в) Сопротивление Гитторфа. Концентрированный раствор йодистого кадмия в амиловом спирте; амальгамированные кадмиевые электроды. Удельное сопротивление 25000 ом см.
г) Сопротивление Кэмпбелла. Раствор из 90% технического ксилола и 10% не содержащего воды абсолютного этилового спирта; платиновые электроды, покрытые платиновой чернью. Удельное сопротивление IO10Ojh · см, температурный коэффициент 1% на градус.
д) Сопротивление Роллефсона. 2–10% раствор йода в бензине. Удельное сопротивление от 1 до 5 · IOuом · см, температурный коэффициент около 1% на градус.
е) Сопротивление Либби. 7% раствор изопропилового спирта в пентане.
ж) Применение электродных ламп в качестве сопротивлений. Рицлер для работы со счетчиками с острием и с обычными счетчиками применял в качестве высокоомных сопротивлений электронные лампы, работающие с недокалом.
Изоляторы
Оценивая пригодность какого-либо изолятора, надо знать, прежде всего, его удельное сопротивление, затем сопротивление на пробой и, наконец, величину диэлектрических потерь. Удельное сопротивление изоляторов, применяемых в электростатике, должно быть выше IO15ом ■ см. Далее, всегда надо следить за чистотой поверхности изолятора, удаляя с нее проводящие поверхностные слои. Сопротивление на пробой имеет значение исключительно при работах с высоким напряжением. Диэлектрические потери играют совершенно особую, решающую роль в высокочастотной технике.
Для физика-экспериментатора, кроме электрических свойств изолятора, имеют значение также и его механические свойства и особенно возможность механической обработки материала изолятора и его механическая прочность. Поэтому при дальнейшем описании изоляторов, которые применяются или пригодны для применения в лабораторной практике, будут указываться эти свойства.
А) Твердые изоляционные материалы, хорошо поддающиеся обработке
а) Янтарь. Самым совершенным и прочным изоляционным материалом является янтарь. Природный янтарь полностью проявляет свои изоляционные свойства, чего нельзя сказать о прессованном. Удельное сопротивление при 20° С равно IO18ом и больше, но сопротивление пробою по сравнению с этой величиной незначительно. Для высоких частот янтарь непригоден, так как имеет большие диэлектрические потери.
Механическая прочность природного янтаря несколько выше, чем прессованного, однако в обоих случаях она достаточна для тех нагрузок, которые имеют место в лабораторных условиях. Янтарьочень хорошо поддается механической обработке, например токарной, сверлению и полировке. Сверлить надо осторожно, так как в янтаре легко образуются трещины. Незначительно янтарь растворяется только в этиловом спирте, амиловом спирте, серном эфире, ацетоне, хлороформе, скипидаре и бензоле.
Для получения высоких изолирующих свойств поверхности янтарных изоляторов должны быть хорошо отполированы; их следует поддерживать в сухом состоянии, протирая спиртом.
б) Эбонит. К эбониту как к изолятору при работах со статистическим электричеством следует относиться с большой осторожностью. В частности, под действием коротковолновых лучей, например, под действием солнечного света, поверхность эбонита, очень быстро окисляясь на воздухе, покрывается налетом сернистых кислот. В результате этого появляется значительная поверхностная электропроводность. Поэтому эбонитовые изоляторы должны иметь хорошо отполированную поверхность, которую необходимо периодически промывать спиртом. Чистый эбонит имеет удельное сопротивление в пределах от IO17 до IO18ом ■ см. Пробивное напряжение высокое. Однако диэлектрические потери так велики, что применение в высокочастотной технике исключается.
Механическая прочность эбонита достаточная. Он хорошо поддается механической обработке. Несмотря на хорошие изоляционные свойства, эбонит все более вытесняется новыми искусственными веществами, имеющими часто еще лучшие свойства.
в) Искусственные вещества.
Изоляционные материалы, отличающиеся исключительно хорошими электрическими и механическими свойствами, изготовляются в настоящее время промышленностью искусственных материалов.
1) Полистирол. Вероятно, самым совершенным исходным веществом для изоляторов из искусственных материалов является полистирол. Под принятым в практике названием тролитул подразумевается полистирол, изготовленный в форме пластин и стержней. Тонкая изолирующая полистироловая пленка известна под названием стирофлекс. Полистирол при применении его в высоковольтных устройствах и на высоких частотах обладает по сравнению с эбонитом существенными преимуществами. Его удельное сопротивление при 20° С достигает IO17–IO18. Помимо этого, он отличается высоким пробивным напряжением – до 500 кв/см. Небольшой коэффициент диэлектрических потерь – около 0,2 XXlO-3 при IO6гц – позволяет применять его также для высокочастотных работ. Тролитул отлично обрабатывается. Кроме того, он совершенно не впитывает влаги, так что его изоляционные свойства остаются исключительно хорошими и во влажной атмосфере. Так как по механической прочности он превосходит янтарь, то его можно считать полноценным заменителем янтаря.
