3.3. Зависимость электропроводности диэлектриков от температуры.

Удельная объемная электропроводность γ [См∙м]определяется концентрацией заряженных частиц n[м^-3], величиной их зарядаq [Кл] и подвижностью зарядовb [м²/(В∙с)] и определяется по формуле:

γ = n∙q∙b

Эта формула не связана с природой носителя заряда и может применяться для всех видов электропроводности.

Подвижность электронов вследствие их малой массы примерно в 1000 раз выше, чем подвижность ионов. Несмотря на это, проводимость твердых и жидких диэлектриков носит именно ионный характер. Это объясняется тем, что для образования свободных ионов, например при диссоциации, требуется меньшая энергия, чем для образования свободных электронов. С повышением температуры концентрация свободных ионов возрастает по экспоненциальному закону. Подвижность ионов в диэлектрике с увеличением температуры также возрастает экспоненциально. Причины этого явления хорошо описаны в книге Колесова. Суммируя вышесказанное, получим, что с увеличением температуры удельная проводимость растет в результате увеличения концентрации и подвижности носителей заряда. При этом в случае жидких диэлектриков, основным процессом является увеличение подвижности свободных тонов, а в случае твердых диэлектриков – увеличение концентрации свободных ионов. Электропроводность полярных диэлектриков при нагревании возрастает быстрее, чем для неполярных.

Для учета зависимости проводимости диэлектрика от температуры в технике вводится так называемый температурный коэффициент сопротивления диэлектрика TKρ( илиα_ρ). Зависимость проводимости диэлектрика от температуры носит нелинейный характер, поэтому для заданного интервала температур вводят понятие «средний температурный коэффициент сопротивления диэлектрика», который вычисляется по формуле:

TKρ = (1/ρ₁)∙(ρ₂- ρ₁)/(Т₂-Т₁), [K^-1]

3.4. Электропроводность газов.

Электропроводность газов обусловлена перемещением электронов и ионов. Свободные заряды в газах появляются в результате действия ионизации. Ионизация – это процесс разделения одной нейтральной частицы на пару заряженных частиц – электрон и ион. Ионизация происходит за счет действия ионизирующих излучений. Электропроводность, обусловленная ионизацией от внешних энергетических воздействий, называетсянесамостоятельной. В сильных электрических полях, когда отдельные заряженные частицы приобретают достаточную кинетическую энергию для того, чтобы при столкновении разрушать нейтральные молекулы, начинает работать механизмударной ионизации.

Электропроводность, обусловленная ударной ионизацией, называется самостоятельной. Деление полей на слабые и сильные довольно условно. Обычно поля, вызывающие ударную ионизацию, считают сильными, а не вызывающие ионизацию – слабыми. Напряженность поля, при которой возникает ударная ионизация, называют критической напряженностью E_кр.

При дальнейшем увеличении напряженности электрического поля до величины напряжения пробоя, происходит электрический пробой. В этом состоянии газ теряет свои электроизоляционные свойства, так как между электродами возникает плазменный газоразрядный канал проводимости. В состоянии плазмы газ имеет проводимость, соизмеримую с проводимостью металлов.

Одновременно с ионизацией протекает обратный процесс – рекомбинация, когда разноименные заряды, например положительный ион и электрон, образуют нейтральную молекулу. Рекомбинация препятствует безграничному росту концентрации заряженных частиц. Между процессами ионизации и рекомбинации устанавливается равновесие,

Ионизация

------------

Молекула ион ⁺и электрон

------------

Рекомбинация

которое может быть смещено в ту или другую сторону путем изменения интенсивности внешних воздействий, например температуры, или напряженности приложенного электрического поля в область сильных полей