Электропроводность жидких диэлектриков

Электропроводность жидких диэлектриков тесно связана со строением молекул жидкости. В неполярных жидких диэлектриках электропроводность зависит от наличия диссоциированных примесей, в том числе влаги. Под диссоциацией понимают разложение молекул на более простые частицы – атомы, радикалы или ионы, а также разложение сложных молекул на более простые. В полярных жидкостях электропроводность определяется не только примесями, но и диссоциацией молекул самой жидкости. Невозможность полного удаления из жидких диэлектриков примесей, способных к диссоциации, осложняет получение высококачественных электроизоляционных жидкостей с малой удельной электропроводностью.

Диссоциация молекул легче происходит в полярных жидкостях, чем неполярных в связи с тем, что энергия диссоциации полярных жидких диэлектриков значительно меньше, чем неполярных, а удельная проводимость значительно выше. Сильнополярные жидкости, например, вода, обладают настолько высокой проводимостью, что рассматриваются уже не как жидкие диэлектрики, а как проводники с ионной электропроводностью. В табл. 1 приведены значения удельного объемного сопротивления и диэлектрической проницаемости некоторых жидких диэлектриков при температуре 20°С.

Таблица 1

Сравнительные значения ρ и ε для различных жидкостей

Очистка жидких диэлектриков от содержащихся в них примесей заметно повышает их удельное сопротивление. При длительном пропускании электрического тока через неполярный жидкий диэлектрик можно наблюдать возрастание сопротивления за счет переноса свободных ионов примесей к электродам (электрическая очистка).

Удельная проводимость любой жидкости существенно зависит от температуры. С увеличением температуры возрастает подвижность ионов в связи с уменьшением вязкости и может увеличиваться степень тепловой диссоциации. Оба эти фактора повышают проводимость. Зависимость удельной проводимости γ жидких диэлектриков от температуры может быть выражена следующей формулой:

(17)

где α – постоянная величина для данной жидкости; γ₀ – удельная проводимость при температуре t₀=20 ⁰С; t – температура, °С.

В жидкостях с примесями иногда наблюдается молионная или электрофоретическая электропроводность, характерная для коллоидных систем, которые представляют собой смесь двух веществ (фаз), причем одна фаза в виде мелких частиц (капель, зерен, пылинок и т.п.) равномерно взвешена в другой. Из коллоидных систем наиболее часто встречаются в электроизоляционной технике эмульсии (оба вещества – жидкости) и суспензии (дисперсная фаза – твердое вещество, дисперсионная среда – жидкость). Стабильность эмульсий и суспензий, то есть способность их длительно сохраняться без оседания дисперсной фазы на дно сосуда (или всплывания ее на поверхность), вследствие различия плотностей обеих фаз, объясняется наличием на поверхности частиц дисперсной фазы электрических зарядов ( при одноименном заряде частицы взаимно отталкиваются). Такие заряженные частицы и называют молионами. При наложении на коллоидную систему электрического поля молионы приходят в движение, что проявляется в виде электрофореза.

Примеры практического использования электрофореза – покрытие металлических предметов каучуком и смолами из их суспензий, обезвоживание различных материалов в электрическом поле и др. В отличие от электролиза при электрофорезе не наблюдается образование новых веществ, а лишь меняется относительная концентрация дисперсной фазы в различных частях объема вещества. Молионная электропроводность присуща лакам и компаундам, увлажненным маслам и т.п. Ее вклад в проводимость, как и ионной электропроводности, зависит от вязкости жидкости.

При больших напряженностях электрического поля электропроводность увеличивается за счет ионизации молекул жидкости и увеличения числа движущихся под влиянием поля ионов.