Электропроводность диэлектриков, страница 2

                    ,             (9)

где J, А/м² – плотность тока проводимости (для электрической изоляции  - плотность тока утечки); Е , В/м – напряженность диэлектрического поля. В вышеприведенную формулу геометрические размеры тела, по которому течет ток, не входят.

Отметим еще два варианта удельного объемного сопротивления  - удельное (поперечное) сопротивление слоя и удельное сопротивление изоляции кабеля.

Поперечное сопротивление слоя R- сопротивление участка площадью S, м², слоя диэлектрика постоянной толщины h, м, сквозь который проходит ток (пример – слой эмали, нанесенный на металлическую пластинку);

                             (10)

откуда  удельное поперечное сопротивление слоя, Ом*м²:

                                    (11)

Единица для удельного поперечного сопротивления слоя  - Ом*м².

Удельное сопротивление изоляции кабеля (или провода) , т. е. объемное сопротивление изоляции (между жилой и оболочкой, между двумя жилами и т. п.), отнесенное к единице длины кабеля, входит в формулу

                       ,                   (12)

где - объемное сопротивление изоляции кабеля на участке длиной . Отсюда

                          .                     (13)

Единица (Ом*м)  та же, что и единица .

Для одного кабеля с диаметром токопроводящей жилы d₁(радиусом r₁) и внутренним диаметром металлической оболочки d₂(радиусом r₂) при значении удельного объемного сопротивления изоляции  величина  может быть определена по формуле(6)или(7).

Удельное поверхностное сопротивление характеризует свойство изоляционного

материала создавать в изготовленной из него изоляции поверхностное сопротивление. Поверхностное сопротивление между двумя электродами с параллельными обращенными друг к другу прямыми кромками длиной b, находящимися на расстоянии a друг от друга, равно

                                                         (14)

откуда

                                                          (15)

Как видно из формулы (15), размерность удельного поверхностного сопротивления совпадает с размерностью сопротивления, т. е. единица -Ом. Удельное поверхностное сопротивление равно сопротивлению квадрата (любого размера!) на поверхности данного материала, если ток подводится к электродам, образующим две противоположные стороны этого квадрата; поэтому единицу  иногда неправильно называют «Ом на квадрат».

Физическая природа электропроводности диэлектриков.

Электропроводность диэлектриков объясняется наличием в них свободных (т. е. не связанных с определенными молекулами и могущих передвигаться под воздействием электрического поля) заряженных частиц (носителей заряда): ионов, молионов (коллоидных частиц), иногда электронов.

Для многих электроизоляционных материалов характерна ионная электропроводность, связанная с переносом ионов, т. е. явлением электролиза. В ряде случаев электролизу при прохождении через диэлектрик сквозного тока утечки подвергается основное вещество диэлектрика; примером может служить обычное стекло, в котором благодаря его прозрачности можно непосредственно наблюдать образование и перенос продуктов электролиза; при прохождении постоянного тока, нагретое для повышения проводимости, у катода образуются древовидные (дендриты)  входящих в состав молекул стекла металлов, прежде всего натрия. Еще чаще (по крайней мере, для органических электроизоляционных материалов) встречаются такие случаи, когда молекулы основного вещества диэлектрика не обладают способностью подвергаться диссоциации, но ионная электропроводность возникает благодаря присутствию в материале практически неизбежных загрязнений  - примесей воды, солей, кислот, щелочей и пр. Даже весьма малые примеси способны заметно влиять на проводимость диэлектрика; поэтому в технике электрической изоляции важное значение имеет чистота исходных продуктов и чистота рабочего места. У диэлектриков с ионным характером электропроводности соблюдаются законы Фарадея: количество выделившегося при электролизе вещества пропорционально количеству прошедшего через материал электричества.

Молионная электропроводность наблюдается в коллоидных системах, которые представляют собой тесную смесь двух фаз, причем одна фаза (дисперсная фаза) в виде мелких частиц равномерно взвешена в другой (дисперсионной среде). Из коллоидных систем в электроизоляционной технике наиболее часто встречаются эмульсии (обе фазы – жидкости) и суспензии (дисперсная фаза – твердое вещество, дисперсионная среда – жидкость). Стабильность коллоидных систем объясняется наличием на поверхности частиц дисперсной фазы (молионов) электрических зарядов. При воздействии на коллоидную систему электрического поля молионы приходят в движение, что выражается как явление электрофореза. При электрофорезе в отличие от электролиза не наблюдается образования новых веществ, лишь меняется относительная концентрация дисперсионной фазы в различных частях объема системы. Молионная электропроводность наблюдается у жидких лаков и компаундов, увлажненных масел и т. п.

В некоторых случаях в диэлектрических материалах наблюдается электронная электропроводность, когда носителями заряда являются свободные электроны.