Диэлектрики длительное время сохраняющие поляризацию после устранения

Электретами называют диэлектрики, длительное время сохраняющие электризованное состояния после окончания внешнего воздействия, вызвавшего электризацию. Электреты являются формальными аналогами постоянных магнитов, создающих вокруг себя магнитное поле. Принципиальная возможность получения таких материалов была предсказана Фарадеем. Термин «электрет» был предложен Хевисайдом в 1896 году по аналогии с английским «magnet» – постоянный магнит, а первые электреты получены японским исследователем Егучи в 1922 году. Егучи охладил в сильном электрическом поле расплав карнаубского воска и канифоли. Электрическое поле сориентировало полярные молекулы, и после охлаждения материал остался в поляризованном состоянии. Для уточнения технологии такие материалы называют термоэлектретами.

Существуют и другие технологии получения электретов. Электроэлектреты получают при выдержке электретов в сильных полях при комнатной температуре. При этом электрическое поле вырывает электроны с одной поверхности материала и пересыщает ими другую.

Фотоэлектреты получают одновременным воздействием электрического поля и света. Облучение материала светом возбуждает атомы и снижает работу выхода электронов.

Короноэлектреты получают при воздействии на диэлектрик коронного разряда. В коронном разряде происходит насыщение одной поверхности диэлектрика ионами одного знака и насыщение противоположной поверхности ионами другого знака.

Радиоэлектреты получают воздействием пучками заряженных частиц высокой энергии.

Трибоэлектреты получают, воздействуя на них трением. Разрушение молекул при трении проводит к несимметричному расположению зарядов.

Получение электретов сводится, таким образом, к электризации диэлектрика, в результате которой образуются большие по значению и стабильные во времени заряды, поверхностные потенциалы, электрические поля. Решать эту задачу можно как путем получения «замороженной поляризации, так и путем получения высоких концентраций избыточных неравновесных, не скомпенсированных зарядов.

Сравнительную эффективность каждого из этих путей можно оценить на основе следующего приблизительного расчета. Пусть в качестве электризуемого диэлектрика выбран полярный полимер с плотностью (r) 10 3 кг/м 3 с молекулярной массой (m) 10 2 кг/моль. Тогда в единичном объеме содержится rN_A/m частиц, где N_A = 6´10 26 кмоль -1 – число Авогадро. Если принять, что электрический момент каждой частицы равен 10 -29 Кл´м и все частица ориентированы в направлении, перпендикулярном поверхности электрета, то поверхностная плотность зарядов составит 6 10-2 Кл´м -2 . Это значение превышает экспериментально наблюдаемые значения поверхностной плотности заряда примерно в 600 раз. Следовательно, для получения экспериментально наблюдаемых значений плотности электрических зарядов на поверхности достаточно сориентировать один диполь из 600.

Если считать, что поверхностная плотность зарядов создается не диполями, а заряженными частицами (е=1,6 10 -19 Кл), то для получения реально наблюдаемых значений плотности электрического заряда на поверхности электрета должно быть 6,25 10 -14 м -2 частиц. Всего на поверхности диэлектрика имеется rN_A/m 2/3 или 3,3 10 18 частиц. Следовательно, для получения экспериментально наблюдаемой плотности зарядов достаточно, чтобы из 5000 частиц одна была заряженной.

Из этого оценочного расчета видно, что целесообразнее получать электрет, вводя в диэлектрик заряженные частицы.

Важно отметить, что если бы величины поверхностной плотности зарядов определялись электрической прочностью материала диэлектриков, то запасенный заряд был бы существенно больше реально наблюдаемого. Ограничения на плотность зарядов накладывают электропроводность диэлектриков и перераспределение заряда по толщине со временем. У полярных диэлектриков – электропроводность выше, чем у неполярных. Это связано с тем, что молекулы полярных диэлектриков активно притягивают к себе ионы примесей, поэтому концентрация носителей заряда в полярных диэлектриках всегда выше, чем в неполярных. Поэтому, электроэлектреты, фотоэлектреты, короноэлектреты и радиоэлектреты, которые обычно получают из неполярных материалов, имеют большую стабильность во времени, чем термоэлектреты.

Электреты используются для создания электрических полей (электретные линзы для фокусировки электронов, электретные фильтры для очистки дымовых газов и др.) и для создания преобразователей механических перемещений в электрические (электретные микрофоны, электретные клавиши и др.). Кроме того, электреты используют в электрофотографии, в дозиметрах, в датчиках вибраций. Имеются сведения о применении электретов в головках звукоснимателей и в маломощных реле.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Как то на паре, один преподаватель сказал, когда лекция заканчивалась – это был конец пары: "Что-то тут концом пахнет". 8430 – | 8044 – или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

1. Электрическим током называют:
а) графическое изображение элементов
б) упорядоченное движение заряженных частиц в проводнике +
в) беспорядочное движение частиц вещества

2. Какое название носит устройство, которое состоит из двух проводников любых форм, разделенных диэлектриком:
а) конденсатор +
б) источник
в) резисторы

3. Закон Джоуля – Ленца:
а) определяет зависимость между ЭДС источника питания, с внутренним сопротивлением
б) работа производимая источникам, равна произведению ЭДС источника на заряд, переносимый в цепи
в) количество теплоты, выделяющейся в проводнике при прохождении по нему электрического тока, равно произведению квадрата силы тока на сопротивление проводника и время прохождения тока через проводник +

4. Необходимо определить сопротивление нити электрической лампы мощностью 100 Вт, если лампа рассчитана на напряжение 220 В:
а) 488 Ом +
б) 625 Ом
в) 523 Ом

5. Назовите физическую величину, которая характеризует быстроту совершения работы:
а) напряжение
б) сопротивление
в) мощность +

