Конспект лекции №2. Электропроводность диэлектрика. 
Основные понятия

Поляризационные процессы смещения связанных зарядов в веществе до момента установления равновесного состояния протекают во времени, создавая токи смещения в диэлектриках. Токи смещения упруго связанных зарядов при ионной и электронной поляризаций столь кратковременны, что их обычно не удается зафиксировать прибором.

Токи смещения различных видов замедленной поляризации, наблюдаемые у большого числа технических диэлектриков, называют абсорбционными токами. При постоянном напряжений абсорбционные токи, меняя свое направление, протекают только в момент включения и выключения напряжения; при переменном напряжений они протекают в течений всего времени нахождения материала в электрическом поле.

Наличие в технических диэлектриках небольшого количества свободных зарядов приводит к возникновению слабых по величине сквозных токов, или токов утечки. Ток утечки в технических диэлектриках представляет собой сумму сквозного тока и тока абсорбции. Для плотностей токов можно записать:

Jут=Jск+Jаб (1.5).

Как видно из рисунка, после завершения процессов поляризации через диэлектрик протекает только сквозной ток.

Токи смещения необходимо принимать во внимание при измерениях проводимости диэлектриков в виду того, что при небольшой выдержке образца диэлектрика под напряжением обычно регистрируется не только сквозной ток, но и сопровождающий его ток абсорбции, вследствие чего может создаться неправильное представление о большой проводимости.

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

Особенностью электропроводности диэлектриков в большинстве случаев является ее неэлектронный (ионный) характер. Истинное сопротивление диэлектрика Rиз, определяющее величину сквозного тока может быть вычислена по следующей формуле:

Rиз=U/(i-? i аб), (1.6).

где i ут. — наблюдаемый ток, U-напряжение, i аб — суммарный ток абсорбции.

Поскольку определение абсорбционных токов даже замедленных видов поляризации представляет некоторые трудности, сопротивление диэлектрика рассчитывают обычно как частное от деления напряжения на ток, измеренный через одну минуту после включения напряжения и принимаемый за сквозной ток.

Rиз=U/ i ск (1.7).

Газы при небольших значениях напряженности электрического поля обладают малой проводимостью. Ток в газах может возникнуть только при наличии в них ионов или свободных электронов. Электропроводность газа, под действием внешних ионизаторов (рентгеновы лучи, ультрафиолетовые лучи, космические лучи, термическое воздействие (сильный нагрев газа)) называется несамостоятельной.

Электропроводность газа, обусловленная ударной ионизацией (возникает, когда кинетическая энергия заряженных частиц, приобретаемая под действием электрического поля, достигает больших значений) называется самостоятельной. В слабых полях ударная ионизация отсутствует.

Процесс воссоединения положительных ионов с отрицательными частицами называется рекомбинацией (образование нейтральных молекул).

Электропроводность жидких диэлектриков тесно связана со строением молекул жидкости. В неполярных жидкостях электропроводность зависит от наличия диссоциированных примесей, в том числе влаги; в полярных жидкостях электропроводность определяется не только примесями, но иногда и диссоциацией молекул самой жидкости. Невозможность полного удаления диссоциацией примесей из жидкого диэлектрика затрудняет получение электроизоляционных жидкостей с малыми значениями удельной проводимости.

Полярные жидкости всегда имеют повышенную проводимость по сравнению с неполярными, причем возрастание диэлектрической проницаемости приводит к росту проводимости. Сильно полярные жидкости отличаются настолько высокой проводимостью, что их рассматривают как проводники с ионной электропроводностью.

При длительном пропускании электрического тока через нейтральный жидкий диэлектрик наблюдается рост сопротивления за счёт электрической отчистки. С увеличением toС растёт подвижность ионов в связи с уменьшением вязкости, что повышает электропроводность.

Электропроводность твёрдых тел обуславливается передвижением, как ионов самого диэлектрика, так и ионов случайных примесей, а у некоторых материалов может быть вызвана наличием свободных электронов.

При сильных электрических полях — электронная электропроводность преобладает. Ионная электропроводность сопровождается переносом вещества. При электронной — этого явления нет. Наблюдается частичная электрическая очистка ионов примеси. В твёрдых диэлектриках ионного строения электропроводность возникает за счёт перемещения ионов, освобождаемых тепловым движением.

В диэлектриках с атомной или молекулярной решеткой электропроводность связана только с наличием примесей, удельная проводимость их мала.

Для твердых электроизоляционных материалов необходимо различать объемную и поверхностную проводимость. Поверхностная электропроводность обусловлена присутствием влаги или загрязнений на поверхности диэлектрика. Вода отличается, как указывалось выше, значительной удельной проводимостью. Достаточно тончайшего слоя влаги на поверхности диэлектрика, чтобы была обнаружена заметная проводимость, определяемая в основном толщиной этого слоя. Однако, поскольку сопротивление адсорбированной пленки влаги связано с природой материала, на поверхности которого она находится, поверхностную электропроводность обычно рассматривают как свойство самого диэлектрика.

Удельная поверхностная проводимость тем ниже, чем меньше полярность вещества, чем чище поверхность диэлектрика и чем я лучше она отполирована.