Содержание:
Такие физические явления, как пиро — и пьезоэлектричество, нашли многочисленные технические применения. Пироэлектрические приемники используются при изучении быстро меняющихся тепловых процессов, в аппаратуре для спектральных исследований, в дистанционных датчиках температуры, в приборах тепловидения. Пьезоэлект-рики можно встретить в датчиках, преобразующих механическое усилие в электрический сигнал.
Открытие пироэлектричества имеет сравнительно точную дату — 1756 г . Автор открытия — Франц Ульрих Теодор Эпинус (1724—1802), с 1757 г . обосновавшийся в России, которая стала для него второй родиной.
В 1756 г . минералог Иоганн Готлоб Леман рассказал Эпину-су о замечательной способности нагретого турмалина притягивать и отталкивать мелкие тела, например частицы золы. По-немецки этот камень так и назывался — Aschen-Zieher (притя-гиватель золы), а его латинским названием было magnes cinerum (магнит для золы). Турмалин же — это одно из местных названий, употребляемых на Цейлоне, откуда минерал попал в Европу и стал известным там с 1717 г , благодаря химику Луи Лемери (1677— 1743), который и описал его как особый камень, обладающий способностью притягивать легкие тела. Из-за этой особенности Карл Линней (1707— 1778) в 1747 г . назвал турмалин электрическим камнем (lapis electricus ), хотя электрические свойства турмалина еще ждали своего исследователя.
Впоследствии оказалось, что турмалин достаточно распространен и в Европе, а не только на Цейлоне. Эпинус пишет, что сей камень тверд и прозрачен и в довольно жестком огне невредим пребывает.
Турмалин существует во многих разновидностях. Прозрачные кристаллы турмалина, с которыми работал Эпинус ,— драгоценные камни.
В результате серии опытов, проведенных простейшими средствами, но с исключительным умением, Эпинус убедился, что при нагревании один конец турмалина оказывается заряженным положительно, а другой — отрицательно. Эпинус опубликовал свои исследования в трудах Берлинской Академии наук. Он продолжил исследования турмалина в Петербурге, где в 1762 г . издал обобщающий трактат о турмалине. Как значится на титульном листе трактата, Эпинус был к тому времени коллежским советником Ее Императорского Величества, профессором физики Санкт-Петербургской Императорской Академии наук, заведующим учебной частью Шляхетского Кадетского корпуса и членом Берлинской, Стокгольмской и Эрфуртской академий.
Берлинская публикация Эпи-нуса вызвала жаркую полемику. Некоторые авторитетные ученые оспаривали его результаты, по-
тому что им не удалось повторить его опыты (подобные опыты требуют большого экспериментаторского искусства). Конец полемике положил Джон Кэнтон (1718—1772), который в докладе, представленном Лондонскому Королевскому обществу (академии наук) в 1759 г ., не только подтвердил результаты Эпинуса , но, кроме того, установил, что подобный эффект наблюдается и при охлаждении турмалина. В следующем, 1760 г . Кэнтон нашел, что свойством турмалина обладает также бразильский топаз, а Бенджамин Вильсон (1721 — 1788) нашел это свойство у других драгоценных камней.
Минералог Рене Жюст Гаюи (1743—1822), иностранный почетный член Петербургской Академии наук с 1806 г ., систематизировал сведения о кристаллах типа турмалина, названных пироэлектриками , и открыл, что электрические заряды в них возникают не только при нагревании или охлаждении, но и при деформации. В этом и состоит пьезоэлектрический эффект.
В настоящее время известно, что пироэлектриками могут быть лишь кристаллы, не имеющие центра симметрии. Кроме того, все пироэлектрики являются пьезоэлектриками (но не обратно). Помимо кристаллических пиро — и пьезоэлектриков , имеются пиро — и пьезоэлектрические керамические материалы, широко применяемые в электронной технике. А все начиналось с диковинного цейлонского камня.
Если винт не вывертывается
В изделиях заводского изготовления иногда попадаются винты с неглубоким шлицом на головке. Вывернуть такие винты при разборке, как правило, не удается.
Обычно в таких случаях винт высверливают. Этот процесс сопряжен с сильной вибрацией разбираемого аппарата, что не всегда приемлемо. Поэтому бывает легче насверлить отверстия вокруг головки вплотную к ней и с минимальным расстоянием одно от другого, после чего удалить винт.
При сборке разобранного этим способом узла придется воспользоваться широкими шайбами.
Бандаж из ПВХ ленты
Часто скрутку или спайку двух монтажных проводников изолируют несколькими витками поливинилхлоридной клейкой ленты. Со временем витки ленты отслаиваются и бандаж приобретает неряшливый вид. Надежно закрепить последний виток ленты можно, если нерабочей частью жала нагретого паяльника провести вдоль края витка, слегка касаясь его. Край ленты оплавляется и прочно закрепляется на бандаже.
Происхождение любого камня открывает нам загадки истории – порой удивительные, порой неожиданные. Со многими самоцветами связаны легенды, доказать которые уже невозможно, а в некоторых случаях даже и не нужно. Однако появление турмалина не связано ни с одной из них. С этим минералом всё довольно просто.
