Экзаменационные ответы по электротехническим материалам. Шпаргалка Электротехнические материалы. 1 Классификация материалов. Атомнокристаллическое строение и виды связи в материалах. Влияние дефектов на свойства материалов

• Название: 1 Классификация материалов. Атомнокристаллическое строение и виды связи в материалах. Влияние дефектов на свойства материалов
• Анкор: Экзаменационные ответы по электротехническим материалам
• Дата: 04.06.2022
• Размер: 1.25 Mb.
• Имя файла: Шпаргалка Электротехнические материалы.docx
• Тип: Документы; #568769
• страница: 1 из 9

1 Классификация материалов. Атомно-кристаллическое строение и виды связи в материалах. Влияние дефектов на свойства материалов.

Материалы, применяемые в электроустановках, условно подразделяют на три группы: электротехнические, конструкционные и специального назначения. Электротехническими называют материалы, характеризуемые определенными свойствами по отношению к электромагнитному полю и применяемые в технике с учетом этих свойств. Конструкционными материалами электроэнергетического оборудования являются металлы и металлические сплавы, которые постепенно в электротехнике вытесняются неметаллическими материалами, например, пластмассами и полимерами. Под металлами в технике понимают вещества, обладающие металлическим блеском, высокой пластичностью, прочностью, тепло- и электропроводностью. Однако такими свойствами обладают не только чистые металлы, но и металлические сплавы, состоящие из нескольких металлов. Поэтому в электротехнике металлические сплавы также можно называть металлами, имея в виду их общие характерные свойства

По поведению в магнитном поле электротехнические материалы подразделяют на две группы - сильномагнитные и слабомагнитные. Большинство электротехнических материалов можно отнести к слабомагнитным или практически немагнитным. Однако и среди сильномагнитных следует различать проводящие, полупроводящие и практически непроводящие.

Все металлы и многие неметаллические материалы имеют кристаллическое строение, т.е.  закономерное расположение атомов в пространстве внутри каждого кристалла.  Атомы располагаются на таком расстоянии, когда силы связи, действующие на атом, равны между собой.

Силы (энергия) связи между атомами.

 

Силы, действующие на атом, складываются из сил притяжения между электронами и ионами и сил отталкивания между одинаково заряженными ионами. При расстоянии, равном r0 силы отталкивания и силы притяжения равны, т.е. атом находится в положении равновесия и удерживается в этом положении. 

Вид (геометрия) атомно-кристаллического строения определяется минимальным значением энергии связи, которая зависит от типа связей в кристаллах.

Молекулярная связь – отдельные молекулы, связанные между собой силами Ван-дер-Ваальса. Связь не имеет направленного характера. Молекулярную связь имеют органические вещества, например, полимеры. 

Ковалентная связь – жестко связывает каждый атом с другим за счет обменного взаимодействия двух об общественных электронов с противоположными спинами.  Между электронами возникает обменное взаимодействие. Связь направленная. Эта связь типична для элементов IVA-VIIA подгрупп периодической системы.

Ионная связь –  результат электростатического взаимодействия между разноименно заряженными ионами.  Каждый ион имеет четыре ближайших соседа противоположного знака, что обеспечивает электростатическое взаимодействие.



Металлическая связь - взаимодействие закономерно расположенных положительно заряженных ионов, окруженных свободными электронами (электронный газ). Металлический тип связи обуславливает присущие только металлам металлические свойства и кристаллическое строение. Действует только в металлах и сплавах на их основе. Она не направленная и определяет особенности физико-механических свойств металлов

 

2 Кристаллическое строение металлических материалов. Кристаллические решетки металлов. Реальное строение металлических кристаллов. Анизотропия свойств кристаллов.

Все металлы представляют собой кристаллические вещества. Порядок укладки атомов определяется понятием кристаллическая решетка. Другими словами, кристаллическая решетка-это воображаемая пространственная решетка, в узлах которой располагаются частицы, образующие твердое тело.

