حجم محدد ومقاومة السطح للعوازل الصلبة

فحص عينة صلبة عازل، من الممكن التمييز بين مسارين محتملين أساسيين لتدفق التيار الكهربائي: فوق سطح عازل معين ومن خلال حجمه. من وجهة النظر هذه ، من الممكن تقييم قدرة العازل الكهربائي على توصيل التيار الكهربائي في هذه الاتجاهات ، باستخدام مفاهيم مقاومة السطح والحجم.

المقاومة السائبة إنها المقاومة التي يظهرها العازل عندما يتدفق تيار مباشر عبر حجمه.

مقاومة السطح - هذه هي المقاومة التي يظهرها العازل عندما يتدفق تيار مباشر عبر سطحه. يتم تحديد المقاومة السطحية والكتلة تجريبياً.

قيمة المقاومة الحجمية المحددة للعزل الكهربائي تساوي عدديًا مقاومة المكعب المصنوع من هذا العازل ، يبلغ طول حافته مترًا واحدًا ، بشرط أن يتدفق تيار مباشر عبر ضلعيه المتقابلين.

رغبًا في قياس المقاومة السائبة لعزل كهربائي ، يقوم المجرب بتثبيت أقطاب كهربائية معدنية على جوانب متقابلة لعينة عازلة مكعبة.

تؤخذ مساحة الأقطاب الكهربائية مساوية لـ S ويتم أخذ سمك العينة h. في التجربة ، يتم تثبيت الأقطاب الكهربائية داخل حلقات معدنية واقية ، والتي يتم تأريضها بالضرورة من أجل القضاء على تأثير التيارات السطحية على دقة القياسات.

عندما يتم تثبيت الأقطاب الكهربائية وحلقات الحماية وفقًا لجميع الظروف التجريبية المناسبة ، يتم تطبيق جهد ثابت U على الأقطاب من مصدر جهد ثابت معاير ويتم الاحتفاظ به لمدة 3 دقائق ، بحيث تكتمل عمليات الاستقطاب في العينة العازلة بالتأكيد.

بعد ذلك ، دون فصل مصدر جهد التيار المستمر ، قم بقياس الجهد والتيار الأمامي باستخدام مقياس الفولتميتر وجهاز قياس ميكرومتر. ثم يتم حساب المقاومة الحجمية لعينة العزل باستخدام الصيغة التالية:

تقاس مقاومة الحجم بالأوم.

نظرًا لأن مساحة الأقطاب الكهربائية معروفة ، فهي تساوي S ، وسمك العازل معروف أيضًا ، وهو يساوي h ، وقد تم قياس مقاومة الحجم Rv للتو ، يمكنك الآن العثور على مقاومة الحجم لـ العازل (يقاس بالأوم * م) باستخدام الصيغة التالية:

لإيجاد المقاومة السطحية لعزل كهربائي ، أوجد أولاً المقاومة السطحية لعينة معينة. لهذا الغرض ، يتم لصق قطبين معدنيين بطول l بالعينة على مسافة d بينهما.

ثم يتم تطبيق جهد ثابت U من مصدر جهد ثابت على الأقطاب الكهربائية المرتبطة ، والتي يتم الاحتفاظ بها لمدة 3 دقائق بحيث من المحتمل أن تنتهي عمليات الاستقطاب في العينة ، ويتم قياس الجهد باستخدام مقياس الفولتميتر والتيار باستخدام مقياس التيار الكهربائي .

أخيرًا ، يتم حساب مقاومة السطح بالأوم باستخدام الصيغة:

الآن ، للعثور على مقاومة السطح المحددة لعزل كهربائي ، من الضروري أن ننطلق من حقيقة أنه يساوي عدديًا مقاومة السطح للسطح المربع لمادة معينة ، إذا كان التيار يتدفق بين الأقطاب الكهربائية المركبة على جانبي هذا المربع. ثم تكون مقاومة السطح المحددة مساوية لـ:

تقاس مقاومة السطح بالأوم.

مقاومة السطح المحددة للعزل الكهربائي هي خاصية لمادة عازلة وتعتمد على التركيب الكيميائي للعزل الكهربائي ، ودرجة حرارته الحالية ، والرطوبة ، والجهد المطبق على سطحه.

يلعب جفاف السطح العازل دورًا كبيرًا. تكفي الطبقة الرقيقة من الماء الموجودة على سطح العينة لإظهار توصيلية ملحوظة ، والتي ستعتمد على سمك هذه الطبقة.

ترجع الموصلية السطحية بشكل أساسي إلى وجود الشوائب والعيوب والرطوبة على سطح العازل. العوازل المسامية والقطبية أكثر عرضة للرطوبة من غيرها. ترتبط مقاومة السطح المحددة لهذه المواد بقيمة الصلابة وزاوية التلامس بالترطيب العازل.

يوجد أدناه جدول يتضح من خلاله أن عوازل كهربائية أكثر صلابة بزاوية تلامس أصغر لها مقاومة سطح محددة أقل في الحالة الرطبة. من وجهة النظر هذه ، تنقسم المواد العازلة إلى كارهة للماء ومحبة للماء.

العوازل غير القطبية كارهة للماء ولا تبلل بالماء عندما يكون السطح نظيفًا. لهذا السبب ، حتى لو تم وضع هذا العازل في بيئة رطبة ، فإن مقاومة سطحه لن تتغير عمليًا.

العوازل القطبية والأيونية هي محبة للماء ولها قابلية للبلل. إذا تم وضع عازل للماء في بيئة رطبة ، فإن مقاومة سطحه ستنخفض. سوف تلتصق الملوثات المختلفة بسهولة بالسطح الرطب ، مما قد يساهم أيضًا في تقليل مقاومة السطح.

هناك أيضًا عوازل وسيطة ، وتشمل هذه المواد ذات القطبية الضعيفة مثل اللافسان.

إذا تم تسخين العزل الرطب ، فقد تبدأ مقاومة سطحه في الارتفاع مع ارتفاع درجة الحرارة. عندما يجف العزل ، قد تنخفض المقاومة. تساهم درجات الحرارة المنخفضة في زيادة مقاومة السطح للعزل الكهربائي في الحالة الجافة بمقدار 6-7 أوامر من حيث الحجم ، مقارنة بنفس المادة ، وهي رطبة فقط.

لزيادة مقاومة السطح للعزل الكهربائي ، يلجأون إلى الأساليب التكنولوجية المختلفة. على سبيل المثال ، يمكن غسل العينة في مذيب أو في ماء مقطر مغلي ، اعتمادًا على نوع العازل الكهربائي ، أو تسخينها إلى درجة حرارة عالية بما فيه الكفاية ، مغطاة بورنيش مقاوم للرطوبة ، طلاء زجاجي ، وضعها في غلاف واقي ، علبة ، إلخ. .