استقامت دی‌الکتریک

تصویر یک دستگاه اندازه‌گیر قدرت شکست روغن نو یا کارکرده

در فیزیک، اصطلاح استقامت دی‌الکتریک به معنای زیر است:

• برای یک ماده عایق‌ساز الکتریکی خالص، حداکثر میدان الکتریکی که ماده در شرایط ایده‌آل می‌تواند تاب‌آورد بدون اینکه دچار شکست الکتریکی و رسانشی الکتریکی شود (یعنی بدون از بین رفتن ویژگی‌های عایق‌سازی آن).
• برای یک قطعه خاص از مواد دی‌الکتریک و محل قرارگیری الکترودها، حداقل میدان الکتریکی اعمال شده (یعنی ولتاژ اعمال شده تقسیم بر فاصله جداسازی الکترود) که منجر به شکست می‌شود. این مفهوم ولتاژ شکست است.

شکست الکتریکی

جریان الکتریکی شارش الکتریکی ذرات باردار در یک ماده ناشی از میدان الکتریکی است. ذرات باردار متحرک که مسئول جریان الکتریکی هستند، حامل‌های بار نامیده می‌شوند. در مواد مختلف ذرات مختلف به عنوان حامل بار عمل می‌کنند: در فلزات و سایر جامدات برخی از الکترون‌های خارجی هر اتم (الکترون‌های رسانا) قادر به حرکت در پیرامون مواد هستند. در الکترولیت‌ها و پلاسما یون‌ها هستند، اتم‌ها یا مولکول‌های دارای بار الکتریکی و الکترون‌ها هستند. ماده‌ای که دارای غلظت بالایی از حامل‌های بار در دسترس برای رسانش باشد، جریان بزرگی را با میدان الکتریکی معین ایجاد شده توسط ولتاژ مشخصی که از طریق آن اعمال می‌شود، هدایت می‌کند و بنابراین مقاومت الکتریکی کمی دارد. این یک رسانای الکتریکی نامیده می‌شود. ماده‌ای که حامل‌های بار کمی داشته باشند، جریان بسیار کمی را با یک میدان الکتریکی مشخص هدایت می‌کند و از مقاومت بالایی برخوردار است. این نارسانای الکتریکی نامیده می‌شود.

عوامل مؤثر بر استقامت دی‌الکتریک ظاهری

• با افزایش ضخامت نمونه کاهش می‌یابد. («نقایص» زیر را ببنید)
• با افزایش دمای کاری کاهش می‌یابد.
• با افزایش فرکانس کاهش می‌یابد.
• برای گازها (به عنوان مثال نیتروژن، هگزا فلوراید گوگرد) با افزایش رطوبت به‌طور معمول کاهش می‌یابد زیرا یون‌های موجود در آب می‌توانند کانال‌های رسانایی ایجاد کنند.
• برای گازها مطابق قانون پاشن با فشار افزایش می‌یابد
• برای هوا، استقامت دی‌الکتریک با افزایش رطوبت مطلق کمی افزایش می‌یابد اما با افزایش رطوبت نسبی کاهش می‌یابد

استقامت دی‌الکتریک (در مگاولت بر متر (MV/m)، یا ۱۰^۶⋅ولت بر متر) از مواد مختلف متداول هستند:

ماده	استقامت دی‌الکتریک (مگاولت بر متر) یا (ولت بر میکرون)
هلیم (نسبت به نیتروژن)الگو:سخالگو:نیازمند شفاف‌سازی	الگو:Ntshالگو:Number table sorting
هوا	الگو:Ntshالگو:Number table sorting
سولفور هگزافلوراید	الگو:Ntsh ۸٫۵ تا ۹٫۸
آلومینا	الگو:Ntshالگو:Number table sorting
شیشه پنجره	الگو:Ntsh ۹٫۸ تا ۱۳٫۸
شیشه بوروسیلیکات	الگو:Ntsh ۲۰ تا ۴۰
روغن سیلیکون، روغن معدنی	الگو:Ntsh ۱۰ تا ۱۵
بنزن	الگو:Ntshالگو:Number table sorting
پلی استایرن	الگو:Ntshالگو:Number table sorting
پلی اتیلن	الگو:Ntsh ۱۹ تا ۱۶۰
لاستیک نئوپرن	الگو:Ntsh ۱۵٫۷ تا ۲۶٫۷
آب مقطر	الگو:Ntsh۶۵ تا ۷۰
خلا زیاد (۲۰۰ میکروپاسکال) (انتشار میدانی محدود)	الگو:Ntsh۲۰ تا ۴۰ (بستگی به شکل الکترود دارد)
سیلیس ذوب‌شده	الگو:Ntsh۴۷۰ تا ۶۷۰
کاغذ مومی	الگو:Ntsh۴۰ تا ۶۰
پلی تترافلوئورواتیلن (تفلون، اکسترودشده)	الگو:Ntshالگو:Number table sorting
پلی تترافلوئورواتیلن (تفلون، پوسته عایق)	الگو:Ntsh ۶۰ تا ۱۷۳
پلی‌اتراترکتون	الگو:Ntshالگو:Number table sorting
میکا	الگو:Ntshالگو:Number table sorting
الماس	الگو:Ntsh۲۰۰۰
تیتانات زیرکونات سرب	الگو:Ntsh ۱۰ تا ۲۵

واحدها

در SI، واحد استقامت دی‌الکتریک ولت بر متر (V/m) است. همچنین مشاهده واحدهای مرتبط مانند ولت بر سانتی‌متر (V/cm)، مگاولت بر متر (MV/m) و غیره معمول است.

در واحدهای مرسوم ایالات متحده، استقامت دی‌الکتریک غالباً بر حسب ولت بر میل مشخص می‌شود (یک میل ۱/۱۰۰۰ اینچ است). تبدیل به شرح زیر است:

$\begin{array}{cc}1\text{ V/m}& =2.54\times 10^{-5}\text{ V/mil}\\ 1\text{ V/mil}& =3.94\times 10^4\text{ V/m}\end{array}$

جستارهای وابسته

• ولتاژ شکست
• گذردهی نسبی
• حرکت براونی چرخشی
• قانون پاشن - تغییر استقامت دی‌الکتریک گاز مربوط به فشار
• درختی شدن الکتریکی
• نقش لیختنبرگ

منابع

• الگو:FS1037C MS188

پیوند به بیرون

• مقاله «حداکثر استقامت دی‌الکتریک پوسته‌های نازک اکسید سیلیکون» از ترنزاکشن IEEE در ادوات الکترونی