Металлы имеют относительно сложные типы кубических ре­шеток - объемно центрированная (ОЦК) и гранецентриро­ванная (ГЦК) кубические решетки.



Основу ОЦК-решетки составляет элементарная кубиче­ская ячейка, в которой положительно заряжен­ные ионы металла находятся в вершинах куба, и еще один атом в центре его объема, т. е. на пересечении его диагоналей. Такой тип решетки в определенных диапазонах температур имеют железо, хром, ванадий, вольфрам, молибден и др. металлы.

    У ГЦК-решетки элементарной ячейкой слу­жит куб с центрированными гранями. Подобную решетку имеют железо, алюминий, медь, никель, свинец и др. металлы.

    Третьей распространенной разновидностью плотноупако­ванных решеток является гексагональная плотноупакованная. ГПУ-ячейка состоит из отстоя­щих друг от друга на параметр с параллельных центриро­ванных гексагональных оснований. Три иона (атома) нахо­дятся на средней плоскости между основаниями.

    У гексагональных решеток отношение параметра с/а всегда больше единицы. Такую решетку имеют маг­ний, цинк, кадмий, берилий, титан и др.

Под анизотропией понимается неодинаковость механиче­ских и других свойств в кристаллических телах вдоль раз­личных кристаллографических направлений. Она является естественным следствием кристаллического строения, так как на различных кристаллографических плоскостях и вдоль различных направлений плотность атомов различна.

3 Медь и ее сплавы с цинком и оловом

Медь относится к группе цветных металлов, наиболее широко применяемых в промышленности. Порядковый номер меди в периодической системе Д. И. Менделеева - 29, атомный вес А = 63,57. Медь имеет гранецентрированную кубическую решетку (ГЦК) с периодом а = 3,607 Å. Удельный вес меди g = 8,94 г/см³, температура плавления - 1083 ⁰С. Чистая медь обладает высокой тепло - и электропроводностью. Удельное электрическое сопротивление меди 0,0175 мкОм×м, теплопроводность l = 395 Вт/(м×град). Предел прочности s_в = 200...250 МПа, твердость 85...115 НВ, относительное удлинение d = 50 %, относительное сужение y = 75 %. Медь - немагнитный металл. Она обладает хорошей технологичностью: обрабатывается давлением, резанием, легко полируется, хорошо паяется и сваривается, имеет высокую коррозионную стойкость. Основная область применения - электротехническая промышленность. Электропроводность меди существенно понижается при наличии даже очень небольшого количества примесей. Поэтому в качестве проводникового материала применяют в основном особо чистую медь М00 (99,99 %), электролитическую медь М0 (99,95 %), М1 (99,9 %). Марки технической меди М2 (99,7 %), М3 (99,5 %), М4 (99,0 %).

Латуни - это медные сплавы, в которых основным легирующим элементом является цинк.

В зависимости от содержания цинка латуни промышленного применения бывают:

однофазные a - латуни, содержащие до 39 % цинка (это предельная растворимость цинка в меди);

двухфазные (a+b|)- латуни, содержащие до 46 % цинка;

однофазные b|- латуни ,содержащие до 50 % цинка.

Для сплава меди с цинком характерны такие свойства, как устойчивость к коррозии и высокая прочность. Уровень коррозионной устойчивости латуни находится посередине значений данного параметра у меди и второго металла – цинка.

Применение латуни в производстве изделий сложных форм, но с небольшими геометрическими размерами оправдано его технологическими свойствами. Такой материал (как медь и ее сплавы другого типа) хорошо формуется, а готовые изделия из него легко поддаются обработке различными методами.

Бронзы - это сплавы меди с оловом, алюминием, кремнием и другими элементами.

