ЛР № 11. Вимірювання питомого об’ємного та поверхневого опорів твердих діелектриків.

Теоретичні відомості.

Діелектричні матеріали мають великий питомий опір: 10⁷-10¹⁸ Ом м. При прикладанні електричного поля через діелектрик протікають об’ємний та поверхневий струми.

I = I_V + I_S

Повний опір діелектрика визначається як результуючий двох паралельних опорів:

Для оцінки об’ємної та поверхневої електропровідності звично використовують питомий об’ємний та питомий поверхневий опори.

Питомий об’ємний опір чисельно дорівнює опору куба з ребром 1 м, якщо струм проходить через дві протилежні грані цього куба.

[Ом м]

де: R_V – об’ємний опір, Ом;

S – площа електрода, м²;

h – товщина зразка, м.

Питомий поверхневий опір чисельно дорівнює опору квадрата (будь яких розмірів), якщо струм проходить через дві протилежні сторони цього квадрату.

[Ом]

де: R_S – поверхневий опір зразка між паралельними електродами, Ом;

d – довжина електродів, м;

l – відстань між електродами, м.

Вимірювання питомого об’ємного опору.

Твердий діелектрик 3 затискається між двома металічними електродами: нижнім 1 і верхнім 4, до яких підводиться постійна напруга. Крім нижнього та верхнього електродів до поверхні зразка щільно прилягає кільцевий охоронний електрод, за допомогою якого відводяться на землю поверхневі струми.

При вимірюванні R_V визначається об’ємний опір тої частини зразка, яка знаходиться між вимірювальним та високовольтним електродами. Для плоского зразка при цьому розрахунковий діаметр дорівнює середньому арифметичному:

d_сер.= (d₁ + d₂) /2

де: d₁ – діаметр вимірювального електрода;

d₂ – внутрішній діаметр кільцевого охоронного електрода.

R_V для плоского зразка визначається:

де: h – товщина зразка.

Звідки для плоского зразка з круглими електродами:

(1)

Якщо R_V вимірюється в Ом, h – в м, d₁ і d₂ – в м, то ρ _v вимірюєтьося в Ом∙ м.

имірювання питомого поверхневого опору.

ρ _s – опір плоскої ділянки поверхні твердого діелектрика у формі квадрата при протіканні електричного струму між протилежними сторонами. У найпростішому вигляді, коли електродами є дві струмоведучі смужки на зразку, поверхневий опір R_S пропорційний величині зазору між електродами (l) і обернено пропорційний їх довжині (d).

[Ом]

Метод зводиться до визначення за допомогою приладу Ф 4101 опору поверхні між кільцевим і вимірювальним електродами. Для даного випадку відстань між електродами визначається:

а довжина електрода:

Вплив об’ємних струмів на результати вимірювань виключається шляхом заземлення нижнього електрода. Тоді питомий поверхневий опір можна розрахувати за формулою:

(2)

Порядок виконання роботи.

1. Вивчити метод вимірювання питомого об’ємного і поверхневого опорів твердих діелектриків.

2. Ознайомитись з інструкцією по експлуатації тераомметра Е6-13А.

3. Зібрати схему вимірювання.

4. Провести виміри об’ємних а опорів зразків. Дані занести до таблиці (Рис.1).

5. Розрахувати за формулою (1) значення питомого об’ємного опору для кожного зразка (рис.2).

Рис.2.

6. Повторити п.п.3-5 для вимірів поверхневого опору R_S і розрахути питомий поверхневий опір за формулою (2) [рис.3 - 4].

Рис.3.

Рис.4.

7. Проводимо аналіз результатів і робимо висновки.