خواص دی الکتریک چوب خواص الکتریکی چوب آیا چوب رسانای الکتریسیته است

در برق، سه گروه اصلی از مواد وجود دارد - اینها هادی ها، نیمه هادی ها و دی الکتریک ها هستند. تفاوت اصلی آنها توانایی هدایت جریان است. در این مقاله به چگونگی تفاوت این نوع مواد و نحوه رفتار آنها در میدان الکتریکی خواهیم پرداخت.

هادی چیست

ماده ای که در آن حامل های بار آزاد وجود دارد، هادی نامیده می شود. حرکت حامل های آزاد حرارتی نامیده می شود. مشخصه اصلی یک هادی مقاومت آن (R) یا رسانایی (G) است - مقاومت متقابل.

به عبارت ساده، یک هادی جریان را هدایت می کند.

فلزات را می توان به چنین موادی نسبت داد، اما اگر در مورد غیر فلزات صحبت کنیم، به عنوان مثال، کربن یک رسانای عالی است، در تماس های کشویی، به عنوان مثال، برس های موتور کاربرد پیدا کرده است. خاک مرطوب، محلول‌های نمک و اسیدهای موجود در آب، بدن انسان نیز جریان را هدایت می‌کند، اما رسانایی الکتریکی آنها اغلب کمتر از مس یا آلومینیوم است.

فلزات رسانای بسیار خوبی هستند، دقیقاً به دلیل تعداد زیاد حامل های شارژ رایگان در ساختار آنها. تحت تأثیر میدان الکتریکی، بارها شروع به حرکت می کنند، و همچنین توزیع مجدد، پدیده القای الکترواستاتیک مشاهده می شود.

دی الکتریک چیست

دی الکتریک ها موادی هستند که رسانای جریان یا رسانا نیستند، اما بسیار ضعیف هستند. هیچ حامل بار آزاد در آنها وجود ندارد، زیرا پیوند ذرات یک اتم به اندازه کافی قوی است که حامل های آزاد را تشکیل دهد، بنابراین، تحت تأثیر میدان الکتریکی، جریانی در دی الکتریک ایجاد نمی شود.

گاز، شیشه، سرامیک، چینی، برخی از رزین ها، تکستولیت، کربولیت، آب مقطر، چوب خشک، لاستیک دی الکتریک هستند و رسانای الکتریسیته نیستند. در زندگی روزمره، دی الکتریک ها در همه جا یافت می شوند، به عنوان مثال، لوازم الکتریکی، کلیدهای برق، دوشاخه ها، پریزها و غیره از آنها ساخته می شود. در خطوط برق، عایق ها از دی الکتریک ساخته می شوند.

با این حال، اگر عوامل خاصی وجود داشته باشد، مانند سطح بالارطوبت، قدرت میدان الکتریکی بالاتر است مقدار مجازو غیره - منجر به این واقعیت می شود که ماده شروع به از دست دادن عملکرد دی الکتریک خود می کند و به هادی تبدیل می شود. گاهی اوقات می توانید عباراتی مانند "خرابی عایق" را بشنوید - این پدیده ای است که در بالا توضیح داده شد.

به طور خلاصه، خواص اصلی یک دی الکتریک در زمینه برق، عایق بودن الکتریکی است. این توانایی جلوگیری از جریان جریان است که فرد را از آسیب های الکتریکی و سایر مشکلات محافظت می کند. مشخصه اصلی دی الکتریک قدرت دی الکتریک است - مقداری برابر با ولتاژ شکست آن.

نیمه هادی چیست

یک نیمه هادی جریان الکتریکی را هدایت می کند، اما نه مانند فلزات، بلکه تحت شرایط خاص - انتقال انرژی به ماده در مقادیر مناسب. این به این دلیل است که حامل های بار آزاد (حفره ها و الکترون ها) بسیار کم هستند یا اصلا وجود ندارند، اما اگر مقداری انرژی اعمال کنید، ظاهر می شوند. انرژی می تواند به اشکال مختلف باشد - الکتریکی، حرارتی. همچنین، حفره ها و الکترون های آزاد در یک نیمه هادی می توانند تحت تأثیر تابش، به عنوان مثال، در طیف UV ظاهر شوند.

نیمه هادی ها کجا استفاده می شوند؟ ترانزیستورها، تریستورها، دیودها، میکرو مدارها، ال ای دی ها و ... از آنها ساخته می شود. این مواد عبارتند از سیلیکون، ژرمانیوم، مخلوطی از مواد مختلف مانند آرسنید گالیم، سلنیوم، آرسنیک.

برای درک اینکه چرا یک نیمه هادی الکتریسیته را هدایت می کند، اما نه مانند فلزات، باید این مواد را از دیدگاه تئوری باند در نظر بگیریم.

نظریه منطقه

تئوری باند وجود یا عدم وجود حامل های بار آزاد را نسبت به لایه های انرژی خاص توصیف می کند. سطح انرژی یا لایه مقدار انرژی الکترون ها (هسته اتم ها، مولکول ها - ذرات ساده) است، آنها با مقدار الکترون ولت (EV) اندازه گیری می شوند.

