Электризация тел, статическое электричество, а тем более электризация твердых тел, а тем более электризация диэлектриков - вот где есть место развернуться человеческой любознательности.
Вроде бы все сто ра, а может миллион, изучено, проверено, давно и успешно используется, а вопросы все равно остаются. Явления электризации на самом деле очень-очень распространены, даже там где мы о них особо не догадываемся.
В своей статье о том, что такое электризация привел классический пример о стеклянной палочке, которая заряжается положительно при трении о шелк, и тут же получил ряд вопросов, суть которых следующая. Ведь стекло диэлектрик, там нет свободных зарядов, как оно может наэлектризоваться?
Кстати, статья здесь.
Ну что ж разберемся с этим вопросом подробнее. Трибоэлектрический эффект. Сначала термин. Слово tribos переводится с греческого, как "трение". То есть, это эффект возникновения электрического заряда при трении.
Основную роль здесь играют контактные явления. То есть трение конечно важно, но важнее чтобы был очень плотный контакт, например стекла и шелка. При контакте происходит перераспределение зарядов. А при разрыве контакта распределение зарядов сохраняется. Механизм на схеме.
Трибоэлектрический эффект может произойти при трении следующих пар: диэлектрик-диэлектрик, полупроводник - полупроводник, металл-металл (разной плотности), металл-диэлектрик, жидкий диэлектрик - жидкий диэлектрик, жидкий диэлектрик - металл, жидкий диэлектрик - твердый диэлектрик.
Взглянув на эти пары, уже можно понимать почему бензовозам нужно заземление. Бензин, электризуясь при перекачке по трубопроводу, может накопить очень значимый заряд и соответственно создать высокое напряжение.
Вернемся к стеклу. В случае контакта двух диэлектриков, как в примерах стекло-шелк, эбонит - мех, их электризация обусловлена диффузией носителей заряда, а причина диффузии - это неравномерное распределение носителей заряда внутри изоляторов, чаще по причине их аморфного строения. Стекло - аморфное тело, кристаллической решетки нет, атомы и электроны расположены неупорядоченно, вследствие чего нарушается их равномерное распределение внутри тела.
Другая закономерность (хотя она не всегда выполняется) называется правило Кена: из вещества с большей диэлектрической проницаемостью будет переходить больше электронов и вещество зарядится положительно, а другой диэлектрик - отрицательно. Как раз стекло и шелк исключение из этого правила.