Трибоелектричний метод

В трибоелектричному методі застосовується ефект винекнення різниці потенціалів при терті, тобто при контакті матеріалів. Тому правильним було б назвати розглянутий метод контактним. Однак, по традиції що склалася, в теперішній роботі застосовується термін трибоелектричний.

Цей ефект відомий давно. Як і термоелектричний ефект він цікавий тим, що різниця потенціалів не залежить від таких параметрів як величина зерна, текстура, конфігурація, маса деталі, тощо. При цьому не потрібно складних і дорогих пристроїв для сортування сплавів.

В Англії ряд фірм застосовує трибоелектричний пристрій, який є еталоном, для сортування чи визначення марки матеріалу на трубах, штампах, прутках чи бухтах проволоки.

Найбільше розповсюдження мають стаціонарні прилади, в яких використовується обернено-поступовий рух еталона. Прилади такого типу застосовують в цехових умовах для сортування готових деталей та заготовок, особливо в промисловості, де переважають деталі складної конфігурації, при великому різновиді використовуваних сталей.

В нашій країні трибоелектричний метод безруйнівного контролю практично не застосовується і промислових зразків не існує, але в деяких випадках цей метод може бути єдиним, що дає змогу вирішувати питання про гідність деталі або вузла.

Трибоелектрику можна спостерігати при взаємному терті двох діелектриків, напівпровідників, провідників однакового або різного складу, але різної густини, при терті рідких діелектриків один з одним об поверхню твердого тіла, тощо. При цьому завжди електризуються два тіла.

Існують визначені закономірності, характерні цьому фізичному явищу. Так у випадку двох хімічно-однорідних тіл, позитивні заряди отримує більш щільніше з них. Метали при терті об діелектрик електризуються негативно, але якщо поверхня металу окислена, то на ній можуть виникнути і позитивні заряди.

Явище трибоелектрики залежить і від зовнішніх факторів: наявності на поверхні забруднення, нагріву при терті, тощо. При цьому ряди -, які проводяться різними авторами ( ряд Фарадея, ряд Гезехуса), складені таким чином, що при взаємному терті попереднє тіло електризується позитивно, а послідуюче негативно, - часто не однакові.

В основі трибоелектричніх явищ, як згадувалось вище, лежать контактні явища. В момент контакту електрони та іони переходять від одного тіла до іншого. На межі контакту двох металів відбувається стрибок потенціалу, який дорівнює різниці електричних рівнянь Ферма (F1-F2) двох металів до їх контакту і перешкоджає переважаючому переходу електронів провідності з одного тіла в інше. В результаті між вільними поверхнями цих тіл виникає контактна різниця потенціалів Uk, яка дорівнює різниці робіт виходу електронів з цих металів:

Uk= φ₁−φ₂. (11.1)

Значення контактної різниці коливаються від нуля до декількох вольт.

По величині різниці потенціалів метали можна розмістити в ряд Вольта: А1, Zn, Sn, Cd, Pb, Sb, Bi, Hg, Fe, Cu, Ag, Pt, Pd. Цей ряд характеризується тим, що кожний попередній метал при контакті з кожним із наступних приймає позитивний потенціал. В тих випадках, коли коло контактуємих металів складається з декількох сплавів, які є різними за хімічним складом, контактна різниця потенціалів не залежить від проміжних ланок і дорівнює різниці роботи виходів крайніх металів.

Таким чином, якщо коло складається з однорідних металів, ЄРС дорівнює нулю.