تصویر زیر سه نوع ماده را با سطح انرژی آنها نشان می دهد:

توجه داشته باشید که در یک هادی، سطوح انرژی از باند ظرفیت تا نوار رسانایی در یک نمودار پیوسته ترکیب می‌شوند. نوار رسانایی و باند ظرفیت روی یکدیگر همپوشانی دارند که به آن نوار همپوشانی می گویند. بسته به وجود میدان الکتریکی (ولتاژ)، دما و سایر عوامل، تعداد الکترون ها ممکن است متفاوت باشد. به لطف موارد فوق، الکترون ها می توانند در هادی ها حرکت کنند، حتی اگر مقدار کمی انرژی به آنها بدهید.

یک نیمه هادی دارای شکاف باند مشخصی بین نوار ظرفیت و نوار هدایت است. شکاف نواری توضیح می دهد که چه مقدار انرژی باید به یک نیمه هادی منتقل شود تا جریان شروع به جریان کند.

برای دی الکتریک، نمودار شبیه به نموداری است که نیمه هادی ها را توصیف می کند، اما تفاوت فقط در شکاف باند است - در اینجا چندین برابر بزرگتر است. تفاوت های ناشی از ساختار داخلیو مواد

ما سه نوع اصلی مواد را بررسی کرده و نمونه ها و ویژگی های آنها را آورده ایم. تفاوت اصلی آنها توانایی هدایت جریان است. بنابراین، هر یک از آنها دامنه خود را پیدا کرده است: هادی ها برای انتقال برق، دی الکتریک - برای جداسازی قطعات حامل جریان، نیمه هادی ها - برای الکترونیک استفاده می شود. امیدواریم اطلاعات ارائه شده به شما کمک کرده باشد تا متوجه شوید که هادی ها، نیمه هادی ها و دی الکتریک ها در یک میدان الکتریکی چه هستند و همچنین تفاوت آنها با یکدیگر چیست.

دی الکتریک ماده یا ماده ای است که عملا جریان الکتریکی را منتقل نمی کند. چنین رسانایی به دلیل تعداد کمی الکترون و یون به دست می آید. این ذرات در یک ماده غیر رسانا تنها زمانی تشکیل می شوند که خواص دمای بالا به دست آید. در مورد اینکه دی الکتریک چیست و در این مقاله مورد بحث قرار خواهد گرفت.

شرح

هر هادی الکترونیکی یا رادیویی، نیمه هادی یا دی الکتریک باردار جریان الکتریکی را از خود عبور می دهد، اما ویژگی دی الکتریک این است که حتی در ولتاژ بالای 550 ولت، جریان کمی در آن جریان می یابد. جریان الکتریکی در دی الکتریک حرکت ذرات باردار در یک جهت معین (می تواند مثبت یا منفی باشد) است.

انواع جریان ها

رسانایی الکتریکی دی الکتریک ها بر اساس موارد زیر است:

جریان های جذبی - جریانی که در یک دی الکتریک با یک جریان ثابت جریان دارد تا زمانی که به حالت تعادل برسد و با روشن شدن و روشن شدن و خاموش شدن آن تغییر جهت می دهد. با جریان متناوب، کشش دی الکتریک در تمام مدت زمانی که در عمل میدان الکتریکی قرار دارد در آن وجود دارد.
هدایت الکتریکی الکترونیکی - حرکت الکترون ها تحت تأثیر یک میدان.
هدایت الکتریکی یونی - حرکت یون ها است. این در محلول های الکترولیت - نمک ها، اسیدها، قلیاها و همچنین در بسیاری از دی الکتریک ها یافت می شود.
رسانایی الکتریکی مولیونی حرکت ذرات باردار به نام مولیون است. در سیستم های کلوئیدی، امولسیون ها و سوسپانسیون ها یافت می شود. پدیده حرکت مولیون ها در میدان الکتریکی الکتروفورز نامیده می شود.

آنها بر اساس حالت تجمع و ماهیت شیمیایی آنها طبقه بندی می شوند. اولین ها به جامد، مایع، گاز و جامد کننده تقسیم می شوند. از نظر ماهیت شیمیایی، آنها به مواد آلی، معدنی و عناصر آلی تقسیم می شوند.

بر اساس حالت تجمع:

هدایت الکتریکی گازها.مواد گازی رسانایی جریان نسبتاً کمی دارند. این می تواند در حضور ذرات باردار آزاد رخ دهد که به دلیل تأثیر عوامل خارجی و داخلی، الکترونیکی و یونی ظاهر می شود: تابش اشعه ایکس و گونه های رادیواکتیو، برخورد مولکول ها و ذرات باردار، عوامل حرارتی.
هدایت الکتریکی دی الکتریک مایع.عوامل وابستگی: ساختار مولکولی، دما، ناخالصی ها، وجود بارهای بزرگ الکترون ها و یون ها. هدایت الکتریکی دی الکتریک های مایع تا حد زیادی به وجود رطوبت و ناخالصی ها بستگی دارد. رسانایی الکتریسیته مواد قطبی حتی با کمک مایعی با یون های تفکیک شده ایجاد می شود. هنگام مقایسه مایعات قطبی و غیر قطبی، اولی مزیت آشکاری در رسانایی دارد. اگر مایع از ناخالصی ها پاک شود، این به کاهش خواص رسانایی آن کمک می کند. با افزایش رسانایی و دمای آن، کاهش ویسکوزیته آن رخ می دهد که منجر به افزایش تحرک یون ها می شود.
دی الکتریک جامدهدایت الکتریکی آنها به عنوان حرکت ذرات دی الکتریک باردار و ناخالصی ها تعیین می شود. در میدان های جریان الکتریکی قوی، هدایت الکتریکی آشکار می شود.

