья про токи смещения подтверждают значимость применения современных методик для изучения данных проблем. Надеюсь, что теперь ты понял что такое токи смещения, электропроводность диэлектриков и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Материаловедение и материалы электронных аппаратов

Из статьи мы узнали кратко, но содержательно про токи смещения