ЛБ 2 ФХ

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерная школа энергетики

Отделение электроэнергетики и электротехники

Направление − 13.04.02 Электроэнергетика и электротехника

Дисциплина – Физико-химия диэлектрических материалов

ОТЧЕТ

по лабораторной работе №2

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ

ДИЭЛЕКТРИКОВ

Выполнил:		Абдуллаев Берик Серикович
студент группы: 5АМ09	подпись	(Ф.И.О)

Проверил		Леонов Андрей Петрович
преподаватель:	подпись	(Ф.И.О)

Томск – 2020

Цель работы: исследовать характер изменения электропроводности твердого диэлектрика от изменения температуры.

Задачи работы: рассчитать удельную объемную электропроводность, удельное объемное сопротивление и энергию активации электропроводности. Изучить механизм электропроводности в твердых диэлектриков.

Ход работы

Электрическая схема установки представлена на рисунке 1

Рисунок 1 – Схема измерения сопротивления с помощью тераомметра

R_X – измеряемое сопротивление образца диэлектрика; R₀ – эталонное сопротивление; V₁ – вольтметр; V₂ – милливольтметр

Исследуемый диэлектрик – поливинилхлорид.

Толщина диэлектрика h – 1,5 мм.

Диаметр измерительного электрода d – 50 мм.

Результаты измерений и расчетов электропроводности приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Результаты измерений и расчетов

t, оС	1/Т, 1/К	Ix, нА	Rx, Ом109	, Ом -1м-1	ln, оС	W2
25	0,04	0,115	695		-27,536	–
50	0,02	2,667	30		-24,393	157,15
75	0,0133	66,67	1,2		-21,74	397.95
100	0,01	2424	0,033		-17,581	1248

Пример расчета:

Площадь измерительного электрода рассчитывается по формуле:

Удельная электрическая проводимость определяется по формуле:

Рассчитаем величину энергии активации электропроводности по уравнению:

Рисунок 3 – Зависимости

Рисунок 2 – Зависимости

Вывод: при увеличении температуры увеличивается подвижность сегментов цепей макромолекул, кроме этого сегменты цепи делятся на более мелкие, при этом возрастает вероятность прохождения ионов между ними. Помимо этого, увеличивается количество энергии, за счет тепловой энергии, и ионы легче преодолевают потенциальные барьеры, следовательно, скорость их передвижения возрастает. Все это приводит к увеличению проводимости диэлектрика.

Энергия активации – энергия, необходимая иону для того, чтобы преодолеть потенциальный барьер. При низких температурах, которым соответствует стеклообразное состояние, энергия активации постоянна т.к. высока жесткость макромолекул и мало тепловое движение её сегментов. При увеличении температуры, которому соответствует переход полимера в высокоэластическое состояние, усиливается тепловое движение сегментов макромолекул, за счет чего вырастает скорость передвижения ионов, и величина энергии активации уменьшается.