Открытие в области трения

трение или соприкосновение двух телВсем давно известно, что трение или соприкосновение двух тел сопровождается появлением на их поверхности заряда электричества. Такое явление в физике называется контактной электризацией или электризацией трением. Очень долго считалось, что при этом явлении одно из тел приобретает строго положительный, а другое – строго отрицательный заряд. Американские ученые в ходе экспериментов с полимерными диэлектриками выявили некорректность этого утверждения.

Как выяснилось, во время контакта этих веществ на их поверхности образуется своеобразная мозаика из микроскопических областей, в которых скапливаются разноименные заряды. При трении или соприкосновении двух тел, эти области теряют свою электронейтральность, что приводит к распространению положительного или отрицательного заряда по всей поверхности тела.

Явление электризации различных материалов известно человечеству с давних пор, впервые его описал еще Фалес Милетский, но что именно происходит во время этого процесса, не ясно и сегодня. Можно выделить три вида электризации: металла металлом, металла диэлектриком и диэлектрика диэлектриком. Первый из этих видов электризации можно считать более- менее изученным: распределение электрических зарядов между металлами происходит до тех пор, пока их уровни Ферми не станут одинаковыми, причем знак заряда тоже зависит от этих уровней- положительно зарядится металл с более высоким уровнем Ферми и наоборот. Этот физический процесс больше известен нам, как контактная разность потенциалов.

Процесс электризации металлом диэлектрика активно изучается ученым сообществом, однако пока неясно, как долго может происходить обмен зарядами между диэлектриком и металлом, и какой из факторов способен остановить его: электрическое поле, появившееся в результате электризации или ограничение количества доступных электронных связей в диэлектрике, проще говоря, количество электронов, которое способен отдать или принять этот диэлектрик.