Файл: Лабораторная работа по дисциплине Электроматериаловедение на тему Исследование электропроводности диэлектриков.docx

Таблица 3 – Результаты измерений объемного и поверхностного сопротивлений винипласта.

Винипласт, b=1,4
Измерено			Вычислено
t, °C	RV, Ом	RS, Ом	ρV, Ом ·м	ρS, Ом ·м
10	6*1012	10*1012	24,53*1014	42,39*1013
20	13*1011	20*1011	53,14*1013	84,78*1012
30	3,3*1011	5*1011	13,49*1013	21,19*1012
40	9*1010	14*1010	36,79*1012	59,35*1011
50	2,6*1010	4*1010	10,63*1012	16,96*1011
60	8*109	13*109	32,7*1011	5,51*1011
70	2,7*109	4,2*109	11,03*1011	17,8*1010
80	10*108	15*108	40,88*1010	63,58*109
90	3,8*108	5,9*108	15,53*1010	25,01*109
100	15*107	23*107	61,31*109	9,75*108

3.6. Рассчитать удельное объёмное сопротивление

_v = (14)

и удельное поверхностное сопротивление

_v = , (15)

где R_v и R_s– соответственно объёмное и поверхностное сопротивления, Ом;

d_ср – средний диаметр, м;

---

d₁ – диаметр измерительного электрода, м;

b – толщина образца, м;

 – ширина зазора между измерительным и кольцевым электродами, м;

d₁= 25 мм;

d₂ = 27 мм.

Рассчитаем средний диаметр электродов и ширину зазора:

d_ср = = = 27 мм;

 = = = 2 мм.

По данным таблицы были построены графики зависимости удельного объемного и удельного поверхностного сопротивлений от температуры для каждого из образцов.



Рисунок 6 – График зависимости удельного объёмного сопротивления текстолита от температуры



Рисунок 7 – График зависимости удельного поверхностного сопротивления текстолита от температуры



Рисунок 8 – График зависимости удельного объёмного сопротивления резины от температуры



Рисунок 9 – График зависимости удельного поверхностного сопротивления резины от температуры



Рисунок 10 – График зависимости удельного объёмного сопротивления винипласта от температуры


Рисунок 11 – График зависимости удельного поверхностного сопротивления винипласта от температуры

4. Вывод

Мы заметили, что при повышении температуры во всех представленных образцах снижается и их сопротивление. Мы можем объяснить это тем, что в нормальном состоянии атом электрически нейтрален, т.к. число протонов равно числу электронов, вращающихся вокруг ядра. Электроны внешней оболочки определяют электропроводность вещества. Энергетические уровни внешних валентных электронов образуют валентную или заполненную зону. В ней электроны находятся в связанном состоянии. Чтобы электроны перешли из нее в зону проводимости, необходимо затратить некоторую энергию по преодолению запретной зоны, которая у диэлектриков достаточно широка. Спровоцировать данный переход можно сообщив этим электронам достаточное количество энергии, например тепловой, увеличивающей их подвижность. Электропроводность таким образом обусловлена наличием свободных подвижных электронов, является обратно пропорциональной сопротивлению. Т.е. нагревая образец мы будем снижать его сопротивление.

---

Поэтому, как видно из представленных графиков удельного объёмного и удельного поверхностного сопротивлений твердых диэлектриков, имеется их прямая зависимость от температуры, причем это происходит по экспоненциальному закону. Результаты измерений объемного и поверхностного сопротивлений текстолита при начальной температуре в 10 градусов ниже остальных образцов и составили соответственно 4*10⁸ и 9*10⁸ Ом. Расчетные значения удельного объемного и поверхностного сопротивления при этом составили 9,95*10¹⁰ и 3,81*10¹⁰, из чего видим, что при данной толщине образца и температуре удельное объёмное сопротивление больше, что сохраняется при дальнейшем нагреве образца. Текстолит – композитный материал и состоит из нескольких слоев ткани, пропитанных связующим веществом на основе полиэфирной смолы. Электрическая проницаемость таких материалов будет больше, чем тех, которые однородны по структуре. Полагаем что дело в том, что поверхность неоднородна. Значит на разных участках напряженность поля будет оказывать разное влияние на возможные носители заряда. И где-то их проще "оторвать". В результате будет иметь место поверхностная проводимость.

Результаты замеров сопротивления резины в тех же условиях показывают 3,4*10¹³ Ом объемного и 5,4*10¹¹ Ом поверхностного, т.е. для резины в данном диапазоне температур при заданной толщине свойственно большее значение объемного сопротивления. Удельные сопротивления при этом 10,24*10¹⁵(Ом ·м) и 2,29*10¹³(Ом ·м). Так же видно преобладание удельного объемного сопротивления во всех измеряемых диапазонах температур. Сквозная электропроводность очень низкая из-за того, что вещество твердое, плотное образуется в процессе вулканизации, которая характеризуется сращиванием молекул в единую пространственную сетку с двойными связями. Ионам тяжело перемещаться, а свободных электронов практически нет.

Для винипласта замеры сопротивления при 10 градусах составили 6*10¹² и 10*10¹² Ом, что в целом является неплохим показателем, но при повышении температуры данный образец показал более стремительное падение сопротивления, чем резина. Сам материал представляет собой термопластичную массу на основе поливинилхлорида и перхлорвиниловой смолы. Молекула винипласта обладает дипольным моментом. Вследствие этого обладает большим углом диэлектрических потерь Удельное объёмное сопротивление в данном образце так же превышает поверхностное (24,53*10

---

¹⁴ и 42,39*10¹³ Ом·м при начальной температуре).

Следовательно, снижение сопротивления диэлектриков при нагреве зависит от природы диэлектрика, от его теплостойкости, неоднородности его поверхности и толщины образца.

---