буланжерит; один образчик последнего при переходе от полного солнечного света к темноте изменил свое сопротивление на 5 000%.

Рассеяние энергии. Угол диэлектрических потерь. На первой ступени точности при подхоледении к диэлектрику за

Фиг. 4.

ним не признается никакой проводимости; такой отвлеченный, или схематич., Д. обладает лишь индуктивностью и способен при наложении на него поля к передаче лишь нормального емкостного тока. На второй ступени приближения учитывается также кондуктивность Д.; под схему этого идеального, или совершенного, Д. подходят до известной степени газы и нек-рые твердые Д. (напр., парафин); ток через них слагается из емкостного /i и нормального тока проводимости /4. Однако большинство действительно существующих Д. никак не м. б. подведены и под схему совершенного Д. Зарядный ток конденсатора с такими Д., наряду со слагаемыми Ij и I, имеет третье слагаемое-аномальньп ток ig, прямой или обратный-в зависимости от возрастания или убывания поля. Это-явление электрического гистерезиса (см.). При периодич. изменении поля действительно существующие Д. дают вследствие гистерезиса смещение фазы на нек-рый угол называемый углом диэлектр. потерь. Следствием этих потерь бывает выделение в Д. теплоты (теплота Сименса), сверх теплоты Длсоуля. Физическая причина этих яв.пений с формальной стороны есть электрическ. неоднородность среды, причем происходит смещение электрическ. масс, отстающее по фазе от пеня. Во многих случаях к этой неоднородности в особенности ведет присутствие электролитов в тончайших каналах, рассеянных по Д. Угол диэлектрических потерь может, согласно Бет.ману, служить мерой степени несовершенства Д.; Бетман предлагал даже делить вещества на Д. и проводники по пограничному значению 45° для угла потерь.

Анизотропность Д. ведет также к неравенству угла потери по разным направ.пе-ниям (см. Анизотропный проводник). Конденсатор (фиг. 4, 1У) с диэ.пектрич. потерями м. б, заменен эквивалентным ему схематич. конденсатором, но имеющим еще присоединенную к нему систему проводников: параллельных I, дающих утечку, последовательных II, дающих электрическую вязкость, и, наконец, комбинированную систему III.

Явление диэлектрич. потерь, неизвестное первоначально, делает невозмолшым сохранить прежние электростатич. понятия о емкости конденсатора и диэлектрич. коэфф-те его среды. В самом деле, мыслить установившееся сое гояние конденсатора с действительным Д. не приходится; если же говорить о состоянии его динамики, то возникает вопрос, на каком именно из моментов надо остановиться, так как в изменяющемся поле заряд такого конденсатора непрерывно меняется. В то время как вектор заряжающей эдс V описывает некоторый контур, в соответственные моменты заряд Q, тоже вектор, дает другой контур. Чтобы получить величину емкости С и диэлектрич. коэффициента, согласно первонача.11ьному определению, не-обходтшо разделить комплексную величину Q на таковую же V. Это отношение, во-первых, все время меняется, само представляя функцию времени, и, во-вторых, выралсается комплексной величиной, а на плоскости- нек-рым контуром; вид этого контура зависит не только от свойств диэлектрич, среды, но и от характера изменения эдс. Т. о., понятия емкости и диэлектрич. коэфф-та становятся вполне неопределенными. На практике произвол выбора суживается применением полей исключительно синусоидных, и тогда заряд конденсатора графически выралсается ЭЛ.Г1ИНС0М (ТЭ, т. У, ст. 626, фиг. 2); емкость конденсатора тогда будет отношением ординаты эллипса к соответственной абсциссе. Однако и это, в сущности искусственное, сулсение понятия о емкости (соответственно-о диэлектрич. коэфф-те) оставляет неопределенную возможность выбора той или другой из ординат. Как более выдающиеся виды емкости можно отметить: 1) мгновен- 41 ную емкость QJVi - при весьма кратковременном действии эдс; 2) максимальную емкость 2/2-нри весьма д.лительном прило-лсении постоянной эдс; 3) емкость в данное мгновение Qc/V; 4) емкость при переменной эдс QilV; 5) активную составляющую емкости при переменной эдс QsV; 6) реактивную составляющую емкости QV. Величины Qg, Qt, показаны на фиг. 5.

Рассеяние энергии в практически применяемых Д. (изоляция кабелей, раз.яичные ходовые изоляционные материалы и т. д.) обычно характеризуется значениями коэфф. мощности между 1 и 6%, чаще всего-в среднем 272%- У наилучших изстяционных материалов угол диэлектрических потерь не превышает 1°; при этом он возрастает, как показывают примеры в табл. 3., не в соответствии с проводимостью.

Зависимость угла потерь от разных факторов. Угол диэлектрич. потерь д зависит от физического состояния Д., возрастая при температурах, дающих у сплавов особую неоднородность, вследствие плавления одной из фаз. Величина S зависит, далее, от строения Д, и его выработки и

Напряжение Фиг. 5.

Табл. 3. - Примеры соотношения - 3 и проводимости.

может служить, по мнению нек-рых исследователей, наилучшим критерием для суждения о качестве Д. Присутствие влажности в Д., особенно в волоешистых изоляционных материалах и в дереве, значительно повышает 8 и проводимость, просушка же ведет к обратным последствиям. Фиг. 6 наглядно показывает (по Скиннеру), как измег няются диэлектрич. потери микарты при последовательных обработках; И означает нагревание в печи, С-сушку в пустоте, П - постарение в воздухе, длительность (в часах) которого указана индексом.

Весьма вредно в отношении рассеяния энергии поля присутствие в Д. воздушных пузырьков, пленок и зазоров; на эти Бездушные промел<;утки, заключенные в Д. большой индуктивности, приходятся особенно большие значения градиента, и потому при повышении напряжения градиент особенно легко делается здесь критическим и вызывает ионизацию; эта последняя ведет к постаронию изоляции и, кроме того, к резкому повышению коэфф-та мошности. Вероятно, наличием воздушных и в.г[аненых пленок объясняется также существенная зависимость угла потерь (и емкости) в конденсаторах с тонкими Д. от вида обкладок, нажатия их и степени близости к Д. Диэлектрич. потери W возрастают с градиентом Е поля в параболическом отношении (W =а-Е ), при чем

Обработка Фиг. 6.

порядок параболы п меняется с f° и веществом, равно как и постоянная а. Так, когда i° возрастает от 15 до 120°, то п у целого ряда Д. падает от 2,7 до 1,9; при t° ниже 100° коэфф-т мощности возрастает и притом пропорционально градиенту поля; при f° выше 100° коэфф. мощности убывает,

часто обратнопропорционально градиенту, а иногда тоже растет:или имеет минимум.. По исследованию Фригопа, существует наивыгоднейшая толщина Д., при которой он наименее рассеивает энергию поля, каково бы ни было напрялсение. Во MHoiHX случаях величина диэлектрич. потерь убывает с течением слулсбы Д., который, как говорят, формируется переменным полем; точно также Д. конденсатора, после длительной зарядки последнего, обнарулеивает меньшую утечку-сочищается . С возрастанием t° диэлектрические потери в большинстве Д. значительно возрастают, но в нек-рых случаях .могут иметь максимум, объясняемый увеличением однородности Д. Зависимость диэлектрич. потерь от 1°-параболич. вида TV =,- V ,

1,0 WaA.

Фиг. 7

при чем /3 и т тоже изменяются с t°, но сравнительно мед.пенно. Так, во многих случаях в Г-ном промежутке 0-f25° показатель т= -0,3, а между 70 и 125° его значение = 3,6. Фиг. 7 дает пример кривых диэлектрическ. потери в слюдяных изоляционных трубках соответственно возрастанию 1°; кривая 1 относится к микафо;п1ю, сливающаяся с ней кривая 2-к 70-80%-ной слюде, 3 и 4-к чистой слюде, 5-к микартафолию. Зависимость диэлектрич. потерь W от частоты исследовалась теоретически (И. Иордан, Е. фон-Швейд.пер, К. В. Вагнер) и экспериментально. Эта зависимость-параболич. вида W=ycu, где к > 0,5 и < 1; при .этом к тоже зависит от (О, по изменяется медленно и с возрастанием w стремится к 1.

IJa основании исследования Ж. Гранье, все твердьте Д. можно разделить на два разряда. Разряд I (напр., слюда, эбонит): у- мало, к-близко к 1; при постоянном поле утечки ничтожны; рассеиваелшя энергия переменного поля мала и пропорциональна частоте; диэлектрич. коэфф-т неи.зменен. Разряд II (напр., дерево, мрамор): у-велико, к-при обыкновенных частотах близко к 0,5; при постоянном поле утечки велики; рассеиваемая энергия при переменном поле велика пу)и малых частотах и делается сравнительно меньшей при больших; диэлектрич. коэфф. с ростом частоты убывает; Д. II разряда посредственны при низких частотах и улучшаются при высоких. В жидкостях, кроме глицерина, вязкие диэлектрич. потери при технических частотах и радиочастотах ничтожны, и потому даже явно проводящие

жидкости оказываются при высоких частотах хорошими Д. (напр., у воды угол потерь при частоте 65 мегациклов-ок. 1°). Зависимость диэлектрических потерь от t° меняется с частотой. Фиг. 8 показывает (по К. В. Вагнеру) ход этого явления на примере бумалс-ной изоляции кабстей высокого напрялсения.