По технологическому признаку бронзы делятся на деформируемые и литейные. Деформируемые маркируются буквами Бр, после которых перечисляются легирующие элементы, а затем соответственно содержание этих элементов в процентах. Содержание меди определяется по разности от 100 %. Например, БрОЦС 8-4-3 содержит 8 % Sn, 4 % Zn, 3 % Pb, 85 % Сu.

4 Алюминий и его постоянные примеси. Алюминиевые сплавы для поковок и штамповок.

Вследствие малого удельного веса (2,70) алюминий и его сплавы являются исключительно ценными конструкционными материалами. Высокая пластичность алюминия дает возможность обрабатывать его давлением и штамповкой в холодном и горячем состоянии.
Сравнительно малое удельное электросопротивление позволяет применять алюминий в электротехнической промышленности в качестве проводов и других изделий. Высокая коррозионная стойкость алюминия, объясняемая характерным свойством его образовывать на поверхности окисные пленки, позволяет применять алюминий как плакировочный материал. Примеси оказывают сильное влияние на электрические, технологические и коррозионные свойства алюминия.
Основные примеси в техническом алюминии — железо и кремний, попадающие в металл при его получении.
Уже незначительные количества таких примесей, как железо, марганец, медь, цинк, магний и других, резко снижают электропроводность (рис. 1) и теплопроводность технического алюминия. Промышленные алюминиевые сплавы делятся на деформируемые и литейные.
Деформируемые сплавы. В качестве деформируемого упрочняемого старением сплава наибольшее распространение получил дуралюмин, открытый в 1909 г., состав которого с тех пор подвергся лишь незначительному изменению.
Дуралюмин является сплавом по крайней мере из пяти компонентов, причем медь, магний и марганец вводятся в него в качестве добавок, а кремний и железо (примерно по 0,5%) являются обычными примесями, попадающими в сплав с техническим алюминием, уже содержащим эти примеси. Большое распространение получили также сплавы на основе Al-Mg-Si, используемые для производства поковок и штамповок — группа сплавов, именуемая в ГОСТах сплавами марок AK. В этих сплавах содержится повышенное по сравнению с дуралюмином количество кремния (до 1,2%). Кроме того, в этих сплавах некоторых марок (АК2 и АК4) марганец заменен никелем.

5 Железо и его сплавы. Диаграмма состояний железо-углерод.

В чистом виде железо – блестящий серебристо-белый металл, плотность которого составляет 7,847 г/см3, а температура плавления 1539 С. Железо обладает небольшой твердостью, относительно низкой прочностью и высокой пластичностью. Примеси повышают прочность и твердость железа, но снижают его пластичность. Поэтому на практике используют не чистое железо, а его сплавы с другими элементами и в первую очередь с углеродом, которые получили название черные металлы. По свойствам черные металлы делят на три группы – в зависимости от содержания углерода: техническое железо (до 0,02 % С); сталь (от 0,02 до 2,14 % С) и чугун (от 2,14 до 7 % С). Доля черных металлов составляет около 95 % от общего объема производства всех металлов. Они, и, прежде всего, различные марки стали, успешно применяются в промышленности, транспорте, строительстве, и в быту. Диаграмма состояния железо – углерод – графическое построение в координатах состав (концентрация примеси или примесей) – температура. Для металлических сплавов наиболее широко применяется бинарная диаграмма железо-углерод, которая схематически изображена на рисунке. При большом количестве примесей диаграммы многомерны, например, при добавлении в сталь одного легирующего элемента соответствующая тройная диаграмма состояния является объемной.

Диаграмма состояния железо – углерод приведена на рисунке. Линии на диаграмме отделяют области существования различных жидких и твердых фаз. Диаграмма построена по данным экспериментальных исследований структуры железоуглеродистых сплавов (сталей и чугунов) после (или в процессе) медленного нагрева и охлаждения.



6 Техническое железо, стали и чугуны. Легирующие элементы в сталях. Классификация легированных сталей. Маркировка углеродистых и легированных сталей.

Различают три группы сплавов железа с углеродом: техническое железо, стали и чугуны.