خواص فیزیکی دی الکتریک ها

هنگامی که مقاومت ویژه مواد کمتر از 10-5 اهم * متر است، می توان آنها را به هادی ها نسبت داد. اگر بیش از 108 اهم * متر - به دی الکتریک. مواردی وجود دارد که مقاومت چند برابر بیشتر از مقاومت هادی خواهد بود. در بازه 10-5-108 اهم * متر یک نیمه هادی وجود دارد. مواد فلزی رسانای عالی جریان الکتریکی هستند.

از کل جدول تناوبی، تنها 25 عنصر متعلق به غیر فلزات است و 12 مورد از آنها احتمالاً دارای خواص نیمه هادی خواهند بود. اما، البته، علاوه بر مواد جدول، آلیاژها، ترکیبات و یا ترکیبات شیمیاییبا خاصیت هادی، نیمه هادی یا دی الکتریک. بر این اساس، ترسیم یک خط مشخص بین مقادیر مواد مختلف با مقاومت آنها دشوار است. به عنوان مثال، در یک ضریب دمایی کاهش یافته، یک نیمه هادی مانند یک دی الکتریک رفتار می کند.

کاربرد

استفاده از مواد نارسانا بسیار گسترده است، زیرا یکی از رایج ترین کلاس های قطعات الکتریکی مورد استفاده است. کاملاً مشخص شد که می توان آنها را به دلیل خواص آنها به صورت فعال و غیرفعال استفاده کرد.

در شکل غیرفعال، از خواص دی الکتریک ها برای استفاده در مواد عایق الکتریکی استفاده می شود.

در شکل فعال، آنها در فروالکتریک، و همچنین در مواد برای تابش کنندگان فناوری لیزر استفاده می شوند.

دی الکتریک های پایه

انواع متداول عبارتند از:

شیشه.
لاستیک.
روغن.
آسفالت.
ظروف چینی.
کوارتز.
هوا.
الماس.
آب خالص.
پلاستیک.

دی الکتریک مایع چیست؟

قطبش این نوع در میدان جریان الکتریکی رخ می دهد. مواد نارسانای مایع در مهندسی برای ریختن یا اشباع مواد استفاده می شود. 3 کلاس دی الکتریک مایع وجود دارد:

روغن های نفتی ویسکوزیته پایین و عمدتا غیر قطبی هستند. آنها اغلب در ابزارهای ولتاژ بالا استفاده می شوند: آب ولتاژ بالا. یک دی الکتریک غیر قطبی است. روغن کابل در اشباع سیم های کاغذی عایق با ولتاژ تا 40 کیلو ولت و همچنین پوشش های فلزی با جریان بیش از 120 کیلو ولت کاربرد پیدا کرده است. روغن ترانسفورماتور ساختار تمیزتری نسبت به روغن خازن دارد. این نوعدی الکتریک علیرغم هزینه بالا در مقایسه با مواد و مواد آنالوگ به طور گسترده در تولید استفاده می شود.

دی الکتریک مصنوعی چیست؟ در حال حاضر، تقریباً در همه جا به دلیل سمیت بالای آن ممنوع است، زیرا بر اساس کربن کلر تولید می شود. دی الکتریک مایع مبتنی بر سیلیکون آلی ایمن و سازگار با محیط زیست است. این نوع باعث زنگ زدگی فلز نمی شود و خاصیت رطوبت سنجی پایینی دارد. یک دی الکتریک مایع حاوی یک ترکیب ارگانوفلوئورین وجود دارد که به دلیل عدم احتراق، خواص حرارتی و پایداری اکسیداتیو آن بسیار محبوب است.

و نوع آخر روغن های گیاهی است. آنها دی الکتریک های قطبی ضعیفی هستند، از جمله دانه کتان، کرچک، تونگ، کنف. روغن کرچک بسیار گرم می شود و در خازن های کاغذی استفاده می شود. بقیه روغن ها تبخیر می شوند. تبخیر در آنها ناشی از تبخیر طبیعی نیست، بلکه ناشی از یک واکنش شیمیایی به نام پلیمریزاسیون است. به طور فعال در لعاب و رنگ استفاده می شود.

نتیجه

در این مقاله به طور مفصل بحث شده است که دی الکتریک چیست. ذکر شدند انواع مختلفو خواص آنها البته برای درک ظرافت ویژگی های آنها، باید بخش فیزیک را در مورد آنها عمیق تر مطالعه کنید.

رسانایی الکتریکی. توانایی چوب در هدایت الکتریسیته با مقاومت الکتریکی آن رابطه معکوس دارد.