Диэлектрич. потери при относительном движении. Относительное смещение си левого поля и Д.сопровождается диэлектрич, трением-вязким гистерезисом; поэтому подвижное поле со-обищет телу некоторое ускорение, зависящее от проводимости я и индуктивности € тела (т) и среды (с). В частном случае шарообразного тела с радиусом г, вращающегося вокруг оси с угловой скоростью со, поле градиентаЕ сообщает Д. вращающий момент; он выражается соотношением, найденным А. Лампа:

Температура Фш. й.

12 лг - Eu,[(2ec+ 1) , -(в, + !)><, ]

(20+ £т+ 3)со + 16л=(2 с-т)

при чем индексы тис относят соответственные величины к телу и среде; выражена в электростатических единицах. Вращение диэлектрика демонстрируется двигателем Р. Арно, аналогичным магнитному двигателю Феррариса.

Электрический пробой. Понятие о пробое. Изолирующая способность Д., т. е. их противодействие выравниванию электрич. потенциалов, всегда имеет нек-рый предел прочности, при чем изоляция дает отказ либо постепенно (и тогда мы говорим о проводимости) либо весьма быстро, практически-внезапно. В последнем случае явление отказа называется пробоем. С физической стороны пробой есть чрезвычайно быстрое, и притом нарастающее, усиление электрич. тока, проходящего через Д. Очевидно, этот перенос электрическ. масс в значительном, и притом быстро возрастающем, количестве может происходить лишь за счет освоболсде-ния их из диэлектрич. среды и, следовательно, предполагает разрушение ее. Т. о., пробой происходит, когда превзойдена электрич. прочность (или крепость) Д., а напряжение, дающее пробой, соответствует разрушающему усилию в механическом сопротивлении материалов. Так как разрушающей причиной служит работа силы поля (Е), то сравнимость напряжения и пробоя при разной толщине Д. до известной степени м. б. достигнута, если дается не самое напряжение пробоя F, а соответственный градиент поля -tj; в случае равномерного поля,

Е = , где Ь.-толщина пробиваемого Д.

По основаниям, излагаемым ниже, оказывается весьма затруднительным установить, чтб именно следует разуметь под мерой пробойной крепости, как константы вещества, а равным образом определить условия и приемы измерения этой константы так, чтобы получать во всех случаях сравнимые ре-

зультаты. Как установлено опытом, электрическая (или таклсе диэлектрическая) крепость зависит от химич. состава Д., его молекулярного микроскопического строения, Г, влажности, внепших ионизирующих деятелей, быстроты подъема напрялсения, формы и размеров электродов пробойника, давления их на испытуемый образен, толщины воздушных зазоров между Д. и электродами или между слоями Д., частоты приложенного напряжения, фор.мы волны его, толщины слоя испытуемого образца, числа произведенных опытов, прежней службы Д., длительности его существования, хотя бы он и не находился в работе, и разных других сопровождающих обстоятельств.

Виды пробоя. Разрушение Д. при пробое мо/кно представить себе трояким: во-первых, как чисто электрическ.разрыв силами поля молекул или атомов Д.; во-вторых, как нарастающую ионизацию Д., подобную газовой проводимости в круто восходящей части ее характеристики; в-третьих, как тепловое проплавление или про-лсигание Д. током, быстро усиливающимся при известных условиях неустойчивого теплового равновесия. Все эти виды пробоя на самом деле м. б. в Д.; вид пробоя в каждом отдельном случае определяется главн. обр. Г-ными условиями пробоя (теплопроводностью и теплоемкостью Д. и э-лектродов, 1° среды) и толщиной пробиваемого слоя, к-рая отчасти тоже характеризует тепловые условия. Пробой чисто электрическ. характера происходит в очень тонких слоях, где

Фиг. 9.

12 см

невозмолена ионизация ударом и где хорошая теплоотдача не б.лагоприятствует нарушению теплового равновесия. Подсчет показывает, что чисто электростатическ. разрушение идеальной кристал.лической решетки каменной соли требует градиента около 130 MV/c.w; на самом деле эта ве.личина меньше, наприм., 0,6 MV/cjvt для каменной соли, а для стекла 1,02 MV/cju. Внезапное появление проводимости разреженных газдв в электрич. поле при возрастании градиен-