Техническое железо – сплавы с содержанием углерода менее 0,02%, их структура: Ф+ЦIII

Стали –сплавы с содержанием углерода от 0,02% до 2,14%С:

доэвтектоидные стали, 0,02%<С<0,8%, их структура - Ф+П

эвтектоидная сталь содержит 08%С, структура - П

заэвтектоидные стали, 0,8%<%С<2,14%, структура - П+ЦII

Чугуны – сплавы с содержанием углерода от 2,14% до 6,67%С. Чугуны, в которых весь углерод находится в виде цементита, называют белыми:

- доэвтектические белые чугуны, 2,14%<%С<4,3%, структура - П+Л+ЦII

- эвтектический белый чугун, 4,3%С, структура – Л

- заэвтектические белые чугуны, 4,3%<%С<6,67%, структура – Л+ЦI

Белые чугуны из-за высокой хрупкости в промышленности не применяют, их используют для производства сталей и серых чугунов.

Легированная сталь имеет высокую прочность и вязкость. Легирующие элементы не только улучшают механические свойства стали (главным образом в термически обработанном состоянии), но в значительной степени изменяют ее физические и химические свойства. Влияние отдельных легирующих элементов на свойства стали сводится в основном к следующему:

Марганец повышает прочность и твердость стали, увеличивает прокаливаемость, уменьшает коробление при закалке, повышает режущие свойства стали, но вместе, с тем способствует росту зерна при нагреве, чем снижает стойкость стали к ударным нагрузкам.

Хром затрудняет рост зерна при нагреве, повышает механические свойства стали при статической и ударной нагрузке, повышает прокаливаемость и жаростойкость, режущие свойства и стойкость на истирание. При значительных количествах хрома сталь становится нержавеющей и жаростойкой.

Кремний значительно повышает упругие свойства стали, но несколько снижает ударную вязкость.

Никель повышает упругие свойства стали, не снижая вязкости, противодействует росту зерна, улучшает прокаливаемость и механические свойства стали. При значительных количествах никеля сталь становится немагнитной, коррозионностойкой и жаропрочной.

Молибден противодействует росту зерна, повышает твердость и режущие свойства стали вследствие образования карбидов, уменьшает склонность стали к хрупкости при отпуске, повышает жаростойкость стали.

Кобальт повышает прочность стали при ударных нагрузках, улучшает жаропрочность и магнитные свойства стали.

Вольфрам, так же как и молибден, повышает твердость и режущие свойства стали, уменьшает рост зерен при нагреве, повышает жаростойкость.

Ванадий способствует раскислению стали, противодействует росту зерна, повышает твердость и режущие свойства стали.

Титан является раскислителем стали, способствуя также удалению из нее азота, благодаря чему сталь получается более плотной, однородной и жаропрочной.

Наиболее эффективно повышение свойств стали под влиянием легирующих элементов наблюдается в термически обработанном состоянии. Поэтому в огромном большинстве случаев детали из легированных сталей применяют после закалки и отпуска. Легированные конструкционные стали также обозначают цифрами и буквами, которые указывают на химический состав стали. При этом первые две цифры обозначают среднее содержание углерода в сотых долях процента; стоящие далее буквы обозначают легирующие элементы.

7 Поляризация диэлектриков: полярные и неполярные диэлектрики, виды поляризации.

В настоящее время принято разделение линейных диэлектриков по механизмам поляризации молекул. Эта классификация исключительно важна при изучении как электрических, так и общих физико-химических свойств диэлектриков.

Неполярные диэлектрики (нейтральные) — состоят из неполярных молекул, у которых центры тяжести положительного и отрицательного зарядов совпадают. Следовательно неполярные молекулы не обладают электрическим моментом и их электрический момент p = q • l = 0. Примером практически неполярных диэлектриков, применяемых в качестве электроизоляционных материалов, являются углеводороды, нефтяные электроизоляционные масла, полиэтилен, полистирол и др.

