2-Amaliy mashg’uloti. Dielеktriklarda elеktr o’tkazuvchanlik. Asosiy tushunchalar

2-Amaliy mashg’uloti.
DIELЕKTRIKLARDA ELЕKTR O’TKAZUVChANLIK.


Asosiy tushunchalar. Jismda elektr zaryadlarining tartibli harakati elektr tokini hosil qiladi. Zaryadlarning bunday tartibli harakati elektr maydon kuchlanganligi ta’sirida vujudga keladi. Dielektrikda elektr o’tkazuvchanlik uning tarkibidagi erkin zaryadlar hisobiga sodir bo’ladi. Hajm birligidagi n ta zaryad eltuvchisi bo’lgan va zaryad qiymati q ga teng bo’lgan dielektrikka tashqi elektr maydoni (E) ta’sir ettirilsa, shu elektr maydon ta’sirida zaryad kuch chiziqlari yo’nalishida ma’lum tezlik  oladi. Jismning ko’ndalang yuzasidan vaqt birligida o’tadigan elektr miqdori, ya’ni tok zichligi:

J =nq A / m² (2.1)

yoki

 = I / ekanligini hisobga olsak:
J = E 

Bu yerda: -solishtirma elektr qarshiligi, Omm ; - solishtirma elektr o’tkazuvchanlik, sm/m.

Jism elektr o’tkazuvchanligi elektronli, ionli (yoki elektrolitik) va millionli (yoki elektroforetik) ko’rinishlarga egadir. Dielektriklarda asosan ionli elektr o’tkazuvchanlik kuzatiladi. Odatda, dielektrik oz bo’lsada ma’lum miqdordagi elektr tokini o’zidan baribir o’tkazadi. Bu esa erkin zaryad eltuvchilar mavjudligi bilan tushuntiriladi.
Izolyatsiya materiali odatda juda katta solishtirma qarshilikka ega bo’ladi. Bu qiymat qancha yuqori bo’lsa, dielektrikdan shuncha kam miqdorda elektr toki o’tadi. Bunday xossaga ega dielektriklar yuqori sifatli hisoblanadi. Elektr maydoni ta’sirida gaz, suyuqlik va qattiq holatdagi dielektriklardan qandaydir miqdorda elektr toki o’tib, dielektrikda elektr energiya isrofi kuzatiladi. Bunday isroflarni aniqlashda dielektriklarning elektr o’tkazuvchanligini o’rganish katta amaliy ahamiyatga egadir. Elektr o’tkazuvchanlikni o’rganishda izolyatsiya materialidan yasalgan va metall elektrodlar bilan jihozlangan (3-rasm) namunali kuchlanish beriladi. Namuna asosan yassi taxtacha shaklida tayyorlanib, elektrodlar uning bir yoki qarama-qarshi ikki yuzasiga o’rnatiladi. Dielektrikning hajmiy qarshiligini aniqlash uchun elektr toki namunaning hajmi bo’icha o’tkaziladi va elektrodlar qarama-qarshi yuzaga o’rnatiladi. Mazkur elektrodlar galvanometr orqali elektr manbaiga ulanadi. Dielektrikning yuza qarshiligini aniqlashda esa elektrodlar namunaning bir yuzasiga o’rnatilishi mumkin.
Dielektrikka o’zgarmas kuchlanish ulangandan so’ng ma’lum vaqt (bir minut) o’tgandan so’ng, tok o’zining qandaydir o’zgarmas qiymatiga erishadi va ut ok ichki tok (I_ich) deyiladi. Dielektrikning qarshiligi ® berilgan kuchlanish (U) ga to’g’ri proporsional, dielektrikdan ya’ni dielektrikning umumiy qarshiligi bir-biriga parallel o’tayotgan ichki tokka esa teskari proporsional bo’ladi:
, Om. (2.2)
Dielektrikning elektr o’tkazuvchanligi, aksincha, qarshilikka teskari proporsionaldir:
(2.3)
Dielektrik sirti bo’ylab o’tadigan tokni sirt toki (I_S) deb atalib, bu tok miqdorining hajmiy tok I miqdori bilan yigindisi esa dielektrikdan o’tadigan umumiy tok (I_y) ni tashkil etadi:
A, (2.4)
bunda
; .
Dielektrikning umumiy elektr o’tkazuvchanligi quyidagicha aniqlanadi:

yoki
; ,
ya’ni dielektrikning umumiy qarshiligi bir-biriga parallel ravishda ulangan xajmiy va yuza qarshiliklar yig’indisidan iborat bo’ladi.

3-rasm. Dielektrik orqali o’tayotgan ichki va yuza tok oqimlari.

