Что лежит в основе трибоэлектрического эффекта?
Конечно, в школе я читал, что в материалах из-за трения (точнее после разделения материалов после плотного контакта), возникают электрические заряды. Наверняка, в быту, все видели проявление этого эффекта (вы снимаете свитер и длинная искра бъет вас в нос), однако на вопрос ребенка - откуда берутся электроны в одном предмете (и "дырки" в другом) в столь значительном количестве, чтобы создать разряд в воздухе при снимании через голову шерстяной одежды (длиной иногда более 20 см), а это на минуточку, означает еще и разницу потенциалов более 20 Кэв - я не смог.
Утверждение, что механической энергии трения достаточно, чтобы сорвать электроны с внешней орбиты атомов… как-то не кажется мне правдоподобным.
Заглянул в вики - оказывается … "Всеобъемлющая теория электризации пока не построена, как правило Коэна, так и сам трибоэлектрический ряд являются эмпирическими закономерностями".
Хотел спросить квалифицированных физиков - как далеко человечество продвинулись в этом вопросе со времен древнегреческого Фалеса, наблюдавшего за янтарными палочками?
Утверждение, что механической энергии трения достаточно, чтобы сорвать электроны с внешней орбиты атомов… как-то не кажется мне правдоподобным.
Заглянул в вики - оказывается … "Всеобъемлющая теория электризации пока не построена, как правило Коэна, так и сам трибоэлектрический ряд являются эмпирическими закономерностями".
Хотел спросить квалифицированных физиков - как далеко человечество продвинулись в этом вопросе со времен древнегреческого Фалеса, наблюдавшего за янтарными палочками?
ФизикаНаука+3
Виктор ГусевФизика
· 5,7 K
Инженер-физик, занимаюсь электроникой, социологией, садоводством, инженерными сетями, мат... · 23 нояб 2022
Действительно, этот интереснейший эффект, лежащий в пределах бытовой доступности. Но, совершенно точно, этот эффект не получил внятного физического объяснения.
Я, также как и автор вопроса, никогда не встречал результатов исследований, как и какого-либо построения моделей явления.
Моё мнение:
Явление полностью основанно на микро-пьезо эффекте с переносом заряда на противоположно или менее заряженный при пьезо поляризации материал. Эффект механический, материалы в статике не имеют выраженной поляризации. При сдавливании - поляризация появляется, но не проявляется из-за локального противостояния заряженных поверхностных структур. При сдвиге поверхностей релаксация зарядов и обратныйперенос не успевает происходить при снятии нагрузок с трущихся выступов поверхностей, также мощность воздействия увеличивается относительно сдавливаемых поверхностей, за счет динамических, т.е. ударных нагрузок между микровыступами.
Дополнительно нужно отметить, что видимое искрообразование происходит между тыльными частями трущихся поверхностей, то есть за счёт инверсных зарядов, а не зарядов формируемых в зонах трения.
К сожалению я никогда не экспериментировал в этой области физики настоящим образом, но всегда считал эту тему интересной.
Из-за того, что механическое ударное воздействие переходит в электрическую энергию с достаточно высоким КПД, нас ожидают открытия новых трущихся пар, которые могут привести к созданию новых технических изделий, использующих этот эффект.
Этот эффект настолько элементарный, что нет смысла выдвигать новые модели и проводить новые эксперименты.
Например... Читать дальше
Инженер-физик, занимаюсь электроникой, социологией, садоводством, инженерными сетями, мат... · 14 дек 2022
Ещё раз попытаюсь пояснить.
Никакие электрохимические потенциалы, никакие энергии ионизации, никакие магитные поля не могут выдать такие напряжённости поля, как это происходит при трибоэфекте.
Каждый из вас наверняка пользовался пьезозажигалкой. Но ведь в ней генерация высоких напряжений никого не удивляет!
Ведь в зажигалке всё "просто": удар по кристаллу порождает элек... Читать далее
Посмотрите ответ @Дмитрий Головин:
… разность потенциалов в этот момент может составлять величину порядка этой... Читать дальше
Пенсионер, электрохимик, доцент кафедры физики, к.т.н., немножко электронщик, фотошопер... · 9 дек 2022
А разве кто-то утверждает, что для электризации трением надо сообщить электрону энергию ионизации? Есть еще "сродство к электрону" - энергия, выделяющаяся или поглощающаяся при присоединении электрона к атому, молекуле или группе молекул.
То есть чтобы посчитать затраты энергии на перенос электрона от одного вещества к другому, надо посчитать сколько энергии надо... Читать далее
1 эксперт не согласен
Oleg Apartsev
10 декабря 2022возражает
Остаётся нераскрытым один вопрос: почему из металов, где очень слабо связанные электроны, заряды не прилипают к диэлектрикам?
Не во всех веществах все электроны прочно связаны с атомами. Именно наличие большого количества свободных электронов обеспечивает электропроводность металлов.
Если привести в соприкосновение два вещества с принципиально различным количеством свободных электронов, то некоторое количество электронов из одного вещества перейдут в другое. Таким образом первое станет... Читать далее
1 эксперт не согласен
Oleg Apartsev
10 декабря 2022возражает
Трение составляет 1м/с, скорость электронов — 300м/с. Почему они не успевают спрыгнуть на донорный диэлектрик... Читать дальше
Как верно отметили, из-за разного сродства электронов и энергий ионизации материалов в контакте возникает разделение зарядов. Однако, разность потенциалов в этот момент может составлять величину порядка этой самой электрохимической разности, то есть порядка 1 В. А дальше заряды растаскиваются внешней силой вместе с материалом. Большая разность потенциалов вплоть до... Читать далее
не киловольта, а несколько десятков и сотен киловольт. а остальное верно.