На практике необходима изоляция токоведущих частей электрических установок от заземленных частей, а также между собой. Это нужно для того, чтобы направить ток по пути, предусмотренному электрической схемой установки.
В технике применяют твердые, жидкие и газообразные диэлектрики. Твердыми диэлектриками являются фарфор, слюда, резина, стекло и др. В качестве жидких диэлектриков применяют трансформаторное, кабельное и конденсаторное масло, синтетические жидкости — совол и совтол. Наиболее часто в качестве газообразного диэлектрика применяется воздух.
Молекула диэлектрика состоит из положительных и отрицательных ионов, а также электронов. Свободных электронов в диэлектрике очень мало.
На практике диэлектрик не является абсолютным изолятором. В обычном состоянии элементарные заряды молекулы диэлектрика находятся в хаотическом тепловом колебательном движении около центров равновесия. Если включить диэлектрик в цепь постоянного напряжения (конденсатор), то под действием сил электрического поля элементарные заряды молекул диэлектрика переместятся в направлении действующих на иих сил. В результате смещения зарядов внутри диэлектрика в цепи возникает кратковременный ток, называемый током поляризации. Спустя очень короткое время (10~13—10~15 сек.) ток поляризации прекращается.
Ознакомимся еще с одним током, который может протекать сквозь диэлектрик длительное время. В реальном диэлектрике всегда имеются ионы и свободные электроны. Как ни мало нх. количество, но с ними необходимо считаться. Под действием электрического поля ионы и свободные электроны начнут перемещаться внутри диэлектрика, образуя ток утечки. Величина тока утечки в ряде случаев значительно больше величины тока поляризации. Проходя сквозь диэлектрик, ток утечки, по закону Джоуля—Ленца, выделяет тепло, что необходимо учитывать при технических расчетах. Если включить диэлектрик в цепь переменного напряжения, то процесс поляризации будет проходить периодически то в одном, то в другом направлении и в цепи возникнет переменный ток. Непрерывно повторяющийся процесс потребует затраты энергии. Периодическое перемещение в материале диэлектрика ионов и свободных электронов вызовет ток утечки.
Важнейшими характеристиками диэлектрика являются: 1) удельное сопротивление; 2) электрическая проницаемость; 3) угол диэлектрических потерь; 4) электрическая прочность.
10. Диэлектрики
