В твердых диэлектриках наблюдается электрический, тепловой, электрохимический пробой.
Электрический пробой протекает за время 10-8 – 10-7 c и обусловлен развитием электронных лавин, сопровождающимся фотоионизацией. Тепловой пробой происходит в случае, когда количество энергии, выделяемое за счет тепловых потерь больше, чем количество энергии, способное рассеяться в твердом теле. В результате происходит разогрев материала и плавление. Электрохимический пробой наблюдается, как правило, при высокой температуре и влажности в полях с постоянным напряжением, а также с переменным напряжением низкой частоты. Химический пробой обусловлен химическими реакциями, уменьшающими сопротивление материала (это называется химическим старением). Поверхностный пробой – пробой газа или жидкости вблизи поверхности твердого диэлектрика.
Чтобы увеличить напряжение пробоя необходимо удлинять разрядный путь (вдоль поверхности), например, создавать ребристые поверхности у изоляторов. Также использовать диэлектрические покрытия с повышенной диэлектрической проницаемостью.
По составу различают: полимеры, стекла, керамика, монокристаллические диэлектрики, материалы на их основе.
Полимеры – высокомолекулярные соединения, состоящие из большого числа структур повторяющихся звеньев – мономеров.
Реакция образования полимера из мономера называется полимеризацией. При этом меняются агрегатное состояние, но не изменяется элементный состав. Реакция протекает по цепному механизму, когда одна активная частица (ион или радикал с неспаренным электроном) вовлекает в реакцию тысячи неактивных молекул.
Полиэтилен:
n – степень полимеризации.
Чем выше n, тем выше вязкость вещества из таких молекул.
В реальных условиях полимеры – это смесь веществ с различной степенью полимеризации. Реакция поликонденсации – это реакция получения полимеров, состоящая в их перегруппировке с выделением из сферы реакции воды и других низкомолекулярных веществ. У таких полимеров ухудшены электрические свойства (из-за остатков побочного низкомолекулярного вещества) и больше угол потерь (из-за полярных групп, содержащихся в полученных продуктах).
По структуре полимеры разделяют на: а) линейные – цепочка из одинаковых звеньев, б) пространственные – вещества, в которых полимерные цепочки связываются в сетку (более жесткие). Линейные полимеры с гибкими макромолекулами регулярного строения (есть дальний порядок) способны образовывать кристаллическую фазу с упорядоченным расположением молекул. При этом наблюдается складывание молекулярных цепей. В нерегулярных (без дальнего порядка) пространственных полимерах гибкие молекулы сворачиваются в сферические структуры – глобулы.
Для аморфных полимеров возможны 3 состояния:
1. стеклообразное – t0 < t0стеклования; является хрупким состоянием.
2. высокоэластичное - t0 > t0стеклования, но t0 < t0текучести
3. вязкотекучее - t0 > t0текучести, здесь возможны необратимые пластические деформации, возникающие при незначительном воздействии внешних сил.
По химическому составу полимеры можно разделить на: а) органические – главная цепь состоит из атомов углерода, б) элементоорганические – главная цепь не содержит углерод, но обрамляется органическими группами.
В таких полимерах молекулы имеют симметричное строение и дипольные моменты отдельных связей уравновешивают друг друга. Суммарный дипольный момент равен 0.
К ним относятся полиэтилен, полистирол.
Полистирол:
Фторопласт – 4:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.