Volume spesifik dan resistansi permukaan dielektrik padat

Pemeriksaan sampel padat dielektrik, adalah mungkin untuk membedakan dua jalur yang mungkin secara mendasar untuk aliran arus listrik: di atas permukaan dielektrik tertentu dan melalui volumenya. Dari sudut pandang ini, dimungkinkan untuk mengevaluasi kemampuan dielektrik untuk menghantarkan arus listrik ke arah ini, menggunakan konsep resistansi permukaan dan volume.

Resistansi massal Ini adalah resistansi yang ditunjukkan oleh dielektrik ketika arus searah mengalir melalui volumenya.

Ketahanan permukaan - Ini adalah resistansi yang ditunjukkan oleh dielektrik ketika arus searah mengalir melintasi permukaannya. Resistivitas permukaan dan curah ditentukan secara eksperimental.

Nilai resistivitas volume spesifik suatu dielektrik secara numerik sama dengan resistansi kubus yang terbuat dari dielektrik tersebut, yang ujungnya sepanjang 1 meter, asalkan arus searah mengalir melalui dua sisi yang berlawanan.

Ingin mengukur resistansi massal dielektrik, pelaku eksperimen menempelkan elektroda logam ke sisi berlawanan dari sampel dielektrik kubik.

Luas elektroda diambil sama dengan S dan ketebalan sampel diambil h. Dalam percobaan, elektroda dipasang di dalam cincin logam pelindung, yang harus diarde untuk menghilangkan pengaruh arus permukaan pada keakuratan pengukuran.

Ketika elektroda dan cincin pelindung dipasang sesuai dengan semua kondisi percobaan yang sesuai, tegangan konstan U diterapkan ke elektroda dari sumber tegangan konstan yang dikalibrasi dan ditahan selama 3 menit, sehingga proses polarisasi dalam sampel dielektrik pasti selesai.

Kemudian, tanpa memutus sumber tegangan DC, ukur tegangan dan arus maju menggunakan voltmeter dan microammeter. Resistivitas volume sampel dielektrik kemudian dihitung menggunakan rumus berikut:

Resistansi volume diukur dalam ohm.

Karena luas elektroda diketahui, sama dengan S, ketebalan dielektrik juga diketahui, sama dengan h, dan resistansi volume Rv baru saja diukur, Anda sekarang dapat menemukan resistivitas volume dari dielektrik (diukur dalam Ohm * m), menggunakan rumus berikut:

Untuk menemukan resistivitas permukaan dielektrik, pertama-tama temukan resistivitas permukaan sampel tertentu. Untuk tujuan ini, dua elektroda logam dengan panjang l direkatkan ke sampel pada jarak d di antaranya.

Tegangan konstan U dari sumber tegangan konstan kemudian diterapkan ke elektroda terikat, yang dipertahankan selama 3 menit sehingga proses polarisasi dalam sampel cenderung berakhir, dan tegangan diukur dengan voltmeter dan arus dengan ammeter. .

Terakhir, resistansi permukaan dalam ohm dihitung menggunakan rumus:

Sekarang, untuk menemukan resistansi permukaan spesifik dari suatu dielektrik, perlu untuk melanjutkan dari fakta bahwa itu secara numerik sama dengan resistansi permukaan permukaan persegi dari bahan tertentu, jika arus mengalir di antara elektroda yang dipasang di sisi-sisinya. alun-alun ini. Maka resistansi permukaan spesifik akan sama dengan:

Resistansi permukaan diukur dalam ohm.

Resistansi permukaan spesifik dielektrik adalah karakteristik bahan dielektrik dan bergantung pada komposisi kimiawi dielektrik, suhu saat ini, kelembapan, dan tegangan yang diterapkan ke permukaannya.

Kekeringan permukaan dielektrik memainkan peran besar. Lapisan air yang paling tipis pada permukaan sampel cukup untuk menunjukkan konduktivitas yang cukup besar, yang akan bergantung pada ketebalan lapisan ini.

Konduktivitas permukaan terutama disebabkan oleh adanya kotoran, cacat, dan kelembapan pada permukaan dielektrik. Dielektrik berpori dan polar lebih rentan terhadap kelembaban daripada yang lain. Ketahanan permukaan spesifik dari bahan tersebut terkait dengan nilai kekerasan dan sudut kontak pembasahan dielektrik.

Di bawah ini adalah tabel yang menunjukkan bahwa dielektrik yang lebih keras dengan sudut kontak yang lebih kecil memiliki resistivitas permukaan spesifik yang lebih rendah dalam keadaan basah. Dari sudut pandang ini, dielektrik dibagi menjadi hidrofobik dan hidrofilik.

Dielektrik nonpolar bersifat hidrofobik dan tidak basah dengan air saat permukaannya bersih. Untuk alasan ini, meskipun dielektrik semacam itu ditempatkan di lingkungan yang lembab, resistansi permukaannya praktis tidak akan berubah.

Dielektrik polar dan sebagian besar ionik bersifat hidrofilik dan memiliki keterbasahan. Jika dielektrik hidrofilik ditempatkan di lingkungan basah, resistansi permukaannya akan berkurang. Berbagai kontaminan akan dengan mudah menempel pada permukaan basah, yang juga dapat berkontribusi pada penurunan resistansi permukaan.

Ada juga dielektrik perantara, ini termasuk bahan polar lemah seperti lavsan.

Jika insulasi basah dipanaskan, resistansi permukaannya mungkin mulai naik saat suhu naik. Saat insulasi kering, resistansi dapat berkurang. Temperatur rendah berkontribusi pada peningkatan resistansi permukaan dielektrik dalam keadaan kering sebesar 6-7 kali lipat, dibandingkan dengan bahan yang sama, hanya basah.

Untuk meningkatkan resistansi permukaan dielektrik, mereka menggunakan berbagai metode teknologi. Misalnya, sampel dapat dicuci dalam pelarut atau dalam air suling mendidih, tergantung pada jenis dielektriknya, atau dipanaskan hingga suhu yang cukup tinggi, ditutup dengan pernis tahan kelembaban, glasir, ditempatkan dalam cangkang pelindung, kasing, dll. .