امپدانس یک نمونه چوب که بین دو الکترود قرار می گیرد به عنوان نتیجه دو مقاومت تعریف می شود: حجم و سطح. مهمترین مورد برای مشخص کردن رسانایی الکتریکی یک ماده اولین نوع مقاومت است که نشانگر آن است میزان مقاومتکه دارای ابعاد اهم سانتی متر است و از نظر عددی برابر با مقاومت در هنگام عبور جریان از دو وجه مخالف یک مکعب به ابعاد 1x1x1 سانتی متر از ماده منتشر شده (چوب) است.

چوب متعلق به دی الکتریک ها (10 8 -10 17 اهم سانتی متر) است. برای آن، روش‌هایی برای اندازه‌گیری مقاومت دی‌الکتریک جامد در ولتاژ ثابت قابل استفاده است. با در نظر گرفتن ویژگی های چوب، این روش ها توسط TsNIIMOD در توسعه GOST 18408-73 استفاده شد.

نژادهای مختلف رسانایی الکتریکی متفاوتی دارند، اما در همه نژادها این رسانایی در طول الیاف چندین برابر بیشتر از بین الیاف است.

با افزایش رطوبت چوب، مقاومت آن کاهش می یابد. کاهش شدید مقاومت (دهها میلیون بار) با افزایش محتوای آب محدود مشاهده می شود، یعنی در طول انتقال از حالت کاملا خشک چوب به حد اشباع دیواره سلولی Wbp. . افزایش بیشتر رطوبت باعث کاهش مقاومت فقط ده ها یا صدها برابر می شود. این کاهش دقت تعیین رطوبت توسط رطوبت سنج های الکتریکی را در ناحیه بالای Wb.p توضیح می دهد. .

افزایش دمای چوب منجر به کاهش مقاومت حجمی آن می شود. به طور متوسط، در نظر گرفته می شود که افزایش دمای چوب به ازای هر 12 درجه سانتیگراد باعث کاهش مقاومت در حدود نصف می شود.

رسانایی الکتریکی چوب زمانی در نظر گرفته می شود که از چوب برای قطب های ارتباطی، دکل های خطوط انتقال فشار قوی، دسته ابزار برقی و غیره استفاده می شود.

قدرت الکتریکی. این نام توانایی چوب برای مقاومت در برابر شکست، یعنی کاهش مقاومت در ولتاژ بالا است. برای تعیین قدرت الکتریکی چوب در یک ولتاژ متناوب با فرکانس 50 هرتز، TsNIIMOD GOST 18407-73 را توسعه داد. شاخص قدرت الکتریکی E pr است - نسبت ولتاژ شکست به ضخامت ماده، kV / mm.

قدرت الکتریکی چوب کاملاً خشک در امتداد الیاف 1.3-1.5 کیلوولت بر میلی متر است که 4-7 برابر کمتر از الیاف است. با افزایش رطوبت، قدرت الکتریکی به طور قابل توجهی کاهش می یابد. طبق گفته BelTI، هنگامی که رطوبت از 10 به 14٪ تغییر می کند، 2 برابر کاهش می یابد. استحکام الکتریکی چوب در مقایسه با سایر مواد عایق جامد کم است (برای شیشه E pr \u003d 30، برای پلی اتیلن - 40 کیلو ولت / میلی متر). برای افزایش استحکام الکتریکی، چوب را با پارافین، روغن خشک کن، رزین های مصنوعی و سایر مواد آغشته می کنند.

خواص دی الکتریک. چوب در یک میدان الکتریکی متناوب خواص دی الکتریک خود را نشان می دهد که با دو شاخص مشخص می شود. اولین آنها - گذردهی نسبی ε - از نظر عددی برابر با نسبت ظرفیت خازن با واشر چوبی به ظرفیت خازن با شکاف هوا بین الکترودها است. نشانگر دوم - مماس زاویه افت دی الکتریک tan δ - نسبت توان ورودی که توسط چوب جذب شده و به گرما تبدیل می شود را تعیین می کند.

ثابت دی الکتریکچوب کاملا خشک با افزایش تراکم افزایش می یابد. بنابراین، برای چوب بالسا (ρ 0 \u003d 130 کیلوگرم بر متر مکعب) ثابت دی الکتریک در سراسر الیاف در محدوده فرکانس 10-10 11 هرتز به طور متوسط 1.3 است و برای ممرز (ρ 0 \u003d 800 کیلوگرم بر متر مکعب) - 2، 6. نفوذپذیری در امتداد الیاف به طور متوسط 1.4 برابر بیشتر است. با افزایش رطوبت چوب، e افزایش می یابد، زیرا برای آب مقدار این نشانگر در محدوده فرکانس 10-10 11 هرتز 81-7.5 است. به گفته G. I. Torgovnikov، در رطوبت 10٪ و دمای 20 درجه سانتیگراد برای چوب با چگالی ρ 0 \u003d 500 کیلوگرم در متر مکعب در فرکانس 10 4 هرتز 4.2 است، در فرکانس 10 10 هرتز - 2.0 و در رطوبت 60٪ - به ترتیب برابر با 65 و 6.6. افزایش دما از -40 تا 100 درجه سانتیگراد برای چوب کاملاً خشک منجر به افزایش جزئی (حدود 1.3 برابر) می شود. افزایش دمای چوب مرطوب منجر به افزایش قابل توجهی می شود.