Полярные диэлектрики (дипольные) — состоят из полярных молекул, обладающих электрическим моментом. В таких молекулах из-за их асимметричного строения центры масс положительных и отрицательных зарядов не совпадают. При замещении в неполярных полимерах некоторой части водородных атомов другими атомами или не углеводородными радикалами получаются полярные вещества. При определении полярности вещества по химической формуле следует учитывать пространственное строение молекул. К полярным диэлектрикам относятся феноло-формальдегидные и эпоксидные смолы, кремнийорганические соединения, хлорированные углеводороды и др. В зависимости от механизма поляризации, поляризацию диэлектриков можно подразделить на следующие типы:

Электронная — смещение электронных оболочек атомов под действием внешнего электрического поля. Самая быстрая поляризация (до 10⁻¹⁵ с). Не связана с потерями.

Ионная — смещение узлов кристаллической решетки под действием внешнего электрического поля, причем смещение на величину, меньшую, чем величина постоянной решетки. Время протекания 10⁻¹³ с, без потерь.

Дипольная (Ориентационная) — протекает с потерями на преодоление сил связи и внутреннего трения. Связана с ориентацией диполей во внешнем электрическом поле.

Электронно-релаксационная — ориентация дефектных электронов во внешнем электрическом поле.

Ионно-релаксационная — смещение ионов, слабо закрепленных в узлах кристаллической структуры, либо находящихся в междуузлие.

Структурная — ориентация примесей и неоднородных макроскопических включений в диэлектрике. Самый медленный тип.

Самопроизвольная (спонтанная) — возникает в отсутствие внешнего электрического поля. Наблюдается в материалах, состоящих из отдельных доменов (областей). В каждом из доменов имеет своё, отличное от других доменов, направление, в результате чего суммарный дипольный момент материала равен нулю. При наложении внешнего электрического поля дипольные моменты доменов ориентируются вдоль поля. Возникающая при этом поляризация проявляет существенно нелинейные свойства даже при малых значениях внешнего поля; наблюдается явление гистерезиса. Такие диэлектрики (сегнетоэлектрики) отличаются очень высокими значениями диэлектрической проницаемости (от 900 до 7500 у некоторых видов конденсаторной керамики).

Резонансная — ориентация частиц, собственные частоты колебания которых совпадают с частотами внешнего электрического поля.

Миграционная поляризация обусловлена наличием в материале слоев с различной проводимостью, образованию объёмных зарядов, особенно при высоких градиентах напряжения; имеет большие потери и является поляризацией замедленного действия.

Поляризация диэлектриков (за исключением резонансной) максимальна в статических электрических полях. В переменных полях, в связи с наличием инерции электронов, ионов и электрических диполей, вектор электрической поляризации зависит от частоты.

8 Диэлектрическая проницаемость, влияние факторов.

Любая среда уменьшает действие электрического поля.
Относительная диэлектрическая проницаемость (ε) - число, показывающее во сколько раз кулоновская сила в вакууме больше такой же силы в данной среде: ε = Fвак/Fср. Зависит от материала среды.

Формулы, где встречается диэлектрическая проницаемость:

 - Кулоновская сила взаимодействия точечных зарядов.

- Напряженность поля точечного заряда.

 - Емкость плоского конденсатора.

Зависимость диэлектрической проницаемости от температуры и давления определяется изменением числа молекул в единице объема газа. Это число пропорционально давлению и обратно пропорционально абсолютной температуре. При повышении влажности воздуха при нормальных температуре и давлении относительная диэлектрическая проницаемость незначительно увеличивается. При повышенной температуре это увеличение становится более заметным.

Влияние давления на диэлектрическую проницаемость учитывается барическим коэффициентом диэлектрической проницаемости.

