1.4 Неполярные диэлектрики

Неполярный диэлектрик - диэлектрик, не содержащий электрические диполи, способные к переориентации во внешнем электрическом поле.

У неполярных диэлектриков молекула симметричная. Вещества: парафин, бензол, азот и др. На рисунке 2 представлены некоторые неполярные диэлектрики:

Рисунок 2  Неполярные диэлектрики

Диэлектрик называют неполярным, если в его молекулах в отсутствие внешнего электрического поля центры тяжести отрицательных и положительных зарядов совпадают, например,   Для них дипольный момент  , т. к.  . И, следовательно, суммарный дипольный момент неполярного диэлектрика  .

2 Процесс электризации

Процесс электризации относится к поверхностным явлениям. На поверхности раздела двух веществ (сред) возникает двойной электрический слой, для твердых тел – за счёт контактной разности потенциалов, для жидкостей – за счёт взаимного притяжения ионов жидкости и воздуха. Возникающий двойной электрический слой в этом случае называется адсорбционным двойным электрическим слоем. Если на поверхности раздела двух твёрдых тел присутствует влага, то возникает электролитический двойной электрический слой. 

Возникновение двойного электрического слоя может быть связано с выделением энергии при трении, фазовых превращениях вещества. В любом случае две поверхности несут разноименный заряд, возникающий на границе раздела двух сред. Для всех веществ контактная разность потенциалов сейчас известна и равняется от 0,1 до сотен миллионов вольт.

Суммарный заряд Q должен остаться постоянным, но так как ? растёт до десятков сантиметров, ёмкость С уменьшается, то возрастает разность потенциалов от 102 В до 105 В.

Процесс генерации зарядов начинается в последней точке контакта (точка А). Двойной электрический слой не статическое электричество и измерить его нельзя, так как заряд связан. С момента времени ₀ (начало отрыва поверхностей) начинается генерация и одновременное рассеивание зарядов. Будет ли на поверхностях статическое электричество зависит от того, что будет происходить быстрее, генерация или же рассеивание.

2.1 Интенсивность электризации

Интенсивность электризации зависит:

• от скорости разделения двойного электрического слоя (скорость движения, перемещения);

• электрического состояния контактирующих поверхностей;

• процесса заряжения за счёт ориентации диполей ( чем выше коэффициент трения, тем электризация выше);

• площади контакта (чем меньше частицы, тем больше их поверхность и выше электризация);

• влияния внешнего электрического поля (заряжение по индукции).

2.2 Накопление зарядов

В производственных условиях накопление зарядов статического электричества происходит в следующих случаях:

• При наливе электризующихся жидкостей (этилового эфира, сероуглерода, бензола, бензина, толуола, этилового и метилового спирта) в незаземленные резервуары, цистерны и другие емкости. Генерация зарядов достигает 18000-20000 В (при свободном падении струи жидкости в наполняемые сосуды и большой скорости истечения жидкостей);

• Во время протекания жидкостей по трубам, изолированным от земли, или по резиновым шлангам с увеличением скорости истечения жидкости величина заряда и его мощность увеличиваются;

• При выходе из сопел сжиженных или сжатых газов, особенно если в них содержится тонко распыленная суспензия или пыль;

• Во время перевозки жидкостей в незаземленных цистернах и бочках.

• При фильтрации через пористые перегородки или сетки;

• При очистке тканей, загрязненных диэлектрическими жидкостями, и тому подобных процессах;

• При движении пылевоздушной смеси в незаземленных трубах и аппаратах

(пневмотранспорте, при размоле, просеивании, аэросушке, процессах в кипящем слое и т.п.);

• В процессах перемешивания веществ в смесителях;

• При механической обработке пластмасс (диэлектриков) на станках и вручную;

• Во время трения трансмиссионных ремней (прорезиненных и кожаных диэлектриков) о шкивы. По данным проф. Б.И. Угрюмова, при скорости кожаного ремня 15 м/с был зафиксирован потенциал порядка 70000-80000 В;

• От трения шлифовальной шкурки (ленточно-шлифовального станка) о шкивы, утюжок и обрабатываемый материал;

• От трения диэлектриков между собой, например пенополистерола.