Электропроводность жидкостей в сильных полях
Электропроводность жидких диэлектриков в значительной степени определяется наличием газообразных, жидких и твердых примесей. Под действием электрического поля в жидкости происходит перераспределение примесных частиц. Это усиливает степень неоднородности поля в жидкости и приводит к возникновению вторичных процессов: образованию проводящих мостиков из твердых частиц или пузырьков газа, проводящих каналов и т. д. В жидкостях технической очистки при малых напряженностях поля ток растет пропорционально напряжению, подобно тому, как это происходит в газах (см. область I на Рис. 5‑3). В области I выполняется закон Ома. В тщательно очищенных жидкостях при Е = E1 появляется затем область насыщения тока. Начиная с, некоторой напряженности поля Е = E2 в жидких диэлектриках обнаруживается экспоненциальное возрастание тока; плотность тока j возрастает с увеличением напряженности Е по закону , где с — постоянная величина; Рост тока в сильных полях может быть обусловлен увеличением подвижности ионов, увеличением степени диссоциации, наложением электронного тока, связанного с холодной эмиссией, из катода и, наконец, возникновением ударной ионизации. При исследованиях электропроводности жидких диэлектриков участок насыщения обычно не обнаруживается; в зависимости тока от напряженности поля наблюдается только резкий изгиб (Рис. 5‑13). При напряженностях поля Е ниже некоторой критической Е2 наклон кривой много меньше, чем при Е > Е2. Так, для ксилола коэффициент с в формуле в сильных полях в 3,5 раза больше, чем в области полей с напряженностямн, меньшими E2.
Величина граничной напряженности поля E2 зависит от состава жидкости и степени ее загрязнения примесями, но типичные величины E2 ~ (1-2)×105 В/см Если возрастание тока в области Е < Е0 можно объяснить увеличением подвижности ионов, то во второй области Е > Е0 по-видимому, возникает ударная ионизация электронами, входящими в жидкость из катода и оторванными от молекул. Измерение токов проводимости в n-гексане на импульсах длительностью 10-2 — 10-6 с. показывает, что в полях до Е == 1250 кв/см изменение токов проводимости не указывает на наличие процессов ударной ионизации и только в более сильных полях предполагается начало развития указанных процессов. В особо тщательно очищенных химически простых жидкостях при увеличении напряженности поля свыше 100 кв/см также наблюдается экспоненциальный рост тока в большом интервале напряженностей, начиная с Е = Е2 (Рис. 5‑14). Из этих результатов следует, что с увеличением расстояния между электродами кривые I(E) сдвигаются вверх и, значит, плотность тока зависит не только от напряженности поля, но и от расстояния между электродами: с уменьшением расстояния плотность тока, а значит, и проводимость падает. Однако весьма тонкие слои жидких диэлектриков при действии на них высокого напряжения обнаруживают повышенную проводимость. Так, пленка трансформаторного масла при толщине более 100 мк. является диэлектриком с высоким удельным сопротивлением. При толщинах 20—30 мк пленка проявляет промежуточные свойства — состояние малой проводимости быстро сменяется состоянием высокой проводимости; может наблюдаться искрение и незначительное обугливание масла. При толщине менее 15 мк. масляная пленка обладает высокой проводимостью, приближающейся к проводимости металлов.
Вернемся к вопросу о физических явлениях при экспоненциальном возрастании тока для Е > E2. Согласно теории А.Ф. Вальтера и Л.Д. Инге электропроводность жидких диэлектриков в сильных полях определяется холодной эмиссией электронов из катода и ударной ионизацией. Плотность тока холодной эмиссии из металла в вакуум возрастает с увеличением напряженности поля Eк у поверхности катода по условию , где a и b — постоянные, зависящие от работы выхода электронов из металла. Наличие диэлектрической среды уменьшает работу выхода электронов из металла. Электроны, вышедшие из катода, вызывают в жидкости ударную ионизацию и ток, плотность которого определяется зависимостью , где jк — плотность тока холодной эмиссии; Экспериментальные данные согласуются с формулой . Таким образом, в жидкостях величина и характер зависимости тока от напряженности поля в сильных полях ( ) определяется холодной эмиссией электронов из катода и ударной ионизацией. В резко неоднородных полях и при больших расстояниях между электродами напряженность поля может достигать высоких значений только в ограниченной области около острия. Тогда роль эмиссии электронов из катода не является решающим фактором, а роль ударной ионизации значительно возрастает.
Популярное: Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (797)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |