استقامت دی‌الکتریک
در فیزیک، اصطلاح استقامت دی‌الکتریک به معنای زیر است:
- برای یک ماده عایق‌ساز الکتریکی خالص، حداکثر میدان الکتریکی که ماده در شرایط ایده‌آل می‌تواند تاب‌آورد بدون اینکه دچار شکست الکتریکی و رسانشی الکتریکی شود (یعنی بدون از بین رفتن ویژگی‌های عایق‌سازی آن).
- برای یک قطعه خاص از مواد دی‌الکتریک و محل قرارگیری الکترودها، حداقل میدان الکتریکی اعمال شده (یعنی ولتاژ اعمال شده تقسیم بر فاصله جداسازی الکترود) که منجر به شکست می‌شود. این مفهوم ولتاژ شکست است.
شکست الکتریکی
[ویرایش]جریان الکتریکی شارش الکتریکی ذرات باردار در یک ماده ناشی از میدان الکتریکی است. ذرات باردار متحرک که مسئول جریان الکتریکی هستند، حامل‌های بار نامیده می‌شوند. در مواد مختلف ذرات مختلف به عنوان حامل بار عمل می‌کنند: در فلزات و سایر جامدات برخی از الکترون‌های خارجی هر اتم (الکترون‌های رسانا) قادر به حرکت در پیرامون مواد هستند. در الکترولیت‌ها و پلاسما یون‌ها هستند، اتم‌ها یا مولکول‌های دارای بار الکتریکی و الکترون‌ها هستند. ماده‌ای که دارای غلظت بالایی از حامل‌های بار در دسترس برای رسانش باشد، جریان بزرگی را با میدان الکتریکی معین ایجاد شده توسط ولتاژ مشخصی که از طریق آن اعمال می‌شود، هدایت می‌کند و بنابراین مقاومت الکتریکی کمی دارد. این یک رسانای الکتریکی نامیده می‌شود. ماده‌ای که حامل‌های بار کمی داشته باشند، جریان بسیار کمی را با یک میدان الکتریکی مشخص هدایت می‌کند و از مقاومت بالایی برخوردار است. این نارسانای الکتریکی نامیده می‌شود.
عوامل مؤثر بر استقامت دی‌الکتریک ظاهری
[ویرایش]- با افزایش ضخامت نمونه کاهش می‌یابد.[۱] («نقایص» زیر را ببنید)
- با افزایش دمای کاری کاهش می‌یابد.
- با افزایش فرکانس کاهش می‌یابد.
- برای گازها (به عنوان مثال نیتروژن، هگزا فلوراید گوگرد) با افزایش رطوبت به‌طور معمول کاهش می‌یابد زیرا یون‌های موجود در آب می‌توانند کانال‌های رسانایی ایجاد کنند.
- برای گازها مطابق قانون پاشن با فشار افزایش می‌یابد
- برای هوا، استقامت دی‌الکتریک با افزایش رطوبت مطلق کمی افزایش می‌یابد اما با افزایش رطوبت نسبی کاهش می‌یابد[۲]
استقامت دی‌الکتریک (در مگاولت بر متر (MV/m)، یا ۱۰۶⋅ولت بر متر) از مواد مختلف متداول هستند:
| ماده | استقامت دی‌الکتریک
(مگاولت بر متر) یا (ولت بر میکرون) |
|---|---|
| هلیم (نسبت به نیتروژن)[۳] [نیازمند شفاف‌سازی] |
۰٫۱۵ |
| هوا[۴] | ۳ |
| سولفور هگزافلوراید | ۸٫۵ تا ۹٫۸ |
| آلومینا | ۱۳ |
| شیشه پنجره | ۹٫۸ تا ۱۳٫۸ |
| شیشه بوروسیلیکات | ۲۰ تا ۴۰ |
| روغن سیلیکون، | ۱۰ تا ۱۵ |
| بنزن | ۱۶۳ |
| پلی استایرن | ۲۰ |
| پلی اتیلن[۶] | ۱۹ تا ۱۶۰ |
| لاستیک نئوپرن | ۱۵٫۷ تا ۲۶٫۷ |
| آب مقطر | ۶۵ تا ۷۰ |
| خلا زیاد (۲۰۰ میکروپاسکال)
(انتشار میدانی محدود)[۷] |
۲۰ تا ۴۰
(بستگی به شکل الکترود دارد) |
| سیلیس ذوب‌شده | ۴۷۰ تا ۶۷۰ |
| کاغذ مومی[۸] | ۴۰ تا ۶۰ |
| پلی تترافلوئورواتیلن
(تفلون، اکسترودشده) |
۱۹٫۷ |
| پلی تترافلوئورواتیلن
(تفلون، پوسته عایق)[۹] |
۶۰ تا ۱۷۳ |
| پلی‌اتراترکتون | ۲۳ |
| میکا | ۱۱۸ |
| الماس[۱۰] | ۲۰۰۰ |
| تیتانات زیرکونات سرب | ۱۰ تا ۲۵[۱۱][۱۲] |
واحدها
[ویرایش]در SI، واحد استقامت دی‌الکتریک ولت بر متر (V/m) است. همچنین مشاهده واحدهای مرتبط مانند ولت بر سانتی‌متر (V/cm)، مگاولت بر متر (MV/m) و غیره معمول است.
در واحدهای مرسوم ایالات متحده، استقامت دی‌الکتریک غالباً بر حسب ولت بر میل مشخص می‌شود (یک میل ۱/۱۰۰۰ اینچ است).[۱۳] تبدیل به شرح زیر است:
جستارهای وابسته
[ویرایش]- ولتاژ شکست
- گذردهی نسبی
- حرکت براونی چرخشی
- قانون پاشن - تغییر استقامت دی‌الکتریک گاز مربوط به فشار
- درختی شدن الکتریکی
- نقش لیختنبرگ
منابع
[ویرایش]- ↑ DuPont Teijin Films (2003). "Mylar polyester film" (PDF). Archived from the original (PDF) on 19 December 2016. Retrieved 2 July 2021.
- ↑ Ritz, Hans (1932). "Durchschlagfeldstärke des homogenen Feldes in Luft". Archiv für Elektrotechnik. 26 (4): 219–232. doi:10.1007/BF01657189.
- ↑ CRC Handbook of Chemistry and Physics
- ↑ Hong, Alice (2000). Elert, Glenn (ed.). "Dielectric Strength of Air". The Physics Factbook. Retrieved 2020-06-18.
- ↑ Föll, H. "3.5.1 Electrical Breakdown and Failure". Tf.uni-kiel.de. Retrieved 2020-06-18.
- ↑ Xu, Cherry (2009). Elert, Glenn (ed.). "Dielectric strength of polyethylene". The Physics Factbook. Retrieved 2020-06-18.
- ↑ Giere, Stefan; Kurrat, Michael; Schümann, Ulf. HV dielectric strength of shielding electrodes in vacuum circuit-breakers (PDF). 20th International Symposium on Discharges and Electrical Insulation in Vacuum. Archived from the original (PDF) on 2012-03-01. Retrieved 2020-06-18.
- ↑ Mulyakhova, Dasha (2007). Elert, Glenn (ed.). "Dielectric strength of waxed paper". The Physics Factbook. Retrieved 2020-06-18.
- ↑ Glenn Elert. "Dielectrics - The Physics Hypertextbook". Physics.info. Retrieved 2020-06-18.
- ↑ "Electronic properties of diamond". el.angstrom.uu.se. Retrieved 2013-08-10.
- ↑ Moazzami, Reza; Chenming Hu; William H. Shepherd (September 1992). "Electrical Characteristics of Ferroelectric PZT Thin Films for DRAM Applications" (PDF). IEEE Transactions on Electron Devices. 39 (9): 2044. Bibcode:1992ITED...39.2044M. doi:10.1109/16.155876.
- ↑ B. Andersen; E. Ringgaard; T. Bove; A. Albareda; R. Pérez (2000). "Performance of Piezoelectric Ceramic Multilayer Components Based on Hard and Soft PZT". Proceedings of Actuator 2000: 419–422.
- ↑ For one of many examples, see Polyimides: materials, processing and applications, by A.J. Kirby, google books link
این مقاله حاوی محتوای تحت مالکیت عمومی از سند «Federal Standard 1037C». General Services Administration است. (in support of MIL-STD-188)
