Электрическая (диэлектрическая) прочность изоляторов. Пробой изоляции

Мы установили, что удельное сопротивление диэлектрика велико, поэтому при наличии электрического поля в диэлектрике возникает ничтожно малый ток.

Однако если напряженность поля непрерывно увеличивать, наступит момент, когда ток в диэлектрике резко возрастет — произойдет пробой диэлектрика (изолятора), в диэлектрике появится проводящий канал. Пробой сопровождается треском и свечением этого канала.

В газах и иногда в жидкостях имеет место ионизационный пробой. Сущность его состоит в том, что те немногие свободные электроны, которые имеются в диэлектрике, под воздействием сил поля приобретают такие скорости, что их столкновения с молекулами приводят к отделению части электронов от молекул. Молекулы диэлектрика распадаются на ионы и свободные электроны.

Рис. 1

Вновь образовавшиеся свободные электроны под действием сил поля приобретают значительные скорости и сталкиваются с молекулами; таким образом, продолжается начавшийся процесс ионизации газа (образования из молекул ионов и электронов). В результате в диэлектрике появляется значительное число свободных зарядов: диэлектрик превращается в проводник. Этот процесс совершается обычно не во всем объеме диэлектрика, а в узком канале, в котором и происходит пробой.

Что такое электрические заряды?

Еще в древности было известно, что некоторые тела, если потереть их шерстью, начинают притягивать легкие предметы, а соприкосновение их с другими телами сопровождается треском и появлением искр. Впервые эти свойства были замечены греками у янтаря (янтарь по-гречески — электрон). Поэтому тела, приобретающие такие свойства, стали называть наэлектризованными.

Было также обнаружено, что наэлектризованные одним и тем же способом одинаковые тела взаимно отталкиваются, а различные— взаимно притягиваются. На основании этого было сделано заключение, что существует два рода электричества: «смоляное» (которое приобретает смола, если ее потереть шерстью) и «стеклянное» (которое приобретает потертое шерстью стекло). «Смоляное» электричество назвали положительным, «стеклянное» — отрицательным. По результатам взаимодействия наэлектризованных тел стали определять количество электричества (впоследствии названное зарядом), связанное с тем или иным телом.
По современному представлению о строении вещества все тела состоят из мельчайших материальных частиц — атомов.

Атомы различных веществ отличаются друг от друга (например, атом железа от атома меди), но все они имеют одинаковое строение: в центре каждого атома находится ядро, вокруг которого вращаются электроны. Ядро в свою очередь состоит из протонов, нейтронов и других элементарных частиц.