Для линейных диэлектриков, барический коэффициент, как правило, положителен, т.к. при всестороннем сжатии диэлектрика увеличивается число молекул, способных поляризоваться в единице объема. В некоторых полярных жидкостях в зависимости диэлектрической проницаемости от давления наблюдается максимум. Увлажнение заметно увеличивает  гигроскопических диэлектриков, что, в первую очередь, можно объяснить высокими значениями диэлектрической проницаемости воды (  =81). Вместе с тем, при увлажнении уменьшается удельное сопротивление, увеличивается угол диэлектрических потерь и уменьшается электрическая прочность диэлектрика. Для линейных диэлектриков, используемых главным образом в качестве электрической изоляции и диэлектрика конденсаторов, диэлектрическая проницаемость в большинстве случаев может считаться практически независящей от напряжения. Сильно выраженная зависимость диэлектрической проницаемости от напряжения, приложенного к диэлектрику, характерна для сегнетоэлектриков

9 Электропроводность диэлектриков: особенности электропроводность диэлектриков, электропроводность твердых диэлектриков, жидкостей, газов.

Удельное поверхностное сопротивление r_s численно равно сопротивлению  квадрата (мысленно выделенного на поверхности исследуемого материала), если ток проходит через 2 противоположные стороны этого квадрата

rs = Rs*d/l,

гдеR_s - поверхностное сопротивление материала между поставленными электродами шириной d и на расстоянии l.

Поверхностная электропроводность обусловлена наличием влаги, загрязнениями и различными дефектами поверхности диэлектрика.

Сильно увлажняются полярные и пористые диэлектрики. r_s  диэлектриков связано с величиной краевого угла смачивания и твердостью диэлектрика. Чем меньше краевой угол и выше твердость, тем ниже r_s увлажненного диэлектрика.

К гидрофобным диэлектрикам относятся неполярные диэлектрики, чистая поверхность которых не смачивается водой, поэтому при помещении диэлектрика во влажную среду его поверхностная электропроводность практически не меняется.

К гидрофильным диэлектрикам относятся полярные и большинство ионных диэлектрики со смачиваемой поверхностью. При помещении диэлектрика во влажную среду его поверхностная электропроводность увеличивается. Кроме того, к поверхности полярных диэлектриков могут прилипать различные загрязнения, также приводящие к росту поверхностной проводимости.

К «промежуточным» диэлектрикам условно относят слабополярные диэлектрики (например, лавсан).

При нагревании увлажненной изоляции r_s может расти с повышением температуры с последующим спадом после высушивания. При низких температурах r_s высушенного материала имеет значительно более высокие значения (на 6-7 порядков выше).

Для увеличения значения r_s диэлектриков пользуются различными приемами: промывкой в кипящей дистиллированной воде или растворителях в зависимости от вида диэлектрика, прогреванием до достаточно высокой температуры, покрытием поверхности влагостойкими лаками, глазурями, размещением изделий в защитных корпусах и оболочках и т.д.

Электропроводность газообразных диэлектриков

В области слабых электрических полей носители заряда в газах появляются в результате воздействия на нейтральные молекулы газа быстрых частиц, квантов света, радиоактивного, ультрафиолетового и других излучений.

В результате часть нейтральных молекул распадается на положительные ионы и электроны. Электроны в большинстве случаев захватываются другими нейтральными молекулами, образуя отрицательные ионы, которые участвуют в общем тепловом движении. Некоторая часть электронов, встречаясь с положительными ионами, рекомбинирует, образуя нейтральные частицы, при этом выделяется рекомбинационное излучение в виде квантов света.

Вольтамперная характеристика газообразного диэлектрика для слабых и средних полей (до 10⁶ В/м) приведена на рисунке 3.3.

На участке ab приближенно соблюдается закон Ома j=g^.E, так как концентрация носителей заряда сохраняет постоянное значение из-за равновесия между процессами ионизации и рекомбинации. Закон Ома выполняется в полях до значений Е<1 В/м.