Краткая историческая справка
Турмалин был завезён в Европу голландцами в 1703 году. В то время они называли его «тур мали», что переводится с сенегальского как «разноцветный камень». Как минерал попал к ним до сих пор неизвестно. Однако некоторые исторические данные указывают, что сведения о самоцвете существовали ещё до 1677 года. Об этом говорится в книге Пауля Германа – голландского врача и ботаника, который и упомянул о минерале в своих учёных трудах, в то время как проходил практику в Цейлоне. Об этом стало известно только в 1711 году, когда книга предстала перед общественностью, но, к сожалению, уже после смерти Германа. Возможно, именно он передал камень тем самым морякам, которые и открыли миру столь удивительный кристалл. В своей книге Пауль описывает самоцвет как «хризолитовый турмалин с острова Цейлон».
Уже во времена правления Екатерины II камень пользовался огромной популярностью – сам король Швеции Густав II, при посещении Петербурга, вручил императрице необыкновенный дар – древнюю турмалиновую подвеску в виде виноградной кисти.
А вот уже в конце ХІХ века супруги Пьер Кюри и Мария Склодовская-Кюри были первыми, кто открыл пироэлектрические свойства турмалина и доказали наличие слабого электрического заряда в кристаллах природного самоцвета.
Пироэлектричество — явление возникновения электрического поля в кристаллах при изменении их температуры, например: при нагревании, трении, облучении или даже примитивном натирании.
Содержание
Пироэлектрики [ править | править код ]
Явление [ править | править код ]
Пироэлектрики — кристаллические диэлектрики, обладающие самопроизвольной (спонтанной) поляризацией в отсутствие внешних воздействий. Обычно спонтанная поляризация незаметна, так как электрическое поле, создаваемое ею, компенсируется полем свободных электрических зарядов, которые «натекают» на поверхность пироэлектрика из его объёма и из окружающего воздуха. При изменении температуры величина спонтанной поляризации изменяется, что вызывает появление электрического поля, которое можно наблюдать до его компенсации свободными зарядами.
Исторический очерк [ править | править код ]
По одной из легенд, первое упоминание о пироэлектрическом эффекте содержится в записках Теофраста, [ источник не указан 2107 дней ] датированных 314 г. до н.э., который заметил, что нагретые кристаллы турмалина притягивают к себе соломинки и частички пепла. Пироэлектрические свойства турмалина были открыты вновь в 1707 году Иоганном Георгом Шмидтом.
Согласно другой версии, пироэлектрический эффект ещё в начале VI века до н.э. открыл древнегреческий философ Фалес Милетский. Он много путешествовал по странам Востока, внимательно собирал и записывал наблюдения в области минералогии и астрономии. Считается, что именно он впервые в научном аспекте истолковал способность янтаря притягивать птичий пух или соломинки после натирания (эффект электризации трением). Достоверный рассказ об этом физическом явлении впервые документирован в основополагающем диалоге «Тимей» другого древнегреческого философа — Платона. [1] :194-195 Позднее о подобных свойствах кристаллов граната написал Аль-Бируни в своём фундаментальном труде «Минералогия», и даже привёл строки из любовного стихотворения, посвящённого пироэлектрическому эффекту:
Молю: взгляни! Других не надобно наград.
Ресницы так притягивают сердце,
Как не влечёт к себе соломинку гранат.
Связь явления пироэлектричества с другими электрическими явлениями в кристаллах была доказана и дополнительно развита Францем Эпинусом и Йоханом Вильке в 1757 году. Повторно исследовав образцы драгоценного турмалина, они подробно описали пироэлектрический эффект, впервые объяснив возникающее явление поляризации. Спустя 127 лет — научное сообщество было удивлено необычайно наглядным и эффектным опытом немецкого учёного Августа Кундта, развившего исследования предшественников. Разогрев кристалл турмалина, он опылил его смесью двух мелкодисперсных порошков: серы и сурика, предварительно пропустив их через шёлковое сито. В процессе просеивания (трения) о шёлк ярко-жёлтые частицы серы заряжались отрицательно, а красно-оранжевые частицы сурика, напротив, положительно. В результате этой несложной демонстрации всем присутствующим стало видно, что один конец турмалина окрасился в жёлтый цвет, а другой стал — красным. Затем Август Кундт добил своих учёных зрителей тем, что при охлаждении кристалла турмалина полюса поменялись, и соответственно, в строго обратном порядке поменялись и цвета́. [1] :195
При изменении температуры на один кельвин в кристаллах самоцветного турмалина возникает электрическое поле напряжённостью
400 Вольт на сантиметр. Как и все пироэлектрики, турмалин является также и пьезоэлектриком. Правда, это правило не имеет обратной силы. Далеко не все пьезоэлектрики имеют пироэлектрические свойства. [1] :195
Физические свойства [ править | править код ]
Изменение спонтанной поляризации и появление электрического поля в пироэлектриках может происходить не только при изменении температуры, но и при механической деформации. Поэтому все пироэлектрики являются пьезоэлектриками, но не наоборот. Существование спонтанной поляризации, другими словами несовпадение центров тяжести положительных и отрицательных зарядов обусловлено достаточно низкой симметрией кристаллов.