Вплив зовнішніх факторів і складу на електропровідність діелектриків

Найбільш значимі фактори зовнішнього середовища, що впливають на питому провідність твердих діелектриків – температура Т та вологість Н – змінюють як концентрацію вільних носіїв заряду в діелектрикові п, так і їхню рухливість u, внаслідок чого

g=еn(T,H)u(T,H)=g(T,H)

Збільшення температури приводить до експоненціального збільшення концентрації вільних носіїв заряду внаслідок зростання ступеня дисоціації або інтенсивності їх термогенерації n(Т) ~ ехр(-W_g/kT) (W_g - енергія активації процесу утворення вільного носія заряду) і до зростання їх рухливості u(Т) ~ ехр(-W_n/kT) (W_n - енергія активації процесу переносу носія з одного положення рівноваги в інше) в рідких і твердих діелектриках.

Враховуючи це, температурна залежність електропровідності діелектрика з одним типом вільних носіїв заряду описується рівнянням

g = Aexp[-(W_Д + W_П)/кТ]= A exp[-(W/кТ),

де W – енергія активації процесу електропровідності (електропереносу).

Тому температурна залежність провідності твердого діелектрика, що містить n типів носіїв, описується формулою:

,

де W_i- енергія активації електропровідності W_i=W_дi + W_ni за рахунок і-того типу іонів, причому за низьких температур електропровідність матеріалу зв’язана з дисоціацією молекул, що мають низьку енергію зв’язку, наприклад молекул домішок, а при підвищенні температури створюються умови для дисоціації власних молекул і електропровідність діелектрика переходить у власну іонну електропровідність.

Вплив вологи на електропровідність діелектрика зумовлюється сорбцією (поглинанням) вологи поверхнею та об'ємом твердого тіла. Поверхнева сорбція вологи (адсорбція) і особливо утворення на поверхні матеріалу плівки води приводить до збільшення поверхневої провідності матеріалу, а об'ємна сорбція (абсорбція), особливо інтенсивна в пористих матеріалах внаслідок капілярного ефекту, збільшує і його об'ємну провідність. Зростання провідності відбувається внаслідок як розчинення домішок та матеріалу діелектрика в воді, так і дисоціації молекул води.

Вплив вологості навколишнього середовища на електропровідність діелектрика визначається характером взаємодії матеріалу з полярними молекулами води.

Неполярні діелектрики не змочуються водою, тому підвищення вологості навколишнього середовища майже не відбивається на їхній поверхневій та об’ємній провідностях.

Полярні діелектрики змочуються водою, їхня поверхнева провідність в значній мірі залежить від вологості та від поверхневих забруднень.

Іонні діелектрики змочуються водою та можуть частково розчинятися в ній, тому їх електропровідність також чутлива до вологості навколишнього середовища. Саме волога є основною причиною неможливості використання водорозчинних діелектриків в електроустаткуванні.

Вплив вологи на об’ємну провідність залежить від щільності матеріалу. Найбільш чутливі до вологи діелектрики з відкритою пористістю, пори яких не тільки зволожуються поверхнево, а й можуть поглинати велику кількість води завдяки капілярному ефекту. При використанні пористих, а також рідких електротехнічних матеріалів необхідно забезпечити їх захист від зволоження шляхом, наприклад, просочення, герметизації або з допомогою вологонепроникного і вологостійкого покриття.

Вплив температури на зволожений діелектрик ускладнюється наявністю двох конкуруючих процесів: зниження опору внаслідок термогенерації носіїв заряду і підвищення опору внаслідок підсушування. Як правило, поєднання цих двох процесів приводить до наявності екстремумів в температурній залежності опору.

Питома електрична провідність сумішей діелектриків розраховується за формулами, аналогічними формулам для e_r.

(вологопроникливість? Кут змочуваності?)