Физични основи на електроматериалознанието


Категория на документа: Физика



.
(21.3)

От уравнение (21.3) следва

.
(21.4)

Дименсията за специфично повърхностно съпротивление е Ω.
При b=l от (21.4) се получава ρs=Rs, т.е. специфичното повърхностно съпротивление е равно на съпротивлението на част от повърхността на диелектрик с форма на квадрат при условие, че електродите съвпадат с 2 негови срещуположни страни.
Реципрочните стойности на ρv и ρs се наричат съответно специфична обемна електрична проводимост (γv) и специфична повърхностна електрична проводимост (γs):

; .

Дименсиите им са: за γv - ; за γs - S.
ρv и ρs, респективно γv и γs не зависят от геометрията на образеца и електродите, а само от веществото и условията, при които то се намира.
С величините Rs, Gs, ρs, γs се характеризират само твърдите диелектрици.

21.3. Електропроводимост на газообразни диелектрици

При малки интензитети на електричното поле газовете притежават незначителна електропроводимост, която се обуславя от наличието в тях на свободни електрони и йони (положителни и отрицателни), които се образуват под влияние на външни причини – естествена радиоактивност, ултравиолетови лъчи, високи температури и др. В резултат на тяхното действие се откъсват електрони от молекулите на газа и те се превръщат в положителни йони. В някои газове (кислород, въглероден диоксид) свободни електрони се присъединяват към неутрални молекули и ги превръщат в отрицателни йони. В азота, благородните газове отрицателни йони не възникват.
Процесът, при който в газовете се образуват противоположно заредени токоносители, се нарича йонизация, а причините, предизвикващи този процес – йонизиращи причини.
Едновременно с йонизацията се извършва и обратният процес, наречен рекомбинация – при среща на положителни йони със свободни електрони или отрицателни йони се получават неутрални молекули. Известно време след началото на действие на йонизиращата причина между двата процеса се установява равновесие.
Проводимостта на газовете, обусловена от външни йонизиращи причини, се нарича несамостоятелна.
При интензивни електрични полета йони и електрони, образувани под въздействие на външни йонизиращи причини, се ускоряват и при среща с неутрални молекули са в състояние да ги йонизират. Новополучените йони и електрони, придобивайки достатъчно голяма кинетична енергия, на свой ред също могат да предизвикат йонизация. Количеството на токоносителите расте лавинообразно. Процесът се нарича ударна йонизация. Придобитата електропроводимост е самостоятелна.
Нека газът се намира в равномерно електрично поле, създадено между 2 плоски паралелни електрода, всеки с площ S и разстояние между тях h, към които е приложено напрежение U. През междуелектродното пространство протича ток, чиято големина съгласно Закона на Ом е

.
(21.5)
За съпротивлението R на газа се прилага уравнение (21.1) и от (21.5) следва

или

.
(21.6)

Изразът в лявата страна на уравнение (21.6) е големина на плътността на тока J [вж. уравнение (5.1)], а в дясната страна отношението U/h е равно на големината на интензитета на електричното поле E [вж. уравнение (10.3)]. Така Законът на Ом придобива вида

(21.7)

или във векторна форма

,
(21.8)
където ρ е специфично съпротивление на газа, γ - неговата специфична проводимост.
При изменение на интензитета на електричното поле E плътността на тока J се изменя по кривата J=J(E), показана на фиг. 21.4. За плътността на тока е валидно уравнението където n+ и n- са концентрации (брой в единица обем – 1m3 ) на положителните и отрицателните токоносители в газа ; n+, n- - средните им скорости, придобити под действие на електричното поле, q – големина на заряда на един токоносител - приема се, че тя е една и съща за токоносителите с различни знаци. Предполага се също, че токоносителите с един знак са еднотипни.

Концентрацията на токоносителите се определя от 3 процеса – йонизация, рекомбинация, електричен ток.

В слаби електрични полета токът е много малък. Броят на двойките токоносители, напускащи даден обем на газа за единица време (1s) вследствие на протичането на ток, е незначителен в сравнение с броя на създадените и рекомбинирали токоносители и балансът между процесите йонизация и рекомбинация не се нарушава – концентрацията n може да се счита за постоянна. n+ и n- , респективно J са пропорционални на интензитета – в сила е законът на Ом (участък ОА от кривата J(E) на фиг. 21.4). При увеличаване на интензитета расте и количеството на токоносителите, напускащи даден обем за 1s и техният брой става съизмерим с броя на създадените и рекомбинирали йони за 1s. В резултат на това n намалява и J расте по – бавно с увеличаване на Е. Зависимостта J (E) престава да бъде линейна (областта около m. A на фиг. 21.4).



Сподели линка с приятел:





Яндекс.Метрика
Физични основи на електроматериалознанието 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.