مماس از دست دادنهمچنین به چگالی چوب بستگی دارد. در سراسر الیاف، tan δ در تراکم ρ 0 = 500 کیلوگرم بر متر مکعب و دمای اتاق در محدوده فرکانس 10-10 5 هرتز 0.005-0.007 است، و در چگالی ρ 0 = 800 کیلوگرم بر متر مکعب این است. رقم 0.007-0.025 است. در امتداد الیاف، tg δ بالاتر از بین الیاف است، به طور متوسط 1.7 برابر. با افزایش رطوبت، tg δ افزایش می یابد. وابستگی فرکانس این شاخص پیچیده است. بنابراین، برای چوب با چگالی ρ 0 = 500 کیلوگرم بر متر مکعب در دمای 20 درجه سانتیگراد و رطوبت 80٪، مقدار tg δ در فرکانس 10 3 هرتز به 74، در فرکانس 10 8 می رسد. هرتز به 0.2 کاهش می یابد و در ناحیه فرکانس مایکروویو (10 10 هرتز) به 0.34 افزایش می یابد. افزایش دمای چوب کاملاً خشک باعث کاهش tg δ می شود، اما این شاخص در ناحیه مایکروویو افزایش می یابد. برای چوب مرطوب (W=25%)، گرمایش منجر به افزایش قابل توجهی در tg δ می شود، اما در منطقه مایکروویو تغییر ناچیزی دارد.

با گرمایش دی الکتریک، دما به طور همزمان در کل حجم چوب افزایش می یابد. این روش گرمایش است استفاده عملیدر فرآیندهای خشک کردن، چسباندن و اشباع چوب. گرمایش در میدان مایکروویو را می توان برای خشک کردن چوب، برای ذوب سطحی کنده ها قبل از پوست کندن و اره کردن استفاده کرد.

خواص پیزوالکتریک. بر روی سطح صفحات ناهمسانگرد کریستال ها (کوارتز، تورمالین، نمک روشل)، هنگامی که کشیده یا فشرده می شوند، بارهای الکتریکی ظاهر می شوند: از یک طرف مثبت و از طرف دیگر منفی. بارهای الکتریکی تحت تأثیر نیروهای مکانیکی، فشار به وجود می آیند، بنابراین این پدیده مستقیم نامیده می شود اثر پیزوالکتریک(کلمه پیزو به معنای فشار است). این مواد همچنین دارای اثر پیزوالکتریک معکوس هستند - ابعاد آنها تحت تأثیر میدان الکتریکی تغییر می کند. صفحات ساخته شده از این کریستال ها به طور گسترده ای به عنوان فرستنده و گیرنده در فناوری اولتراسونیک استفاده می شود.

مطالعات V. A. Bazhenov نشان داد که چوب حاوی یک جزء جهت دار، سلولز، نیز چنین خواصی دارد. بیشترین اثر پیزوالکتریک زمانی مشاهده می شود که یک بار فشاری و کششی با زاویه 45 درجه به الیاف اعمال شود. بارهای وارد شده به شدت در امتداد یا روی الیاف این اثر را ایجاد نمی کند. اثر پیزوالکتریک به ویژه در چوب خشک قابل توجه است، با افزایش رطوبت کاهش می یابد و در حال حاضر در رطوبت 6-8٪ تقریباً به طور کامل ناپدید می شود. با افزایش دما به 100 درجه سانتیگراد، تأثیر آن افزایش می یابد. هر چه مدول الاستیسیته چوب بیشتر باشد، اثر پیزوالکتریک آن کمتر می شود.

این پدیده اجازه می دهد تا یک مطالعه عمیق تر از ساختار ظریف چوب، برای مشخص کردن درجه ناهمسانگردی چوب طبیعی و مواد چوبی جدید انجام شود. در توسعه روش های غیر مخرب برای کنترل کیفیت چوب استفاده می شود.

اگر خطایی پیدا کردید، لطفاً قسمتی از متن را برجسته کرده و کلیک کنید Ctrl+Enter.

توانایی هدایت جریان الکتریکی مقاومت الکتریکی چوب را مشخص می کند. به طور کلی، امپدانس یک نمونه چوبی که بین دو الکترود قرار می گیرد، به عنوان نتیجه دو مقاومت تعریف می شود: حجم و سطح. مقاومت حجمی از نظر عددی مانع عبور جریان از ضخامت نمونه را مشخص می کند و مقاومت سطحی مانع عبور جریان در امتداد سطح نمونه را تعیین می کند. شاخص های مقاومت الکتریکی، حجم خاص و مقاومت سطحی است. اولین نشانگر دارای ابعاد اهم بر سانتی متر (اهم x سانتی متر) است و از نظر عددی برابر با مقاومت در هنگام عبور جریان از دو وجه مخالف یک مکعب 1X1X1 سانتی متر است که از یک ماده معین (چوب) ساخته شده است. نشانگر دوم بر حسب اهم اندازه گیری می شود و از نظر عددی برابر است با مقاومت یک مربع با هر اندازه در سطح یک نمونه چوب در هنگام اعمال جریان به الکترودهایی که دو ضلع مخالف این مربع را محدود می کنند. هدایت الکتریکی بستگی به نوع چوب و جهت جریان جریان دارد. به عنوان یک تصویر از ترتیب بزرگی حجم و مقاومت سطح در جدول. برخی از داده ها داده شده است.