Ko’ndalang kesim yuzasi S va uzunligi h bo’lgan dielektrikning hajmiy qarshiligi R quyidagi ifodadan aniqlanadi:

, Om. (2.5)

Dielektrikning solishtirma yuza qarshiligi esa:

, Omm (2.6)

Xalqaro birliklar sistemasi (SI) ga asosan bu qarshilik Omm yoki Ommm²/ m birliklarda olinadi: 1 Omm=100 Omsm=10⁶ Ommm²/ m=10⁶ mk Omm=10⁸ mk Omsm.

Dielektrikning solishtirma hajmiy o’tkazuvchanligi uning solishtirma hajmiy qarshiligiga teskari proporsionaldir. Elektr o’tkazuvchanlik jismning holati (gaz, suyuq, qattiq) ga, unga ta’sir etuvchi kuchlanish turi va miqdoriga, muhit harorati, namligi va boshqa ta’sirlarga bog’liq bo’ladi. O’zgaruvchan elektr maydoni ta’siridagi dielektrikdan o’tuvchi tok oqimi ichki va absorbsiya toklari yig’indisidan tashkil topadi. O’zgarmas kuchlanish ta’sirida bo’lgan dielektrikdan faqat ichki tok o’tib, absorbsiya toki faqat kuchlanishni ulash yoki uzish paytida kuzatiladi. Past sifatli suyuq va qattiq izolyatsiya materiallarida 10⁶-10⁸ m∙m bo’lib, yuqori (oily) sifatlilarida esa, bu qiymat 10¹⁴-10¹⁸ Omm ga teng bo’ladi. Yaxshi sifatli dielektrik va elektr o’tkazgich materiali orasidagi solishtirma hajmiy qarshiliklar farqi 10²²-10²⁵ Omm ga yetib boradi. Dielektrikning solishtirma yuza qarshiligi elektrodlar o’zaro teng va yuzaga parallel ravishda o’rnatilganda:
, Оm (2.7)
bunda: R_s- dielektrikning yuza qarshiligi, Om; d-elektrodning uzunligi, m; I-mazkur elektrodlar orasidagi masofa, m.
Bu kattalik yordamida dielektrikning solishtirma yuza o’tkazuvchanligi (=I/) aniqlanadi. Elektr o’tkazuchanlikning o’lchov birligi sifatida simens (Sm) qabul qilingan. Qattiq dielektrikning to’liq elektr o’tkazuvchanligi uning yuza va hajmiy elektr o’tkazuvchanliklari yig’indisidan iboratdir. Kuchli va kuchsiz elektr maydonlarida joylashgan dielektriklarda zaryad eltuvchilar turli holda sodir bo’ladi. Dielektrikning qanday agregat holatdaligiga qarab, kuchsiz elektr maydoni ta’sirida ionli elektr o’tkazuvchanlikka egadir. Elektr o’tkazuvchanlikka dielektrik tarkibidagi qo’shimcha va begona zarrachalar ham sababchi bo’ladi. Bular dielektrikning elektr o’tkazuvchanligini oshiribgina qolmay, uning elektr mustahkamligining pasayishiga ham olib keladi. Kuchli elektr maydoni ta’sirida zaryad eltuvchilar neytral zarrachalar bilan to’qnashib, ularni ionlashtiradi va natijada, urilish ionlashishi sodir bo’ladi. Elektr maydoni o’zining kritik qiymatidan o’tganida, erkin zaryad eltuvchilar miqdori keskin ortadi va dielektrik o’z izolyatsiya xossasini yo’qotadi. Bunday holatda dielektrikda teshilishi hodisasi sodir bo’ladi. Qattiq va suyuq dielektriklar uzoq vaqt kuchlanish ta’sirida bo’lganda, ulardan o’tadigan tok miqdori kamayishi yoki ortishi mumkin. Birinchi holda dielektrikdagi elektr o’tkazuvchanlikni, asosan, turli xil qo’shimchalar keltirib chiqarib, vaqt o’tishi natijasida namunada elektr tozalanishi sodir bo’ladi va dielektrikdan o’tayotgan tok miqdori kamayadi. Aksincha, vaqtga nisbatan tokning ortishi esa, dielektrikdagi zaryadlar hisobiga ro’y beradi. Uzluksiz ta’sir etadigan kuchlanish dielektrikning eskirishiga olib keladi va bu jarayon uning teshilishi bilan yakunlanadi.
Kondensatorning doimiy zaryadsizlanish vaqti amaliy jihatdan keng foydalanadigan kattalik bo’lib, u quyidagi ifoda bilan aniqlanadi:



bunda: R_iz - kondensator izolyatsiyasining qarshiligi, Om; C-kondesatorning sig’imi, F.