Azərbaycanca AzərbaycancaБеларускі БеларускіDansk DanskDeutsch DeutschEspañola EspañolaFrançais FrançaisIndonesia IndonesiaItaliana Italiana日本語 日本語Қазақ ҚазақLietuvos LietuvosNederlands NederlandsPortuguês PortuguêsРусский Русскийසිංහල සිංහලแบบไทย แบบไทยTürkçe TürkçeУкраїнська Українська中國人 中國人United State United StateAfrikaans Afrikaans
Підтримка
www.wikidata.uk-ua.nina.az

Електрети англ electret контамінація з electr від electricity та et від magnet аморфні речовини здатні впродовж тривалог

Електрети

Електрети

Електрети (англ. electret, контамінація з electr- від «electricity» та -et від «magnet») — аморфні речовини, здатні впродовж тривалого часу втримувати наведену поляризацію. Складаються з полярних молекул, наприклад, суміші воску й смоли. Якщо розплавити таку суміш і помістити її в дуже сильне електричне поле, а потім дати затверднути в такому стані, поляризація зберігатиметься протягом днів. Проте з часом повільні процеси релаксації призведуть до хаотизації орієнтації полярних молекул, і електричний момент поволі зникне.

Електричний аналог магніту, що довго зберігає наведений макроскопічний електричний момент (поляризовані електричні заряди) після зняття зовнішнього електричного поля або іншого чинника (освітлення або опромінення, тиску), які викликали поляризацію в речовині.

Застосовуються як джерела сталого електричного поля в деяких мікрофонах, фільтрах повітря, вібродатчиках, детекторах іонізувального випромінювання тощо.

Опис

Електрет — діелектричний матеріал, який має квазісталий електричний заряд або дипольну поляризацію. Створює внутрішні та зовнішні електричні поля та є електростатичним еквівалентом постійного магніту.

Хоча Олівер Гевісайд увів цей термін 1885 року, матеріали з електретними властивостями були відомі науці та вивчалися ще від початку 1700-х років. Одним із прикладів є електрофор, пристрій, що складається з пластини з електретними властивостями та окремої металевої пластини. Спочатку електрофор винайшов Юган Карл Вільке у Швеції і перевинайшов Алессандро Вольта в Італії.

Назва підкреслює аналогію з утворенням магніту завдяки вирівнюванню магнітних доменів у шматку заліза. Перші електрети виготовляли, спочатку розплавивши відповідний діелектричний матеріал, наприклад, полімер або віск, який містить полярні молекули, а потім давши йому затвердіти в потужному електростатичному полі. Полярні молекули діелектрика вирівнюються за напрямком електростатичного поля, утворюючи дипольний електрет зі сталим електростатичним зміщенням. Сучасні електрети зазвичай виготовляють, уводячи в діелектрик із високими ізоляційними властивостями надлишкові заряди, наприклад, за допомогою електронного променя, коронного розряду, інжекції з електронної гармати, електричного пробою через зазор або діелектричного бар'єру.

Подібність до магнітів

Електрети, як і магніти, є диполями. Ще одна подібність — радіальні поля: вони створюють навколо себе електростатичне поле (на відміну від магнітного поля). Коли магніт і електрет розташовані поруч, відбувається дещо незвичайне явище: у нерухомому стані вони не взаємодіють, однак, коли електрет переміщується відносно магнітного полюса, відчувається сила, яка діє перпендикулярно до магнітного поля, штовхаючи електрет уздовж траєкторії, перпендикулярної до напрямку «поштовху», як це відбувалося б із іншим магнітом.

Подібність із конденсаторами

Існує подібність між електретом і шаром діелектрика, що використовується в конденсаторах; різниця полягає в тому, що діелектрики в конденсаторах мають індуковану поляризацію, яка є лише тимчасовою, залежно від потенціалу, прикладеного до діелектрика, тоді як діелектрики з електретними властивостями демонструють також квазісталу наявність заряду або дипольну поляризацію. Деякі матеріали також є сегнетоелектриками (тобто реагують на зовнішні поля гістерезисом поляризації). Сегнетоелектрики можуть постійно зберігати поляризацію, оскільки перебувають у термодинамічній рівновазі, тому їх використовують у сегнетоелектричних конденсаторах. Хоча електрети перебувають лише в метастабільному стані, за умови виготовлення з матеріалів із дуже низьким витоком вони можуть зберігати надлишковий заряд або поляризацію протягом багатьох років. Електретний мікрофон — тип (конденсаторного мікрофона), який усуває потребу в напрузі поляризації від джерела живлення завдяки використанню постійно зарядженого матеріалу.

