2. Электрореологический эффект

Входы: электрическое поле.

Выходы: вязкость.

Графическая иллюстрация:

Рис.2.75. Разворот диполей под действием электрического поля в дисперсной среде

Сущность:

Электрореологическим эффектом называется быстрое обратимое повышение эффективной вязкости неводных дисперсных систем (рис.75) в сильных электрических полях .

Электрореологические суспензии состоят из неполярной дисперсной среды и твердой дисперсной фазы с достаточно высокой диэлектрической проницаемостью. Дисперсными средами могут служить неполярные или слабополярные органические жидкости с достаточно высоким электрическим сопротивлением (порядка 10 Ом·см), например, светлые масла, растительные масла (касторовое), керосин. В качестве дисперсной фазы широко применяется кремнезем в различных модификациях. Размеры частиц не более 1 мкм.

Электрореологический эффект не проявляется заметно вплоть до некоторой пороговой напряженности электрического поля Екр порядка 10⁶ В/м. Величина ее зависит от состава суспензии и температуры. После достижения значения Екр эффективная вязкость растет приблизительно квадратично с ростом напряженности, но не до бесконечности, а до ее насыщения до сольватного слоя.

Эффект наблюдается и в постоянных, и в переменных полях. При увеличении частоты поля кажущаяся вязкость вначале остается неизменной, затем падает. Вид зависимости эффекта от частоты зависит от состава дисперсной системы.

Электрорерлогические сузпензии весьма чувствительны к изменениям температуры. Нагрев снижает абсолютную величину эффективной вязкости системы. С ростом температуры влияние электрического поля постепенно нивелируется.

Математическое описание:

Изменение вязкости:

,где

время истечения при наложении электрического поля E,

t – время истечения без электрического поля,

- динамическая вязкость.

Применение: Электрореологический эффект нашел применение в автомобилестроении, а именно в стабилизирующих элементах подвески.

2. Акустоэлектрический эффект

Входы: акустическая волна.

Выходы: электрический ток, электрическое напряжение.

Графическая иллюстрация:

Рис. 2.76. 1. Возникновение поперечной акустоэдс при распространении поверхностной акустической волны по пьезоэлектрику; 1 – полупроводник; 2 – излучатель УЗ; 3 – электроды

Сущность:

Акустоэлектрический эффект - возникновение постоянного тока или эдс в металлах (или полупроводниках) под действием интенсивной упругой волны высокой частоты - ультразвуковой или гиперзвуковой - в направлении её распространения. Акустоэлектрический эффект возникает из-за «увлечения» носителей тока акустической волной вследствие акустоэлектронного взаимодействия, при котором часть импульса, переносимого волной, передается электронам проводимости, в результате чего на них действует средняя сила, направленная в сторону распространения волны. В соответствии с этим акустоэлектрический эффект меняет знак при изменении направления волны.

Математическое описание:

Передача импульса от волны электронам сопровождается поглощением звуковой энергии, поэтому действующая на электрон сила пропорциональна коэффициенту электронного поглощения звука и интенсивности акустической волны I. Плоская волна, интенсивность которой при прохождении слоя толщинойуменьшается за счет электронного поглощения на величину, передает в среду механический импульс, приходящийся наэлектронов слоя (v_s - скорость звука. ne - концентрация свободных электронов). Следовательно, на отдельный электрон действует средняя сила Под действием этой силы появляется акустоэлектрический ток, плотность которого(- подвижность электронов) определяется соотношением(соотношение Вайнрайха). В случае произвольных акустических полей выражение для акустоэлектрического тока получается как среднее по времени значение произведения переменной концентрации свободных носителей, возникающих под действием акустических полей в проводнике, и их переменной скорости.

Применение.

Акустоэлектрический эффект применяется для измерения интенсивности УЗ-излучения, частотных характеристик УЗ-преобразователей, а также для исследования электрических свойств полупроводников: измерения подвижности носителей тока, контроля неоднородности электронных параметров, примесных состояний и др.