داده های مقایسه ای در مورد حجم خاص و مقاومت سطحی چوب

برای مشخص کردن رسانایی الکتریکی، مقاومت حجمی بیشترین اهمیت را دارد. مقاومت به مقدار زیادی به رطوبت چوب بستگی دارد. با افزایش رطوبت چوب، مقاومت آن کاهش می یابد. کاهش شدید مقاومت با افزایش محتوای رطوبت محدود از حالت کاملاً خشک تا حد رطوبت سنجی مشاهده می شود. در این حالت، مقاومت حجمی خاص میلیون ها بار کاهش می یابد. افزایش بیشتر رطوبت باعث کاهش مقاومت تنها ده برابر می شود. این با داده های جدول نشان داده شده است.

مقاومت حجمی خاص چوب در حالت کاملا خشک

نژاد	مقاومت حجمی خاص، اهم x سانتی متر
نژاد	در سراسر الیاف	در امتداد الیاف
کاج	2.3 × 10 15	1.8 × 10 15
صنوبر	7.6 × 10 16	3.8 × 10 16
خاکستر	3.3 × 10 16	3.8 × 10 15
ممرز	8.0 × 10 16	1.3 × 10 15
افرا	6.6 × 10 17	3.3 × 10 17
توس	5.1 × 10 16	2.3 × 10 16
توسکا	1.0 × 10 17	9.6 × 10 15
لیندن	1.5 × 10 16	6.4 × 10 15
آسپن	1.7 × 10 16	8.0 × 10 15

تاثیر رطوبت بر مقاومت الکتریکی چوب

مقاومت سطحی چوب نیز با افزایش رطوبت به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. افزایش دما منجر به کاهش مقاومت حجمی چوب می شود. بنابراین مقاومت چوب کاذب با افزایش دما از 22-23 درجه به 44-45 درجه سانتیگراد (تقریباً دو برابر) 2.5 برابر و چوب راش با افزایش دما از 20-21 درجه به 50 درجه سانتیگراد کاهش می یابد. - 3 بار در دماهای منفی، مقاومت حجمی چوب افزایش می یابد. مقاومت حجمی ویژه در امتداد الیاف نمونه های توس با رطوبت 76٪ در دمای 0 درجه سانتیگراد 1.2 × 10 7 اهم سانتی متر بود و هنگامی که تا دمای -24 درجه سانتیگراد خنک شد، 1.02 بود. x 10 8 اهم سانتی متر آغشته کردن چوب به مواد ضد عفونی کننده معدنی (مثلاً کلرید روی) مقاومت را کاهش می دهد، در حالی که آغشته شدن با کرئوزوت تأثیر کمی بر هدایت الکتریکی دارد. هدایت الکتریکی چوب زمانی از اهمیت عملی برخوردار است که برای قطب های ارتباطی، دکل های خطوط انتقال فشار قوی، دستگیره های ابزار برقی و غیره استفاده می شود. علاوه بر این، رطوبت سنج های الکتریکی بر اساس وابستگی هدایت الکتریکی به رطوبت چوب هستند. محتوا.

استحکام الکتریکی چوب

مقاومت الکتریکی هنگام ارزیابی چوب به عنوان یک ماده عایق الکتریکی مهم است و با ولتاژ شکست بر حسب ولت در هر 1 سانتی متر ضخامت ماده مشخص می شود. مقاومت الکتریکی چوب کم است و به گونه، رطوبت، دما و جهت بستگی دارد. با افزایش رطوبت و دما کاهش می یابد. در امتداد الیاف بسیار کمتر از عرض است. اطلاعات مربوط به استحکام الکتریکی چوب در طول و روی الیاف در جدول آورده شده است.

استحکام الکتریکی چوب در امتداد و در سراسر الیاف

با رطوبت چوب کاج 10٪، استحکام الکتریکی زیر بر حسب کیلو ولت در هر 1 سانتی متر ضخامت به دست آمد: در امتداد الیاف 16.8; در جهت شعاعی 59.1; در جهت مماسی 77.3 (تعیین بر روی نمونه هایی با ضخامت 3 میلی متر انجام شد). همانطور که می بینید، استحکام الکتریکی چوب در امتداد الیاف حدود 3.5 برابر کمتر از روی الیاف است. در جهت شعاعی، قدرت کمتر از جهت مماسی است، زیرا پرتوهای هسته ولتاژ شکست را کاهش می دهند. افزایش رطوبت از 8 تا 15 درصد (به میزان دو برابر) باعث کاهش استحکام دی الکتریک در سراسر الیاف حدود 3 برابر می شود (میانگین برای راش، توس و توسکا).

