Вследствие неизбежного увлажнения, окисления и загрязнения поверхности у твердых диэлектриков создается заметная поверхностная электропроводность.
Удельное поверхностное сопротивление численно равно сопротивлению квадрата поверхности любых размеров. Так как
Rs = ρv 
где: ρv – объемное удельное сопротивление поверхности глубиной a, шириной b и длиной l, то
Rs =ρs 
где: ρs –удельное поверхностное сопротивление,[ 
].
Полное сопротивление изоляции диэлектрика
Rиз= 
Чтобы увеличить Rs длину поверхности изоляторов стараются увеличить.
Все материалы делятся на не растворимые в воде (парафины, керамика, янтарь), частично растворимые (стекла), с пористой структурой (бумага).
С увеличением влажности окружающей среды удельное поверхностное сопротивление падает тем сильнее, чем лучше материал растворяется в воде, чем больше он загрязнен.
Присутствие загрязнений на поверхности мало сказывается на электропроводности гидрофобных (не смачиваемых водой) диэлектриков и сильно влияет на электропроводность гидрофильных (смачиваемых водой) диэлектриков.
СВОЙСТВА ДИЭЛЕКТРИКОВ В ПЕРЕМЕННЫХ
ПОЛЯХ
Комплексная диэлектрическая проницаемость,
Тангенс угла потерь
Поместим линейный однородный диэлектрик между обкладками плоского конденсатора, находящегося под напряжением U=Um*e jωt, где Um - амплитуда напряжения, ω - круговая частота, t - текущее время (рис.1).
Такой конденсатор можно представить схемой замещения (рис.2).
Схема замещения не отражает сути физических процессов, происходящих в диэлектрике, и введена условно. Этот рисунок является схемой замещения конденсатора, если ее реакция на воздействие внешнего напряжения такая же, как у самого конденсатора, т.е. одинаковы частотные характеристики, равны углы сдвига фаз между током и напряжением, равны запасаемые и теряемые энергии. Емкость С характеризует запасаемую электрическую энергию в конденсаторе, сопротивление R - потери энергии в диэлектрике, идущее на его нагрев. Предположим, что потери на сквозную проводимость и потери в обкладках конденсатора отсутствуют. Построим векторную диаграмму токов и напряжения в реальном конденсаторе (рис.3).
Реактивный ток IР опережает напряжение U на четверть периода (90о), причем
Ip=Ic0+ 
+IМГH ,
Ic0 - емкостной ток через конденсатор при отсутствии диэлектрика между его обкладками; IМГH и - токи мгновенной и медленной поляризаций, связанные с запасаемой энергией.
Активный ток Ia = 
, где - составляющая абсорбционного тока, связанная с теряемой энергией.
Ток через конденсатор I = Ime j(ω t + φ), где Im - амплитуда тока; φ – угол сдвига фаз между током I и напряжением U; δ – угол потерь, дополняющий угол φ до 90°.
Закон Ома для параллельной схемы замещения
I = U* 
Для диэлектриков в переменных полях вводят понятие комплексной диэлектрической проницаемости e˙ = e ¢ - j e ¢¢, где ε ¢ действительная часть e˙, причем, e ¢ = 
, C0 – емкость вакуумного конденсатора, ε¢¢ – мнимая составляющая e˙.
Тогда
I=U ( 
+jwe¢C0) = jwC0U(e¢+ 
= jwC0U(e¢-je¢¢)
Отсюда
Ia =wC0e¢¢U, Ip =wC0e¢U
Из рис.3 видно, что
tgδ= 
Запасаемая мощность
Pp=UIp=U2wC, тогда tg δ = 
Отсюда видно, что потери мощности важно учитывать на высоких частотах, особенно при больших рабочих напряжениях. Если существует сквозная активная проводимость, то на диаграмме к току I’абс следует добавить Iскв (ток сквозной) и tgδ будет большим.
