|
|
|
| Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии | |
Стартовая страница |
О системе |
Технические требования |
Синтез |
Обучающий модуль |
Справка по системе |
Контакты |
 | Трибоэлектричество |
 | |
Анимация
Описание
Трибоэлектричество, возникновение электрических зарядов при трении. При трении двух химически одинаковых тел положительные заряды получает более плотное из них. Металлы при трении о диэлектрик электризуются как положительно, так и отрицательно. При трении двух диэлектриков положительно заряжается диэлектрик с большей диэлектрической проницаемостью e. Вещества можно расположить в трибоэлектрические ряды, в которых предыдущее тело электризуется положительно, а последующее - отрицательно (ряд Фарадея: (+) мех, фланель, слоновая кость, перья, горный хрусталь, флинтглас, бумажная ткань, шелк, дерево, металлы, сера (-)). Для диэлектриков, расположенных в трибоэлектрический ряд, наблюдается убывание твердости (ряд Гезехуса: (+) алмаз (твердость 10), топаз (8), горный хрусталь (7), гладкое стекло (5), слюда (3), кальцит (3), сера (2), воск (1) (-)); для металлов характерно возрастание твердости. У жидких диэлектриков положительный заряд приобретает вещество с большей e или большим поверхностным натяжением.
Электризация трущихся тел тем больше, чем больше их поверхность. Пыль, скользящая по поверхности тела, из которого она образовалась (мрамор, стекло, снежная пыль), электризуется отрицательно. При просеивании порошков через сито они заряжаются.
Трибоэлектричество у твердых тел объясняется переходом носителей заряда от одного тела к другому. В металлах и полупроводниках трибоэлектричество обусловлено переходом электронов от вещества с меньшей работой выхода Ф к веществу с большей Ф. При контакте металла с диэлектриком трибоэлектричество возникает за счет перехода электронов из металла в диэлектрик. При трении двух диэлектриков трибоэлектричество обусловлено диффузией электронов и ионов. Существенную роль может играть также разное нагревание тел при трении, что вызывает переход носителей с локальных неоднородностей более нагретой поверхности ("истинное" трибоэлектричество). Причиной трибоэлектричества может служить также механическое удаление отдельных участков поверхности пироэлектриков или пьезоэлектриков.
Трибоэлектричество жидкостей связано с появлением двойных электрических слоев на поверхности раздела двух жидких сред или на границах жидкость - твердое тело. При трении жидкостей о металлы в процессах течения или разбрызгивания при ударе трибоэлектричество возникает за счет разделения зарядов на границе металл - жидкость. Электризация при трении двух жидких диэлектриков - следствие существования двойных электрических слоев на поверхности раздела жидкостей с разными e. Жидкость с большей e заряжается положительно, а с меньшей e - отрицательно (правило Коэна). Разрушением двойных электрических слоев на границе жидкость - газ объясняется трибоэлектричество при разбрызгивании жидкостей вследствие удара о поверхность твердого диэлектрика или о поверхность жидкости (электризация в водопадах). Трибоэлектричество приводит к нежелательному накоплению электрических зарядов в диэлектриках (например, в синтетической ткани).
Ключевые слова
Разделы наук
Применение эффекта
Трибоэлектричество применяется при исследовании энергетического спектра электронных ловушек в твердых телах, а также минералогии для исследования центров люминесценции, минералов, определения возраста пород и условий их образования.
Реализации эффекта
Техническая реализация эффекта
Вариант 1. Возникновение зарядов при трении скольжения плоских поверхностей химически одинаковых элементов. Схема соответствующего опыта изображена на рис. 1. Брусок более легкого вещества перемещается поступательно по поверхности более тяжелого с трением. В результате легкое вещество приобретает отрицательный заряд, а более тяжелое - положительный
Разделение зарядов при трении плоских поверхностей
Рис. 1
Обозначения:
1 - неподвижный элемент пары трения;
2 - подвижный элемент пары трения;
r1 - плотность элемента 1;
r2 - плотность элемента 2;
V - скорость относительного скольжения;
Р- давление прижатия элемента 2 к элементу 1;
"-" и "+" - символы положительных и отрицательных зарядов.
Вариант 2. Возникновение зарядов при трении скольжения цилиндрических поверхностей химически одинаковых элементов. Схема соответствующего опыта изображена на рис. 2. Цилиндр из более легкого вещества вращается в циллиндрической впадине более тяжелого с трением. В результате легкое вещество приобретает отрицательный заряд, а более тяжелое - положительный.
Разделение зарядов при трении цилиндров
Рис. 2
Обозначения:
1 - неподвижный элемент пары трения;
2 - подвижный элемент пары трения;
r1 - плотность элемента 1;
r2 - плотность элемента 2;
w - относительная угловая скорость вращения;
"-" и "+" - символы положительных и отрицательных зарядов.
Литература
1. Физический энциклопедический словарь.- М.: Советская энциклопедия, 1983.
2. Поль Р. В. Учение об электричестве.- Физматгиз, 1962.
| Стартовая страница О системе Технические требования Синтез Обучающий модуль Справка по системе Контакты | |
 |
|
| Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина | |
