2.3 Сұйық денелердің өткізгіштігі
Сұйық
диэлектриктердің
электр
өткізгіштігі
молекулалардың
құрылысымен тығыз байланысты. Полярлы емес сұйықтарда, соның ішінде
суда да, электр өткізгіштігі диссоцияланған қоспалардың бар болуына тәуелді;
полярлы сұйықтарда өткізгіштік тек қана қоспалармен анықталмайды, оларға
молекулалардың өздерінің де диссоциациясы әсер етеді. Сұйық денелердегі
тоқтың жүруіне иондардың да ірі коллоид бөлшектердің жылжуы себеп
болады. Сұйық денелерден диссоцияцияға ықтималды қоспаларды мүлдем
жоюға болмайтындығынан электр өткізгіштігі төмен электр оқшаулағыш
сұйықтарды жасау қиынға түседі.
Полярлы сұйықтардың полярлы емеске қарағанда өткізгіштігі жоғары,
олардың өтімділігі өскен сайын өткізгіштігі жоғарылай береді. Полярлығы өте
күшті сұйық денелердің өткізгіштігі сондай жоғары, әрбірден олар иондық
электр өткізгіштік өткізгіштер ретінде қаралады.
Қоспалардан тазартқан сұйық диэлектриктердің меншікті кедергісі
жоғары болады. Полярлы емес сұйық диэлектриктерден көп мерзім ішінде
электр тоғын өткізсе еркін иондардың электродтарға көшуінің арқасында
меншікті кедергінің жоғарылауы байқалады. Осы процессті электрлі
тазалану дейді.
Әрбір сұйық диэлектриктің меншікті өткізгіштігі температураға өте зор
тәуелді тұтқырлығы төмендейді де, иондардың жылжуы өседі, сонда жылулық
диссоциацияның дәрежесі көтеріледі. Осы факторлар өткізгіштікті ары қарай
өсіреді.
Меншікті өткізгіштік математика формуласымен осылай өрнектеледі
, (2.13)
мұнда А және а сұйықты сипаттайтын тұрақты шамалар. Көбінесе
сұйық диэлектриктердің меншікті өткізгіштігін температураға қатынасын
төмендегі формуламен анықтайды
(2.14)
мұнда γ
0
және α сұйықты сипаттайтын тұрақты шамалар.
Стокс заңын пайдаланып, яғни шардың тұрақты күштің арқасында
тұтқыр ортада жылжуын есепке алып, суық денелердің меншікті
өткізгіштігінің температураға тәуелдігін көрсетуге болады. Бұл жерде
қалыптасқан жылдамдық υ
(2.15)
мұнда F – күш; r – шардың радиусы;
ή – сұйықтың динамикалық тұтқырлығы.
Заряд тасымалдаушы және оның бағытты жылжуына әсер ететін күш.
(2.16)
мұнда q – тасымалдаушының заряды,
Е – электр өрісінің кернеулігі.
Ом заңынан шығарылған меншікті кедергінің жалпы анықтамасына сүйеніп,
меншікті өткізгішін мынандай формуламен анықтауға болады
(2.17)
және осы формулаға (2.15) мен (2.16) енгізіп, былай көрсетеміз
(2.18
)
мұнда n
0
– заряд тасымалдаушылардың шоғырлануы.
Осыдан
(2.19)
Егер де n
0
,q,r температурамен өзгермесе, яғни жылулық диссоцияцияны
ескермегенде, онда (2.19) теңдестіктен меншікті өткізгіштікпен тұтқырлықтың
көбейткені әр түрлі температурада тұрақты қалыпта қалады.
Электр өрісінің жоғары кернеулігінде (10 -100 МВ/м) тәжірибелер
көрсеткендей, сұйық диэлектриктерде тоқ Ом заңына бағынбайды, оны өріс
әсерінен иондардың көбеюімен сипаттауға болады. 2.3 суретте сұйық
диэлектриктегі тоқтың кернеулікке қатынасы көрсетілген.
2.3 Сурет – Сұйықтардағы тоқтың кернеулікке қатынасы
2.1. кестеде 20
0
С температурада кейбір сұйық диэлектриктерде болатын
меншікті көлемдік кедергілер мен диэлектрлік өтімділік көрсетілген.
2.1 К е с т е – Әртүрлі сұйықтардың ε және ρ
б
– сы, T=20
0
C
Коллоидтық жүйелерде молиондық
немесе электрофоретикалық электр
өткізгіштік байқалады. Бұл жерде заряд тасымалдаушы ретінде молекулалар
тобы – молиондар қатынасады. Коллоидтық жүйелерден электрод техникада
эмульсия (екі компоненттері сұйық денелерде қатты бөлшектердің қоспалары
бар) пайдаланады. Эмульсия мен суспензияның орнықты күйде болатыны
олардың дисперсия фазалық бөлшектерінде электр зарядының болуымен
анықталады. Электр өрісін қосқанда молиондар қозғалысқа келеді де,
электрофорез деген құбылыс туғызады. Электрофорездің электролиздан
айырмасы – осы үрдістің кезінде жаңа заттар құрылмайды, сұйықтан әрбір
қабаттарындағы дисперсиялық фазасының салыстырмалы шоғырлануы
Сұйықтар
Құрылысының
ерекшелігі
Меншікті
кедергі ρ
б
,Oм·м
Диэлектрик
өтімділік ε
Бензол
полярлы емес
10
11
- 10
12
2,2
Трансформаторлық
май
полярлы емес
10
10
– 10
13
2,2
Бензин
полярлы емес
10
10
– 10
13
2,0
Совол
Кастор майы
полярлы
10
8
-10
10
4,5
4,6
Ацетон
Этил спирті
Өте полярлы
10
4
-10
5
22
23
Дистиллирленген су
Өте полярлы
10
3
-10
4
81
өзгереді. Электрофорездік электр өткізгіштік эмульсиялы су қоспалары ішінде
бар майларда және шайыр қоспалы органикалық сұйықтарда байқалады.
Достарыңызбен бөлісу: |