استحکام الکتریکی (بر حسب کیلو ولت در هر سانتی متر ضخامت) سایر مواد به شرح زیر است: میکا 1500، شیشه 300، باکلیت 200، پارافین 150، روغن ترانسفورماتور 100، چینی 100. به منظور افزایش مقاومت الکتریکی چوب و کاهش الکتریسیته رسانایی هنگامی که در صنعت برق به عنوان عایق استفاده می شود با روغن خشک کن، روغن ترانسفورماتور، پارافین، رزین های مصنوعی آغشته می شود. اثربخشی چنین آغشته‌سازی از داده‌های زیر در مورد چوب توس مشهود است: آغشته کردن به روغن خشک‌کن ولتاژ شکست را در طول الیاف تا 30٪ افزایش می‌دهد، با روغن ترانسفورماتور - 80٪، با پارافین - تقریباً دو برابر در مقایسه با ولتاژ شکست برای الیاف. چوب آغشته نشده در هوا خشک شود.

خواص دی الکتریک چوب

مقداری که نشان می دهد اگر فاصله هوا بین صفحات با یک واشر با ضخامت یکسان از یک ماده معین جایگزین شود، ظرفیت خازن چند برابر افزایش می یابد، ثابت دی الکتریک این ماده نامیده می شود. ثابت دی الکتریک (ثابت دی الکتریک) برای برخی از مواد در جدول آورده شده است.

گذردهی برخی مواد

مواد		چوب	ثابت دی الکتریک
هوا	1,00	صنوبر خشک: در امتداد الیاف	3,06
		در جهت مماس	1,98
پارافین	2,00
		در جهت شعاعی	1,91
ظروف چینی	5,73
میکا	7,1-7,7	راش خشک: در امتداد دانه	3,18
		در جهت مماس	2,20
سنگ مرمر	8,34
		در جهت شعاعی	2,40
اب	80,1

داده های چوب تفاوت قابل توجهی را بین ثابت دی الکتریک در طول و در سراسر الیاف نشان می دهد. در همان زمان، گذردهی در سراسر الیاف در جهت شعاعی و مماسی کمی متفاوت است. ثابت دی الکتریک در یک میدان فرکانس بالا به فرکانس جریان و میزان رطوبت چوب بستگی دارد. با افزایش فرکانس جریان، ثابت دی الکتریک چوب راش در امتداد الیاف در رطوبت 0 تا 12 درصد کاهش می یابد که به ویژه برای رطوبت 12 درصد قابل توجه است. با افزایش رطوبت چوب راش، ثابت دی الکتریک در امتداد الیاف افزایش می یابد که به ویژه در فرکانس جریان کمتر قابل توجه است.

در یک میدان فرکانس بالا، چوب گرم می شود. دلیل گرمایش اتلاف حرارت ژول در داخل دی الکتریک است که تحت تأثیر میدان الکترومغناطیسی متناوب رخ می دهد. این گرمایش بخشی از انرژی ورودی را مصرف می کند که مقدار آن با مماس تلفات مشخص می شود.

مماس تلفات به جهت میدان نسبت به الیاف بستگی دارد: تقریباً دو برابر بزرگتر از الیاف در طول الیاف است. در سراسر الیاف در جهت شعاعی و مماسی، مماس از دست دادن کمی متفاوت است. مماس تلفات دی الکتریک، مانند ثابت دی الکتریک، به فرکانس جریان و رطوبت چوب بستگی دارد. بنابراین، برای چوب کاملاً خشک راش، مماس از دست دادن در امتداد الیاف ابتدا با افزایش فرکانس افزایش می یابد، در فرکانس 10 7 هرتز به حداکثر می رسد، پس از آن دوباره شروع به کاهش می کند. در همان زمان، در رطوبت 12٪، مماس تلفات با افزایش فرکانس به شدت کاهش می یابد، در فرکانس 105 هرتز به حداقل می رسد، و سپس به همان شدت افزایش می یابد.

حداکثر تلفات مماس برای چوب خشک

با افزایش رطوبت چوب راش، مماس تلفات در امتداد الیاف در فرکانس‌های پایین (3×102Hz) و بالا (109Hz) به شدت افزایش می‌یابد و تقریباً در فرکانس 106 -107 تغییر نمی‌کند. هرتز

با مطالعه مقایسه ای خواص دی الکتریک چوب کاج و سلولز، لیگنین و رزین به دست آمده از آن، مشخص شد که این خواص عمدتاً توسط سلولز تعیین می شود. گرمایش چوب در زمینه جریان های فرکانس بالا در فرآیندهای خشک کردن، اشباع و چسباندن استفاده می شود.

خواص پیزوالکتریک چوب

بارهای الکتریکی بر روی سطح برخی دی الکتریک ها تحت تأثیر تنش های مکانیکی ظاهر می شوند. این پدیده مرتبط با قطبش دی الکتریک، اثر پیزوالکتریک مستقیم نامیده می شود. خواص پیزوالکتریک ابتدا در کریستال های کوارتز، تورمالین، نمک روشل و غیره کشف شد. این مواد همچنین دارای اثر پیزوالکتریک معکوس هستند که شامل این واقعیت است که ابعاد آنها تحت تأثیر میدان الکتریکی تغییر می کند. صفحات ساخته شده از این کریستال ها به طور گسترده ای به عنوان فرستنده و گیرنده در فناوری اولتراسونیک استفاده می شود.

