Электрические свойства
К электрическим свойствам относятся электризуемость, диэлектрические потери и проницаемость, электропроводность, электрическая прочность и проч. Электрические свойства оказывают влияние на назначение материалов и изделий, определяют безопасность электрои радиотоваров, бытовых машин, влияют на гигиенические свойства одежды и др.
Электризуемость характеризует способность материалов к генерации и накоплению зарядов статического электричества. Электризация — процесс накопления зарядов возникает в результате нарушения контакта между двумя поверхностями, при котором происходит переход носителей зарядов (электронов или ионов) с одной контактирующей поверхности на другую.
При трении электризация повышается из-за возникновения и нарушения контактов трущихся поверхностей. Электризуемость материалов оценивается полярностью, поверхностной плотностью заряда и удельным поверхностным сопротивлением.
Полярность — знак [(+) или (–)] электрического заряда, возникающего на поверхности материала.
Поверхностная плотность заряда σ, Кл/см2, характеризует величину электрического заряда Q, приходящегося на единицу площади S:
σ = Q / S.
Удельное поверхностное сопротивление ρ, Ом • м, характеризует способность материала к рассеиванию электростатических зарядов.
Электризуемость материалов в одежде при ее носке вызывает неприятные ощущения, возникновение электрических зарядов, прилипание изделия к телу, повышенную загрязняемость. Поэтому показатели электризуемости имеют значение при оценке гигиенических свойств одежды.
Электрическая проводимость (электропроводность) характеризует способность вещества проводить постоянный электрический ток под действием не изменяющегося во времени электрического поля. Электропроводность зависит от силы или плотности тока, от времени воздействий и напряженности электрического поля, от температуры и влажности, от состава и строения материала проводника.
Об электропроводности материала чаще всего судят по удельной электрической проводимости (Ом–1 • м–1), σ = 1 / ρ, где ρ — удельное электрическое сопротивление, Ом • м.
В зависимости от удельной электрической проводимости все материалы условно подразделяются на 3 группы: проводники, полупроводники и диэлектрики. Проводники характеризуются малым электрическим сопротивлением, высокой электропроводностью. К ним относятся серебро, медь и ее сплавы, алюминий, сталь и другие материалы, которые используют в качестве токопроводящих жил при производстве шнуров, проводов и других изделий.
Самое низкое удельное электрическое сопротивление имеют: серебро — 1,6 • 10–8 Ом • м, медь — 1,7 • 10–8 Ом • м, алюминий — 2,7 • 10–8 Ом • м. Медь и алюминий широко используют в качестве токопроводящих жил проводов, шнуров и др.
Диэлектрики характеризуются высоким удельным электрическим сопротивлением (от 108 до 1022 Ом • м) и, соответственно, низкой электропроводностью и высокой диэлектрической проницаемостью и электрической прочностью.
Полупроводники занимают промежуточное положение между проводниками и изоляторами, удельное электрическое сопротивление их от 10–5 до 108 Ом • м. К ним относятся элементы (Si, Se, С, As), сплавы (Mg2Sn, А1Sb), оксиды (Cu2O), сульфиды и более сложные соединения. Полупроводники широко применяют для преобразования одного вида энергии в другой, переменного тока в постоянный, усиления колебаний, регулирования силы тока и напряжения, изменения температуры и освещенности помещений и др. Полупроводники также используют в производстве радиоприемников, телевизоров, холодильников.
Электрическая прочность — свойство диэлектриков, характеризуемое напряженностью электрического поля, при которой наступает электрический пробой, т. е. происходит резное скачкообразное увеличение электрической проводимости. Электрический пробой завершается механическим разрушением диэлектрика. Это важная характеристика изоляционных материалов.
При выборе проводников и диэлектриков помимо электропроводности и электрического сопротивления следует учитывать их прочность, гибкость, теплостойкость, разрывную длину и другие показатели. Известно, что электрическое сопротивление увеличивается с повышением температуры. Электропроводность полупроводников при понижении температуры уменьшается; около абсолютного нуля резко возрастает электрическое сопротивление, и полупроводники становятся диэлектриками.
Высокими электроизоляционными свойствами характеризуются резина, стекло, фарфор, пластические массы и другие материалы, которые применяют для изоляции токопроводящих жил и деталей в электро-нагревательных приборах и бытовых машинах.
