Volume específico e resistência superficial de dielétricos sólidos

Exame de uma amostra sólida dielétrico, é possível distinguir dois caminhos fundamentalmente possíveis para o fluxo de corrente elétrica: sobre a superfície de um dado dielétrico e através de seu volume. Desse ponto de vista, é possível avaliar a capacidade do dielétrico de conduzir corrente elétrica nessas direções, utilizando os conceitos de resistência de superfície e de volume.

Resistência em massa É a resistência que um dielétrico exibe quando uma corrente contínua flui através de seu volume.

Resistência de superfície — Esta é a resistência que um dielétrico exibe quando uma corrente direta flui através de sua superfície. As resistividades superficial e bruta são determinadas experimentalmente.

O valor da resistividade volumétrica específica de um dielétrico é numericamente igual à resistência de um cubo feito desse dielétrico, cuja aresta tem 1 metro de comprimento, desde que uma corrente contínua flua por seus dois lados opostos.

Querendo medir a resistência de massa de um dielétrico, o pesquisador coloca eletrodos de metal em lados opostos de uma amostra de dielétrico cúbico.

A área dos eletrodos é tomada igual a S e a espessura da amostra é tomada h. No experimento, os eletrodos são instalados dentro de anéis metálicos de proteção, que são obrigatoriamente aterrados para eliminar a influência das correntes de superfície na precisão das medições.

Quando os eletrodos e os anéis de proteção são instalados de acordo com todas as condições experimentais apropriadas, uma tensão constante U é aplicada aos eletrodos de uma fonte de tensão constante calibrada e mantida por 3 minutos, para que os processos de polarização na amostra dielétrica sejam certamente concluídos.

Em seguida, sem desconectar a fonte de tensão CC, meça a tensão e a corrente direta usando um voltímetro e um microamperímetro. A resistividade de volume da amostra dielétrica é então calculada usando a seguinte fórmula:

A resistência do volume é medida em ohms.

Como a área dos eletrodos é conhecida, é igual a S, a espessura do dielétrico também é conhecida, é igual a h, e a resistência volumétrica Rv acabou de ser medida, agora você pode encontrar a resistividade volumétrica de o dielétrico (medido em Ohm * m), usando a seguinte fórmula:

Para encontrar a resistividade de superfície de um dielétrico, primeiro encontre a resistividade de superfície de uma amostra específica. Para isso, dois eletrodos metálicos de comprimento l são colados à amostra a uma distância d entre eles.

Uma tensão constante U de uma fonte de tensão constante é então aplicada aos eletrodos ligados, que é mantida por 3 minutos para que os processos de polarização na amostra provavelmente terminem, e a tensão é medida com um voltímetro e a corrente com um amperímetro .

Finalmente, a resistência da superfície em ohms é calculada usando a fórmula:

Agora, para encontrar a resistência superficial específica de um dielétrico, é necessário partir do fato de que ela é numericamente igual à resistência superficial da superfície quadrada de um determinado material, se a corrente fluir entre os eletrodos montados nas laterais de esta praça. Então a resistência específica da superfície será igual a:

A resistência da superfície é medida em ohms.

A resistência superficial específica de um dielétrico é uma característica de um material dielétrico e depende da composição química do dielétrico, sua temperatura atual, umidade e a tensão aplicada à sua superfície.

A secura da superfície dielétrica desempenha um papel importante. A menor camada de água na superfície da amostra é suficiente para apresentar condutividade apreciável, que dependerá da espessura dessa camada.

A condutividade da superfície se deve principalmente à presença de impurezas, defeitos e umidade na superfície do dielétrico. Dielétricos porosos e polares são mais suscetíveis à umidade do que outros. A resistência superficial específica de tais materiais está relacionada ao valor de dureza e ao ângulo de contato de molhabilidade dielétrica.

Abaixo está uma tabela da qual fica evidente que dielétricos mais duros com um ângulo de contato menor têm uma resistividade superficial específica menor no estado úmido. Deste ponto de vista, os dielétricos são divididos em hidrofóbicos e hidrofílicos.

Os dielétricos apolares são hidrofóbicos e não se molham com água quando a superfície está limpa. Por esse motivo, mesmo que esse dielétrico seja colocado em um ambiente úmido, sua resistência superficial praticamente não mudará.

Os dielétricos polares e a maioria dos iônicos são hidrofílicos e têm molhabilidade. Se um dielétrico hidrofílico for colocado em um ambiente úmido, sua resistência superficial diminuirá. Vários contaminantes irão aderir facilmente à superfície molhada, o que também pode contribuir para uma redução na resistência da superfície.

Existem também dielétricos intermediários, que incluem materiais fracamente polares, como lavsan.

Se o isolamento úmido for aquecido, a resistência de sua superfície pode começar a aumentar à medida que a temperatura aumenta. Quando o isolamento está seco, a resistência pode diminuir. Baixas temperaturas contribuem para um aumento na resistência superficial do dielétrico no estado seco em 6-7 ordens de grandeza, em comparação com o mesmo material, apenas úmido.

Para aumentar a resistência superficial do dielétrico, eles recorrem a vários métodos tecnológicos. Por exemplo, a amostra pode ser lavada em solvente ou em água destilada fervente, dependendo do tipo de dielétrico, ou aquecida a uma temperatura suficientemente alta, coberta com verniz resistente à umidade, esmalte, colocada em um invólucro protetor, estojo, etc. .