5-Ma’ruza. Dielektriklarning elektr o’tkazuvchanligi
Reja:
1. O’tkazgich va metal qarshiligining haroratdan o’zgarishi
2. Dielektrik orqali o’tayotgan ichki va yuza tok oqimlari
3. Qattiq dielektrikning to’liq elektr o’tkazuvchanligi
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 / m
2
(5.1
)
Yoki
= I /
ekanligini hisobga olsak:
Bu yerda:
-solishtirma elektr qarshiligi,
Om
m
;
- solishtirma elektr
o’tkazuvchanlik,
sm/m
.
5.2-rasm. O’tkazgich va metal qarshiligining haroratdan o’zgarish grafigi
Jism elektr o’tkazuvchanligi elektronli, ionli (yoki elektrolitik) va millionli
(yoki elektroforetik) ko’rinishlarga egadir (2.16-rasm). 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
amaliyahamiyatga egadir. Elektr o’tkazuvchanlikni o’rganishda izolyatsiya
materialidan yasalgan va metall elektrodlar bilan jihozlangan 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 60 A tok ichki tok
(I
ich
)
deyiladi. Dielektrikning
qarshiligi R berilgan kuchlanish
(U)
ga to’g’ri proporsional, dielektrikdan ya’ni
dielektrikning umumiy qarshiligi birbiriga parallel o’tayotgan ichki tokka esa
teskari proporsional bo’ladi:
(5.2.)
Dielektrikning elektr o’tkazuvchanligi, aksincha, qarshilikka teskari
proporsionaldir:
(5.3)
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
u
)
ni tashkil etadi:
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 (5.3 -rasm).
5.3-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
(5.4)
Dielektrikning solishtirma yuza qarshiligi esa:
(5.5)
Xalqaro birliklar sistemasi
(SI)
ga asosan bu qarshilik
Om
m
yoki
Om
mm
2
/birliklarda olinadi: 1 Om
m=100 Om
sm=10
6
Om
mm
2
/ m=10
6
mk
Om
m=10
8
mk Om
sm.
5.4-rasm. Nisbiy namlik va turli tuzilishdagi material solishtirma sirt qarshiligi
o’zgarish grafigi
Dielektrikning solishtirma hajmiy o’tkazuvchanligi uning solishtirma hajmiy
qarshiligiga teskari proporsionaldir (5.4-rasm). 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
10
6
-10
8
m∙m
bo’lib, yuqori (oliy) sifatlilarida esa, bu qiymat 10
14
-10
18
Om
m ga teng bo’ladi.
Yaxshi sifatli dielektrik va elektr o’tkazgich materiali orasidagi solishtirma hajmiy
qarshiliklar farqi 10
22
-10
25
Om
m ga yetib boradi. Dielektrikning solishtirma yuza
qarshiligi elektrodlar o’zaro teng va yuzaga parallel ravishda o’rnatilganda:
(5.6)
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.
Nazorat savollari
1 Dielektriklarning elektr o’tkazuvchanligi.
2. Dielektrik orqali o’tayotgan ichki va yuza tok oqimlari.
3. Nisbiy namlik va turli tuzilishdagi material solishtirma sirt qarshiligi
o’zgarish grafigini tushintirib bering
Do'stlaringiz bilan baham: |