Електрична міцність

Електри́чна мі́цність — характеристика діелектриків, мінімальна напруженість електричного поля, при якій настає електричний пробій. Всі гази, а також всі тверді і рідкі діелектрики мають скінченну електричну міцність.

Електрична міцність ізоляції — випробувальна напруга, що прикладається за спеціальних умов, яку повинна витримувати ізоляція пристрою.

Основні поняття

Коли напруженість електричного поля перевищує електричну міцність, діелектрик починає проводити електричний струм. Провідність викликається комбінацією ударної іонізації та тунельного просочування, роль кожного з цих ефектів залежить від конкретного діелектрика.

Будь-який діелектрик може бути використаний лише при електричній напрузі, що не перевищує граничних значень, характерних для нього для певних умов. При напрузі вище цих граничних значень настає електричний пробій діелектрика — повна втрата ним електроізоляційних властивостей. Значення електричної напруги, при якій відбувається пробій діелектрика, називається пробивною напругою, а відповідне значення напруженості однорідного зовнішнього електричного поля — електричною міцністю діелектрика.

Зміна електропровідності відбувається стрибкоподібно і часто призводить до руйнування діелектрика внаслідок перегріву.

Природа електричної міцності

Явище електричного пробою пов'язане з електронними процесами в діелектрику, що виникають в сильному електричному полі і наводять до раптового різкого місцевого зростання щільності електричного струму до моменту пробою.

Пробій у газах обумовлюється явищами ударної і фотонної іонізації.

Пробій рідких діелектриків відбувається в результаті іонізаційних теплових процесів. Одним з найголовніших факторів, що сприяють пробою рідин, є наявність в них сторонніх домішок.

Пробій твердих тіл може викликатися як електричним, хімічним так і тепловим процесами, що виникають під впливом поля.

Електрична міцність різних матеріалів

Електрична міцність вимірюється у вольтах на одиницю відстані (зазвичай В/см) і значно різниться для різних діелектриків:

• слюда, кварц та інші тверді діелектрики з добрими ізоляційними властивостями мають електричну міцність до 10⁶—10⁷ В/см;
• електрична міцність рідкого діелектрика дуже сильно залежить від його чистоти і також може досягати 10⁶ В/см;
• електрична міцність газів лінійно залежить від тиску (див. Закон Пашена) і суттєво — від товщини шару («відхилення» від закону Пашена); у випадку повітря в нормальних умовах з товщиною шару 1 см електрична міцність становить приблизно 3×10⁴ В/см, у елегазу (шестифтористої сірки SF₆) — в 2...4 рази більша.

Вимірювання електричної міцності

Електрична міцність вимірюється за допомогою коротких імпульсів високої напруги (щоб результати вимірів не спотворювалися тепловим та електрохімічним пробоями).

Джерела

• Электрическая прочность^{[недоступне посилання з липня 2019]} БСЭ (рос.)
• Методичні вказівки і завдання до розрахунково-графічної роботи з дисципліни «Матеріалознавство і технологія матеріалів, ч. 2 Електротехнічні матеріали»

Посилання

• Dielectric Strength of Air (with multiple references) [Архівовано 23 серпня 2011 у WebCite] (англ.)
• Dielectric Strength and Insulation Materials of Mineral Insulated Cable [Архівовано 20 червня 2010 у Wayback Machine.]