Doorslagspanning isolator

De atomen in isolatiematerialen hebben zeer stevig gebonden elektronen, waardoor ze zeer goed bestand zijn tegen de vrije elektronenstroom. Isolatoren kunnen echter niet bestand zijn tegen onbeperkte hoeveelheden spanning. Met voldoende spanning toegepast, elke isolatiemateriaal zal uiteindelijk bezwijken voor de elektrische "druk", en dan zal er stroom gaan vloeien. In tegenstelling tot de situatie met geleiders waar de stroom lineair evenredig is met de aangelegde spanning (bij een vaste weerstand), is de stroom door een isolator vrij niet-lineair:voor spanningen onder een bepaalde drempel zal er vrijwel geen stroom vloeien, maar als de aangelegde spanning hoger is dan die drempelspanning (bekend als de doorslagspanning of diëlektrische sterkte ), zal er een stroomstoot zijn.

Diëlektrische sterkte is de spanning die nodig is om diëlektrische doorslag . te veroorzaken , dat wil zeggen, om stroom door een isolerend materiaal te forceren. Na diëlektrische doorslag kan het materiaal zich al dan niet meer als isolator gedragen, omdat de moleculaire structuur door de breuk is veranderd. Er is meestal een gelokaliseerde "lek" van het isolatiemedium waar de stroom vloeide tijdens de storing.

De dikte van een isolatiemateriaal speelt een rol bij het bepalen van de doorslagspanning. Specifieke diëlektrische sterkte wordt soms weergegeven in termen van volt per mil (1/1000 inch) of kilovolt per inch (de twee eenheden zijn equivalent), maar in de praktijk is gebleken dat de relatie tussen doorslagspanning en dikte niet precies lineair. Een isolator die drie keer zo dik is, heeft een diëlektrische sterkte die iets minder dan drie keer zo groot is. Voor ruwe schattingen zijn de volt-per-dikte-waarden echter prima.

Materiaal* Diëlektrische sterkte (kV/inch) Vacuüm20Lucht20 tot 75Porselein40 tot 200Paraffinewas200 tot 300Transformatorolie400Bakeliet300 tot 550Rubber450 tot 700Shellac900Papier1250Teflon1500Glas2000 tot 3000Mica5000

* =De vermelde materialen zijn speciaal voorbereid voor elektrisch gebruik.

BEOORDELING:

• Met een aangelegde spanning die hoog genoeg is, kunnen elektronen worden bevrijd van de atomen van isolatiemateriaal, wat resulteert in stroom door dat materiaal.
• De minimale spanning die nodig is om een ​​isolator te "breken" door er stroom doorheen te dwingen, wordt de doorslagspanning genoemd. of diëlektrische sterkte .
• Hoe dikker een stuk isolatiemateriaal, hoe hoger de doorslagspanning, als alle andere factoren gelijk zijn.
• Specifieke diëlektrische sterkte wordt doorgaans uitgedrukt in een van de twee equivalente eenheden:volt per mil of kilovolt per inch.

GERELATEERDE WERKBLAD:

• Werkblad Geleiders en isolatoren