Электропроводность жидких диэлектриков

Электропроводность в жидких диэлектриках возникает при передвижении ионов или при перемещении относительно крупных заряженных коллоидных частиц, а также электронов.

Полярные жидкости всегда имеют повышенную проводимость по сравне­нию с неполярными, причём возрастание диэлектрической проницаемости приводит к росту проводимости.

В неполярных жидкостях электропроводность определяется наличием дис­социированных примесей, особенно влаги. Очистка жидких диэлектриков от содержащихся в них примесей обеспечивает уменьшение проводимости. Одна ко, полностью очистить жидкий диэлектрик от содержащихся в нём примесей практически не удаётся, что затрудняет получение электроизоляционной жид­кости с малой удельной проводимостью.

На величину удельной проводимости любой жидкости существенно влия­ет температура. С повышением температуры повышается проводимость, так как уменьшается вязкость жидкости, возрастает подвижность ионов и может увеличиться степень тепловой диссоциации.

Согласно закону Вальдена, произведение удельной проводимости жидко­го диэлектрика на его вязкость является величиной постоянной и не зависит от температуры. Закон Вальдена выполняется лучше для чистых жидкостей и хуже при наличии в них примесей. Для неполярных жидкостей отступление от закона Вальдена более заметно, чем для полярных. На рис 2.3 приведена зави­симость тока от напряженности поля в жидких диэлектриках.

Рис 2.3.Зависимость тока от напряженности поля в жидком диэлектрике.

Удельная проводимость в зависимости от концентрации ионов может быть представлена уравнением , где п - число ионов в , - заряд

иона; - подвижность, соответственно положительных и отрицательных ионов.

При небольших значениях напряженности электрического поля подвиж­ность положительных и отрицательных ионов незначительная, порядка

. В этом случае, вследствие малой длины свободного пробега, электроны не успевают получить достаточную кинетическую энергию для ударной иони­зации. Ток подчиняется закону Ома. При напряжённостях электрического по­ля! О МВ/м и более закон Ома уже не выполняется, что связано с появлением электронной проводимости вследствие ударной ионизации и увеличением чис­ла ионов, движущихся под действием поля. Удельная проводимость очищен­ных технических жидких диэлектриков находится в пределах 1/Ом м.

В коллоидных системах наблюдается молионная или электрофоретическая электропроводность, при которой носителями зарядов являются группы моле­кул - молионов. Скорость движения таких частиц зависит от вязкости жидко­сти. В соответствии с законом Стокса установившаяся скорость движения шара в вязкой среде определяется как

(2.7)

где F - сила, действующая на шар; г - радиус шара; - динамическая вязкость.

Сила, которая действует на электрический заряд и вызывает его направ­ленное перемещение равна, F = q E. Тогда

(2.8)

Подвижность зарядов определяется как . Учитывая это, определим

из приведенного уравнения подвижность носителей зарядов в жидких диэлек­триках

(2.9)

Из данного уравнения видно, что подвижность носителей зарядов в жид­ких диэлектриках существенно зависит от размеров частиц и вязкости жидко­сти.

В общем виде удельную проводимость диэлектриков можно представить в виде у = nqu. Тогда, с учётом вышеприведенного уравнения, удельную прово­димость жидкого диэлектрика при молионной электропроводности определим как

(2.10)

Удельная проводимость жидких диэлектриков сильно зависит от темпера­туры, так как при её повышении уменьшается вязкость жидкости и увеличива­ется концентрация свободных носителей зарядов вследствие тепловой диссо­циации. Данная зависимость имеет вид

(2.11) где а - температурный коэффициент увеличения удельной проводимости.