6. Сила тока в электрической цепи 2 А при напряжении на его концах 5 В. Найдите сопротивление проводника:
а) 4 Ом
б) 2,5 Ом +
в) 10 Ом

7. Диэлектрики, длительное время сохраняющие поляризацию после устранения внешнего электрического поля:
а) пьезоэлектрический эффект
б) сегнетоэлектрики
в) электреты +

8. Какое название носят вещества, которые почти не проводят электрический ток:
а) диэлектрики +
б) сегнетоэлектрики
в) электреты

9. Наименьший отрицательный заряд имеют именно эти частицы:
а) протон
б) электрон +
в) нейтрон

10. Что такое участок цепи:
а) замкнутая часть цепи
б) графическое изображение элементов
в) часть цепи между двумя точками +

11. Что преобразует энергию топлива в электрическую энергию:
а) гидроэлектростанции
б) тепловые электростанции +
в) гетроэлектростанции

12. Для регулирования в цепи чего применяют реостат:
а) сопротивления
б) мощности
в) напряжения и силы тока +

13. Как называется устройство, состоящее из катушки и железного сердечника внутри ее:
а) электромагнит +
б) батарея
в) аккумулятор

14. Что такое диполь:
а) абсолютная диэлектрическая проницаемость вакуума
б) два разноименных электрических заряда, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга +
в) выстраивание диполей вдоль силовых линий электрического поля

15. Как называется часть генератора, которая вращается:
а) ротор +
б) статор
в) катушка

16. В цепь с напряжением 250 В включили последовательно две лампы, рассчитанные на это же напряжение. Одна лампа мощностью 500 Вт, а другая мощностью 25 Вт. Необходимо определить сопротивление цепи:
а) 2045 Ом
б) 2625 Ом +
в) 238 Ом

17. Трансформатором тока называют:
а) трансформатор, первичная обмотка которого электрически не связана со вторичными обмотками
б) трансформатор, питающийся от источника напряжения
в) трансформатор, питающийся от источника тока +

18. Магнитный поток Ф является величиной:
а) механической
б) векторной +
в) скалярной

19. Как называется совокупность витков, образующих электрическую цепь, в которой суммируются ЭДС, наведённые в витках:
а) плоская магнитная система
б) изоляция
в) обмотка +

20. Электрической цепью называют:
а) совокупность устройств, предназначенных для прохождения электрического тока +
б) устройство для измерения ЭДС
в) упорядоченное движение заряженных частиц в проводнике

21. Кто впервые глубоко и тщательно изучил явления в электрических цепях:
а) Фарадей
б) Максвелл
в) Георг Ом +

22. Как называется часть цепи между двумя точками:
а) ветвь
б) участок цепи +
в) контур

23. Сила тока в проводнике:
а) прямо пропорционально напряжению на концах проводника +
б) обратно пропорционально напряжению на концах проводника
в) обратно пропорционально напряжению на концах проводника и его сопротивлению

24. Какую энергию потребляет из сети электрическая лампа за 2 часа, если ее сопротивление 440 Ом, а напряжение сети 220 В:
а) 240 Вт/ч
б) 220 Вт/ч +
в) 340 Вт/ч

25. Потенциал точки это:
а) разность потенциалов двух точек электрического поля
б) абсолютная диэлектрическая проницаемость вакуума
в) называют работу, по перемещению единичного заряда из точки поля в бесконечность +

26. Носители заряда:
а) электроны
б) отрицательные ионы
в) положительные ионы
г) все из перечисленного +

27. Где используется тепловое действие электрического тока:
а) в электроутюгах +
б) в электродвигателях
в) в генераторах

28. Источник электроэнергии, который выдает переменный ток:
а) гальваническая батарейка
б) аккумулятор
в) сеть 220 +

29. Как соединены устройства потребления электрической энергии в квартире:
а) последовательно
б) параллельно +
в) и так, и так

30. При измерении силы тока амперметр включают в цепь:
а) последовательно с тем прибором, силу тока в котором измеряют +
б) параллельно с источником тока
в) параллельно с тем прибором, силу тока в котором измеряют

Проводники и диэлектрики в электростатическом поле.

1.Действие электростатического поля на свободные q проводника

Электрическое поле внутри проводника равно нулю.

Весь статический заряд проводника сосредоточен на его поверхности.

1. Экранирование (электростатическая защита, М. Фарадей, 1837)

2. Электростатическая индукция;

3. Стекание q (электрический ветер) — громоотвод.

Поляризация — смещение положительных и отрицательных связанных зарядов диэлектрика в противоположные стороны.

а) Неполярные («мягкие») Деформационная (электронная) поляризация.

б) Полярные («жесткие»). Ориентационная поляризация.

Ионная поляризация (в чистом виде не наблюдается).

Диполь с ионной связью. При Е_о==0 расположение диполей хаотично и Е’=0.

,

где ε – диэлектрическая проницаемость, показывающая во сколько раз ослаблено электрическое поле в среде по сравнению с вакуумом. Характеристика вещества. Табличная величина.

Электреты – диэлектрики, длительное время сохраняющие поляризацию после устранения внешнего электрического поля (электрический аналог постоянного магнита). Применяются в микрофонах и телефонах. Стекло, эбонит. Полимеры.

Сегнетоэлектрики – диэлектрики, обладающие очень большой диэлектрической проницаемостью (>10000).

Пьезоэлектрический эффект – возникновение поляризационных зарядов при деформации кристалла и наоборот. Открыт в 1880 г. Ж. и П. Кюри. Применяется в микрофонах, телефонах, для измерения давления и механического напряжения, гидролокаторах, электропроигрывателях и т.п.