Задания на 3 семестр / Физико-технические эффекты_ФТЭ / ФТЭ

Электреты

Входы: нет.

Выходы: электрическое поле.

Графическая иллюстрация:

Рис. 2.45. Диэлектрики и электреты. а) - электрические диполи диэлектрика в отсутствие внешнего электрического поля б) - электрические диполи электрета в отсутствие внешнего

электрического поля

Сущность:

Электреты - диэлектрики, способные длительное время находиться в наэлектризованном состоянии (Рис.2.45) после снятия внешнего воздействия, вызвавшего поляризацию, и образовывать вокруг себя электрическое поле; электрические аналоги постоянных магнитов. В качестве электрета используют монокристаллические (корунд, сера) и поликристаллические (фарфор, керамика, стекла и др.) диэлектрики, полимеры , а также воски (пчелиный и карнаубский) и природные смолы. Стабильные электреты получают, нагревая, а затем охлаждая диэлектрик в сильном электрическом поле (термоэлектреты), освещая в сильном электрическом поле (фотоэлектреты), радиоактивным облучением (радиоэлектреты), поляризацией в сильном электрич. поле без нагревания (эдектроэлектреты) или в магнитном поле (магнетоэлектреты), при застывании органических растворов в электрическом поле (криоэлектреты), механической деформацией полимеров (механоэлектреты), трением (трибоэлектреты), действием поля коронного разряда (короноэлектреты).

Математическое описание:

Пусть вещество состоит из одинаковых молекул, каждая из которых обладает электрическим дипольным моментом. Модуль дипольного момента одинаков для всех молекул, а направление - у каждого момента свое. Если в единице объема вещества содержится n молекул, то суммарный дипольный момент вещества P:

P = n<p>, где

p - средний дипольный момент молекулы вещества.

Для большинства веществ в отсутствие внешнего электрического поля p=0, для "электретов" p≠ 0.

Во внешнем электрическом поле, как правило, p≠0. При этом имеют место два механизма поляризации вещества. У диэлектриков из неполярных молекул под действием внешнего электрического поля положительные заряды молекулы смещаются "по полю E", а отрицательные - "против поля E", и возникает электрический диполь, направленный по силовой линии векторного поля E. У диэлектриков из полярных молекул электрический момент отдельной молекулы стремится развернуться вдоль силовой линии векторного поля , E тем самым нарушается хаотическое распределение дипольных моментов молекул, которое существовало в отсутствие внешнего поля и приводило к отсутствию поляризации среды.

Применение:

Электреты применяют как источники постоянного электрического поля (электретные микрофоны и телефоны, вибродатчики, генераторы слабых переменных сигналов, электрометры, электростатические вольтметры и другие), а также как чувствительные датчики в дозиметрах, устройствах электрической памяти; для изготовления барометров, гигрометров и газовых фильтров, пьезодатчиков и других. Фотоэлектреты используют в электрофотографии.

Содержание