 

Рис. 3.3.  Вольт-амперная характеристика газообразного диэлектрика:

ab – область слабых полей, закон Ома;

bc – область средних полей, насыщение;

cd – область сильных полей, ударная ионизация.

 

На участке bc (насыщение) скорость носителей заряда возрастает настолько, что они не успевают рекомбинировать и почти все достигают электродов (j_нас=10^-14 - 10^-16 А/м²). Разряд на участке abc называют несамостоятельным.

Несамостоятельная электропроводность осуществляется за счет ионов и электронов, образующихся в результате ионизации, вызванной внешним энергетическим воздействием, таким как космические и солнечные лучи, радиоактивное излучение Земли. На участке cd начинается ударная ионизация молекул электронами. Это область сильных полей (для воздухаЕ>10⁶ В/м). При напряженности Е_пргаз пробивается (самостоятельный разряд). Возрастание тока при Е > Е_кр (участок cd) обусловлено увеличением числа носителей заряда в результате электронной ударной ионизации, фотоионизации и холодной эмиссии электронов из катода. При Е_кр наступает пробой, в этом состоянии газ (воздух) утрачивает свои электроизоляционные свойства, так как между электродами образуется плазменный газоразрядный канал проводимости.

Электропроводность жидких диэлектриков

Неполярные и слабополярные жидкости: носители заряда в основном ионы, возникающие при диссоциации молекул примеси.

Степень диссоциации – это отношение числа диссоциированных молекул к общему числу молекул жидкости.

С увеличением e вещества возрастает степень диссоциации, которая также зависит от концентрации примеси.

Диссоциация молекул  жидкости с ионным характером связи приводит к  собственной электропроводности.

Электронная электропроводность может наблюдаться в сильных полях при эмиссии электронов с катода в очищенных от примесей жидкостях.

Молионная электропроводность – характерна для масел с включениями влаги (воды) и для лаков с мелкодисперсными наполнителями.

Если e _{коллоидной частицы} > e _{основ.вещества} , то  знак заряда частицы  положительный

Если e _{коллоидной частицы} < e _{основ.вещества} , то  знак заряда частицы  отрицательный

Эти заряженные частицы называются  молионами.

Удельное сопротивление жидкостей e уменьшается с ростом температуры по экспоненциальному закону

rv=B.exp(W/kT)

(3.3)

где B – константа, W – энергия диссоциации, k – постоянная Больцмана. По аналогичному закону изменяется и вязкость жидкости. 

Закон Ома в жидкостях нарушается в сильных полях (Е = 0.05 – 0.06 МВ/м). Возможные причины: диссоциация молекул жидкости, приводящая к резкому росту концентрации ионов; увеличение подвижности; автоэлектронная эмиссия электронов с катода в тщательно очищенных жидкостях.

Электропроводность твердых диэлектриков

Для твердых диэлектриков наиболее характерна ионная электропроводность. В диэлектриках с атомной или молекулярной решеткой электропроводность весьма мала и только примесная.

Удельная электропроводность экспоненциально зависит от температуры

g = e.n.m = go.exp(-Wa/kT)

(3.4)

где W_a– суммарная энергия диссоциации и перемещения ионов, μ– подвижность заряда; n – концентрация носителей заряда [м^-3].

 В координатах ln g = f(1/T) эта зависимость представляется в виде прямой линии, либо в виде линии с изломом(рисунок 3.4), если имеются два различных механизма проводимости (примесный и собственный).

Электронная электропроводность не сопровождается переносом вещества. Ионная – сопровождается. Следовательно, так можно экспериментально определить вид электропроводности.



Рис. 3.4. Зависимость удельной проводимости диэлектриков от обратной температуры:

1 – низкотемпературная область;

2 – высокотемпературная область

 

В некоторых твердых неорганических диэлектриках, например, в титаносодержащей керамике, возможна электронная или дырочная электропроводность.

10 Поверхностная электропроводность диэлектриков.