این پدیده ها نه تنها در تک بلورها، بلکه در تعدادی دیگر از مواد جامد ناهمسانگرد به نام بافت های پیزوالکتریک نیز یافت می شوند. خواص پیزوالکتریک نیز در چوب یافت شده است. مشخص شد که حامل اصلی خواص پیزوالکتریک در چوب جزء جهت دار آن - سلولز است. شدت قطبش چوب متناسب با مقدار تنش های مکانیکی ناشی از نیروهای خارجی اعمال شده است. ضریب تناسب مدول پیزوالکتریک نامیده می شود. بنابراین، مطالعه کمی اثر پیزوالکتریک به تعیین مقادیر ماژول های پیزوالکتریک کاهش می یابد. با توجه به ناهمسانگردی خواص مکانیکی و پیزوالکتریک چوب، این شاخص ها به جهت نیروهای مکانیکی و بردار پلاریزاسیون بستگی دارد.

بیشترین اثر پیزوالکتریک تحت بارهای فشاری و کششی در زاویه 45 درجه نسبت به الیاف مشاهده می شود. تنش های مکانیکی که به شدت در امتداد یا در سراسر الیاف هدایت می شوند، باعث ایجاد اثر پیزوالکتریک در چوب نمی شوند. روی میز. مقادیر ماژول های پیزوالکتریک برای برخی از سنگ ها آورده شده است. حداکثر اثر پیزوالکتریک در چوب خشک مشاهده می شود، با افزایش رطوبت کاهش می یابد و سپس به طور کامل ناپدید می شود. بنابراین، در حال حاضر در رطوبت 6-8٪، بزرگی اثر پیزوالکتریک بسیار کم است. با افزایش دما تا 100 درجه سانتیگراد، مقدار مدول پیزوالکتریک افزایش می یابد. با تغییر شکل الاستیک کوچک (مدول الاستیسیته بالا) چوب، مدول پیزوالکتریک کاهش می یابد. مدول پیزوالکتریک نیز به تعدادی از عوامل دیگر بستگی دارد. با این حال، جهت گیری جزء سلولزی چوب بیشترین تأثیر را بر ارزش آن دارد.

ماژول های چوبی پیزوالکتریک

پدیده باز امکان مطالعه عمیق تری از ساختار ظریف چوب را فراهم می کند. شاخص های اثر پیزوالکتریک می توانند به عنوان ویژگی های کمی جهت گیری سلولز عمل کنند و بنابراین برای مطالعه ناهمسانگردی چوب طبیعی و مواد چوبی جدید با خواص مشخص شده در جهت های خاص بسیار مهم هستند.

جدول 26. ثابت دی الکتریک برخی از مواد.

مواد	ثابت دی الکتریک	چوب	ثابت دی الکتریک
		صنوبر خشک: در امتداد الیاف
		در جهت مماس

		در جهت شعاعی

		راش خشک: در امتداد دانه
		در جهت مماس

		در جهت شعاعی

داده های چوب تفاوت قابل توجهی را بین ثابت دی الکتریک در طول و در سراسر الیاف نشان می دهد. در همان زمان، گذردهی در سراسر الیاف در جهت شعاعی و مماسی کمی متفاوت است. ثابت دی الکتریک در یک میدان فرکانس بالا به فرکانس جریان و میزان رطوبت چوب بستگی دارد. با افزایش فرکانس جریان، ثابت دی الکتریک چوب راش در امتداد الیاف در رطوبت 0 تا 12 درصد کاهش می یابد که به ویژه برای رطوبت 12 درصد قابل توجه است (شکل 45). با افزایش رطوبت چوب راش، ثابت دی الکتریک در امتداد الیاف افزایش می یابد که به ویژه در فرکانس جریان کمتر قابل توجه است.

مماس تلفات به جهت میدان نسبت به الیاف بستگی دارد: تقریباً دو برابر بزرگتر از الیاف در طول الیاف است. در سراسر الیاف در جهت شعاعی و مماسی، مماس از دست دادن کمی متفاوت است. مماس تلفات دی الکتریک، مانند ثابت دی الکتریک، به فرکانس جریان و رطوبت چوب بستگی دارد. بنابراین، برای چوب کاملاً خشک راش، مماس از دست دادن در امتداد الیاف ابتدا با افزایش فرکانس افزایش می یابد، در فرکانس 10 7 هرتز به حداکثر می رسد، پس از آن دوباره شروع به کاهش می کند. در همان زمان، در رطوبت 12٪، مماس تلفات با افزایش فرکانس به شدت کاهش می یابد، در فرکانس 105 هرتز به حداقل می رسد، سپس به همان شدت افزایش می یابد (شکل 46).

جدول 27. حداکثر مقدار مماس از دست دادن برای چوب خشک.

با افزایش رطوبت چوب راش، مماس تلفات در امتداد الیاف در فرکانس‌های پایین (3×102Hz) و بالا (109Hz) به شدت افزایش می‌یابد و تقریباً در فرکانس 106 -107 تغییر نمی‌کند. هرتز (شکل 46 را ببینید).