2) Поливинилхлорид. Этот искусственный материал также обладает очень хорошими электрическими и механическими свойствами, хотя и уступает в этих отношениях полистиролу.
Под названием твердый миполам в продажу выпускается искусственный материал, который состоит из поливинилхлорида; он поступает в продажу в форме пластинок, круглых заготовок и трубок. Его удельное сопротивление при 20° С составляет IO1' ом · см и выше. Пробивное напряжение достигает 500 кв/см. Но коэффициент диэлектрических потерь большой, и это делает материал непригодным для применения в высокочастотных работах. Миполам очень хорошо поддается механической обработке и обладает высокой механической прочностью. Однако он поглощает небольшое количество влаги, что снижает его изоляционные качества.
Винидур является изолирующим материалом, электрические и механические свойства которого соответствуют свойствам миполама. Он также состоит из поливинилхлорида, поступает в продажу в форме пластин, стержней, труб н пленки.
3) Политетрафторэтилен. Это искусственное вещество, поступившее в продажу под названием тефлона лишь в последние годы, наряду с весьма хорошими электрическими и механическими свойствами обладает еще очень высокой теплостойкостью. Оно выдерживает без осложнений нагревание до примерно 400° С.
Его удельное сопротивление несколько ниже, чем у поливинилхлорида, а пробивное напряжение достигает также 500 кв/см. Диэлектрические потери даже на самых высоких частотах очень малы, так что в технике сверхвысоких частот тефлон является отличным изолирующим материалом. Тефлон очень хорошо поддается механической обработке, прочность его весьма велика.
4) Полиэтилен. Этот материал имеется в продаже в форме пластин и пленок двух сортов под торговыми названиями луполен N рН. Наряду с хорошими изолирующими свойствами луполен обладает высоким пробивным напряжением и очень малым коэффициентом диэлектрических потерь даже на самых высоких частотах.
Луполен хорошо обрабатывается. Другим его преимуществом является малое поглощение влаги, так что его изолирующие свойства сохраняются и во влажной атмосфере.
5) Ацетил целлюлоз а, нитроцеллюлоза, б е н з и л ц е л л ю л о з а. Пз этих органических соединений путем их переработки получается ряд хороших искусственных изоляторов, из которых в продаже имеется материал под названием тролит. Тролит изготовляется в форме пластинок, стержней и трубот; при хорошей механической прочности он очень хорошо обрабатывается. Величина удельного сопротивления ~1015ом-см. Пробивное напряжение достигает 450 кь/см. Однако диэлектрические потери так велики, что для высокочастотных работ тролит не применяется.
6) Плексиглас, или полиметилметакрилат, имеет удельное сопротивление порядка IOis. Его пробивное напряжение лежит между 400 и 450кв/см. Для высокочастотных работ он не применяется вследствие большого коэффициента диэлектрических потерь. Изготовляется в форме листов, круглого материала и труб. Отлично поддается механической обработке и обладает хорошей механической прочностью. Плексиглас заметно абсорбирует воду.
7) Продукты из феноловых и карбамидиы Xсмол. Изготовляемые па этих основах искусственные материалы применяются во всех тех случаях, когда не требуется особенно высоких изоляционных свойств. Чаще всего смолой пропитывают бумажные ленты, складывают их в несколько слоев и спрессовывают йод большим давлением. Такого типа изоляторы из твердой бумаги имеют удельное сопротинлепие от 1012 до 1014ом см. Их пробивное напряжение лежит между 200 и 350 кв/см, диэлектрические потери велики. Твердая бумага в виде листов и труб, обладающая хорошей механической прочностью и хорошо поддающаяся механической обработке, имеется в продаже. Одним из самых известных сортов твердой бумаги является пертииакс. On представляет собой твердую бумагу, пропитанную феноловой смолой и спрессованную.
Другим легко обрабатываемым материалом, изготавливаемым на основе карбамидных смол, является поллопас. Этот прессованный материал выпускается в виде пластин, труб и стержней. Его изолирующие свойства невысоки.
Очень хорошая изоляционная масса получается, если слюду, расщепленную на тонкие листочки, смешать с искусственной смолой в качестве связующего вещества и затем спрессовать в плотную массу. Изоляционный материал этого вида имеет удельное сопротивление около 1015см при хороших значениях пробивного напряжения и малых диэлектрических потерях. Он поступает в продажу под названием миканит в виде листов и труб, хорошо поддающихся механической обработке. Миканит обладает также и высокой теплостойкостью.