Види електретів

Є два види електретів:

  • Електрети реального заряду, які містять надлишковий заряд одного або обох знаків:
  • Орієнтовані дипольні електрети містять орієнтовані диполі. Один із варіантів — сегнетоелектричні матеріали.

Електрети з комірками просторового заряду[] зі внутрішніми біполярними зарядами в порожнинах утворюють новий клас електретних матеріалів, які імітують сегнетоелектрики, тому вони відомі як . Сегнетоелектрети мають сильні п'єзоелектричні властивості, порівнянні з керамічними п'єзоелектричними матеріалами. Деякі діелектрики здатні демонструвати обидві властивості.

Матеріали

Електретні матеріали досить поширені в природі. Наприклад, кварц та інші форми діоксиду кремнію є природними електретами. Сьогодні більшість електретів виготовляють із синтетичних полімерів, наприклад, фторопластів, поліпропілену, поліетилентерефталату (ПЕТ) тощо. Квазісталі внутрішні або зовнішні електричні поля, створені електретами, мають широке застосування.

Виробництво

Об'ємні електрети можна отримати нагріванням або плавленням матеріалу, а потім охолодженням його в сильному електричному полі. Електричне поле змінює положення носіїв заряду або вирівнює диполі всередині матеріалу. Коли матеріал охолоджується, затвердіння «заморожує» диполі на місці. Зазвичай для електретів використовують віск, полімери або смоли. Один із найдавніших рецептів включає 45 % карнаубського воску, 45 % білої каніфолі та 10 % білого бджолиного воску, розплавлених, змішаних і залишених охолоджуватися в статичному електричному полі з напруженістю кілька кВ/см. Термодіелектричний ефект, пов'язаний із цим процесом, уперше описав бразильський дослідник .

Електрет також можна виготовити, вбудовуючи надлишковий від'ємний заряд усередину діелектрика за допомогою прискорювача частинок або наносячи[] заряд на поверхню чи поблизу неї за допомогою високовольтних коронних розрядів)процес називається коронним заряджанням). Надлишковий заряд в електреті спадає експоненціально. Стала розпаду є функцією відносної діелектричної проникності матеріалу та його об'ємного питомого опору. Матеріали з надзвичайно високим питомим опором, такі як політетрафторетилен, можуть зберігати надлишковий заряд протягом багатьох сотень років[]. Більшість комерційно вироблених електретів засновані тонких плівках із фторопластів (наприклад, аморфний тефлон).

Патенти

  • Ноулін, Томас Е. і Курт Р. Рашке, U.S. Patent 4 291 245, «Процес виготовлення полімерних електретів»

Див. також

Джерела

Література

  • Jefimenko, Oleg D. (2011). Electrostatic Motors: Their History, Types, and Principles of Operation (вид. 1st New Revised). Integrity Research Institute. ISBN .
  • Jefimenko, Oleg D.; Walker, David K. (1980). Electrets. . 18 (9): 651—659. Bibcode:1980PhTea..18..651J. doi:10.1119/1.2340651.
  • Walker, David K.; Jefimenko, Oleg D. (1973). Volume charge distribution in carnauba wax electrets. Journal of Applied Physics. 44 (8): 3459. Bibcode:1973JAP....44.3459W. doi:10.1063/1.1662785.
  • Adams, Charles K. (1987). Nature's Electricity. . ISBN .
  • Gross, Bernhard (1964). Charge storage in solid dielectrics; a bibliographical review on the electret and related effects. Elsevier.
  • Barker, R.H. (1962). Electrets. Journal of the IEE. 8 (93): 413—416. doi:10.1049/jiee-3.1962.0241.A discussion on polarization, thermoelectrets, photoelectrets and applications
  • Sessler, Gerhard M., ред. (1998). Electrets (вид. 3rd). Laplacian Press. ISBN .

Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет

Elektreti angl electret kontaminaciya z electr vid electricity ta et vid magnet amorfni rechovini zdatni vprodovzh trivalogo chasu vtrimuvati navedenu polyarizaciyu Skladayutsya z polyarnih molekul napriklad sumishi vosku j smoli Yaksho rozplaviti taku sumish i pomistiti yiyi v duzhe silne elektrichne pole a potim dati zatverdnuti v takomu stani polyarizaciya zberigatimetsya protyagom dniv Prote z chasom povilni procesi relaksaciyi prizvedut do haotizaciyi oriyentaciyi polyarnih molekul i elektrichnij moment povoli znikne Elektrichnij analog magnitu sho dovgo zberigaye navedenij makroskopichnij elektrichnij moment polyarizovani elektrichni zaryadi pislya znyattya zovnishnogo elektrichnogo polya abo inshogo chinnika osvitlennya abo oprominennya tisku yaki viklikali polyarizaciyu v rechovini Zastosovuyutsya yak dzherela stalogo elektrichnogo polya v deyakih mikrofonah filtrah povitrya vibrodatchikah detektorah ionizuvalnogo viprominyuvannya tosho OpisElektret dielektrichnij material yakij maye kvazistalij elektrichnij zaryad abo dipolnu polyarizaciyu Stvoryuye vnutrishni ta zovnishni elektrichni polya ta ye elektrostatichnim ekvivalentom postijnogo magnitu Hocha Oliver Gevisajd uviv cej termin 1885 roku materiali z elektretnimi vlastivostyami buli vidomi nauci ta vivchalisya she vid pochatku 1700 h rokiv Odnim iz prikladiv ye elektrofor pristrij sho skladayetsya z plastini z elektretnimi vlastivostyami ta okremoyi metalevoyi plastini Spochatku elektrofor vinajshov Yugan Karl Vilke u Shveciyi i perevinajshov Alessandro Volta v Italiyi Nazva pidkreslyuye analogiyu z utvorennyam magnitu zavdyaki virivnyuvannyu magnitnih domeniv u shmatku zaliza Pershi elektreti vigotovlyali spochatku rozplavivshi vidpovidnij dielektrichnij material napriklad polimer abo visk yakij mistit polyarni molekuli a potim davshi jomu zatverditi v potuzhnomu elektrostatichnomu poli Polyarni molekuli dielektrika virivnyuyutsya za napryamkom elektrostatichnogo polya utvoryuyuchi dipolnij elektret zi stalim elektrostatichnim zmishennyam Suchasni elektreti zazvichaj vigotovlyayut uvodyachi v dielektrik iz visokimi izolyacijnimi vlastivostyami nadlishkovi zaryadi napriklad za dopomogoyu elektronnogo promenya koronnogo rozryadu inzhekciyi z elektronnoyi garmati elektrichnogo proboyu cherez zazor abo dielektrichnogo bar yeru Podibnist do magnitivElektreti yak i magniti ye dipolyami She odna podibnist radialni polya voni stvoryuyut navkolo sebe elektrostatichne pole na vidminu vid magnitnogo polya Koli magnit i elektret roztashovani poruch vidbuvayetsya desho nezvichajne yavishe u neruhomomu stani voni ne vzayemodiyut odnak koli elektret peremishuyetsya vidnosno magnitnogo polyusa vidchuvayetsya sila yaka diye perpendikulyarno do magnitnogo polya shtovhayuchi elektret uzdovzh trayektoriyi perpendikulyarnoyi do napryamku poshtovhu yak ce vidbuvalosya b iz inshim magnitom Podibnist iz kondensatoramiIsnuye podibnist mizh elektretom i sharom dielektrika sho vikoristovuyetsya v kondensatorah riznicya polyagaye v tomu sho dielektriki v kondensatorah mayut indukovanu polyarizaciyu yaka ye lishe timchasovoyu zalezhno vid potencialu prikladenogo do dielektrika todi yak dielektriki z elektretnimi vlastivostyami demonstruyut takozh kvazistalu nayavnist zaryadu abo dipolnu polyarizaciyu Deyaki materiali takozh ye segnetoelektrikami tobto reaguyut na zovnishni polya gisterezisom polyarizaciyi Segnetoelektriki mozhut postijno zberigati polyarizaciyu oskilki perebuvayut u termodinamichnij rivnovazi tomu yih vikoristovuyut u segnetoelektrichnih kondensatorah Hocha elektreti perebuvayut lishe v metastabilnomu stani za umovi vigotovlennya z materialiv iz duzhe nizkim vitokom voni mozhut zberigati nadlishkovij zaryad abo polyarizaciyu protyagom bagatoh rokiv Elektretnij mikrofon tip kondensatornogo mikrofona yakij usuvaye potrebu v napruzi polyarizaciyi vid dzherela zhivlennya zavdyaki vikoristannyu postijno