Зависимость j от Е в широком интервале

Рассмотрим зависимость плотности тока j газообразного диэлек­трика от напряженности электрического поля в широком интерва­ле Е (рис. 3.5). На участке ОАБ наблюдается несамостоятельная элек­тропроводность, а на участке БВ — самостоятельная. В слабых элек­трических полях до значения Е = Е_н плотность тока линейно возрас­тает с увеличением напряженности поля. Следовательно, здесь выполняется закон Ома. На участке OA по мере роста напряженно­сти поля плотность тока растет, так как увеличивается число ионов и электронов, участвующих в его образовании. В результате этого все меньше электронов и ионов успевают рекомбинировать, и, начиная с Е > Е_н, рекомбинация становится практически равной нулю. С это­го момента (участок АБ) все образующиеся под действием внешнего энергетического воздействия ионы и электроны будут разряжаться
рис. 3.5. Зависимость плотности тока j от на пряженности Е электрического поля газооб

разных диэлектриков (схематически):

OA — участок подчинения закону Ома; АВ — участок тока насыщения; БВ — область само­стоятельной проводимости

О ^кр ^пр Е

на электродах, обусловливая ток насыщения у_н, который при даль­нейшем увеличении Е остается постоянным:

Ун = Nqh, (3.13)

где N — число положительных и отрицательных зарядов, образую­щихся за 1 с в единице объема газа; q — величина заряда; h — рас­стояние между электродами.

Значение плотности тока насыщения в газах невелико и обыч­но не превышает Ю^-14—10~¹⁶ А/м², а Е_кр~10⁵—10⁶ В/м. Для возду­ха при нормальных условиях и расстоянии между электродами, рав­ном 1 см, плотность тока насыщения у_н «Ю^-15 А/м² наступает при Е_н ~ 0,6 В/м и наблюдается до Е_кр«10⁵—10⁶ В/м. При расстоянии ме­жду электродами, равном 10 см,у_н ~ 10~¹⁴ А/м² (см. формулу (3.13)) и наступает при Е_н~ 6 В/м. Вследствие малой величины Е_н и высокой Е_кр можно считать, что воздух как естественная электроизоляция «работает» в условиях, когда его ток утечки равен току насыщения.

Самостоятельная электропроводность газов возникает в области сильных электрических полей. Возрастание тока при Е > Е_кр (участок БВ) обусловлено увеличением числа носителей заряда (электронов и ионов) в результате электронной ударной ионизации, фотоиониза­ции и эмиссии электронов из катода. При Е_пр наступает пробой, в этом состоянии газ (воздух) утрачивает свои электроизоляционные свойства, так как между электродами образуется плазменный газо­разрядный канал проводимости (см. гл. 5).

3.3. ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ЖИДКИХ ДИЭЛЕКТРИКОВ

В жидких диэлектриках наблюдаются в основном ионная и элек- трофоретическая проводимости. В области сильных электрических полей к этим видам проводимости добавляется электронная состав­ляющая.

Дата добавления: 2015-08-09