zaryadzhenogo materialu Vidi elektretivYe dva vidi elektretiv Elektreti realnogo zaryadu yaki mistyat nadlishkovij zaryad odnogo abo oboh znakiv na poverhni dielektrika poverhnevij zaryad v ob yemi dielektrika prostorovij zaryad Oriyentovani dipolni elektreti mistyat oriyentovani dipoli Odin iz variantiv segnetoelektrichni materiali Elektreti z komirkami prostorovogo zaryadu utochniti zi vnutrishnimi bipolyarnimi zaryadami v porozhninah utvoryuyut novij klas elektretnih materialiv yaki imituyut segnetoelektriki tomu voni vidomi yak Segnetoelektreti mayut silni p yezoelektrichni vlastivosti porivnyanni z keramichnimi p yezoelektrichnimi materialami Deyaki dielektriki zdatni demonstruvati obidvi vlastivosti MaterialiElektretni materiali dosit poshireni v prirodi Napriklad kvarc ta inshi formi dioksidu kremniyu ye prirodnimi elektretami Sogodni bilshist elektretiv vigotovlyayut iz sintetichnih polimeriv napriklad ftoroplastiv polipropilenu polietilentereftalatu PET tosho Kvazistali vnutrishni abo zovnishni elektrichni polya stvoreni elektretami mayut shiroke zastosuvannya VirobnictvoOb yemni elektreti mozhna otrimati nagrivannyam abo plavlennyam materialu a potim oholodzhennyam jogo v silnomu elektrichnomu poli Elektrichne pole zminyuye polozhennya nosiyiv zaryadu abo virivnyuye dipoli vseredini materialu Koli material oholodzhuyetsya zatverdinnya zamorozhuye dipoli na misci Zazvichaj dlya elektretiv vikoristovuyut visk polimeri abo smoli Odin iz najdavnishih receptiv vklyuchaye 45 karnaubskogo vosku 45 biloyi kanifoli ta 10 bilogo bdzholinogo vosku rozplavlenih zmishanih i zalishenih oholodzhuvatisya v statichnomu elektrichnomu poli z napruzhenistyu kilka kV sm Termodielektrichnij efekt pov yazanij iz cim procesom upershe opisav brazilskij doslidnik Elektret takozh mozhna vigotoviti vbudovuyuchi nadlishkovij vid yemnij zaryad useredinu dielektrika za dopomogoyu priskoryuvacha chastinok abo nanosyachi utochniti zaryad na poverhnyu chi poblizu neyi za dopomogoyu visokovoltnih koronnih rozryadiv proces nazivayetsya koronnim zaryadzhannyam Nadlishkovij zaryad v elektreti spadaye eksponencialno Stala rozpadu ye funkciyeyu vidnosnoyi dielektrichnoyi proniknosti materialu ta jogo ob yemnogo pitomogo oporu Materiali z nadzvichajno visokim pitomim oporom taki yak politetraftoretilen mozhut zberigati nadlishkovij zaryad protyagom bagatoh soten rokiv dzherelo Bilshist komercijno viroblenih elektretiv zasnovani tonkih plivkah iz ftoroplastiv napriklad amorfnij teflon PatentiNoulin Tomas E i Kurt R Rashke U S Patent 4 291 245 Proces vigotovlennya polimernih elektretiv Div takozhElektretnij mikrofon Elektrorushijna sila Koronnij rozryad Oliver Gevisajd SegnetoelektrikiDzherelaVakulenko M O Tlumachnij slovnik iz fiziki 6644 statti M O Vakulenko O V Vakulenko K Vidavnicho poligrafichnij centr Kiyivskij universitet 2008 767 s Glosarij terminiv z himiyi uklad J Opejda O Shvajka In t fiziko organichnoyi himiyi ta vuglehimiyi im L M Litvinenka NAN Ukrayini Doneckij nacionalnij universitet Don Veber 2008 738 s ISBN 978 966 335 206 0 LiteraturaJefimenko Oleg D 2011 Electrostatic Motors Their History Types and Principles of Operation vid 1st New Revised Integrity Research Institute ISBN 978 1935023470 Jefimenko Oleg D Walker David K 1980 Electrets 18 9 651 659 Bibcode 1980PhTea 18 651J doi 10 1119 1 2340651 Walker David K Jefimenko Oleg D 1973 Volume charge distribution in carnauba wax electrets Journal of Applied Physics 44 8 3459 Bibcode 1973JAP 44 3459W doi 10 1063 1 1662785 Adams Charles K 1987 Nature s Electricity ISBN 978 0 8306 2769 1 Gross Bernhard 1964 Charge storage in solid dielectrics a bibliographical review on the electret and related effects Elsevier Barker R H 1962 Electrets Journal of the IEE 8 93 413 416 doi 10 1049 jiee 3 1962 0241 A discussion on polarization thermoelectrets photoelectrets and applications Sessler Gerhard M red 1998 Electrets vid 3rd Laplacian Press ISBN 978 1 885540 07 2

Дата публікації:
Топ