Электрофизические характеристики материальных сред

Объяснение свойств различных материалов базируется на атомно-молекулярной теории строения вещества. При этом для большинства приложений можно воспользоваться простой планетарной моделью, согласно которой атом состоит из плотного тяжелого ядра, окруженного совокупностью электронов, вращающихся вокруг него по эллиптическим орбитам. Орбиты движения электронов находятся на значительных расстояниях по сравнению с размерами ядра. В ядре, имеющем размер примерно 10~¹⁵ м, сосредоточена почти вся масса атома (плотность ядра составляет 10¹⁴ г/см³). В ядре атома существует два типа частиц (нуклонов): положительно заряженные протоны и не имеющие заряда нейтроны. Нуклоны (протон и нейтрон) имеют примерно одинаковые массы. Общее количество частиц в ядре, называемое массовым числом, определяет массу ядра и, следовательно, с достаточным приближением массу атома в целом.

Масса электрона составляет 9,1 • 10^-28 г, т. е. в 2000 раз меньше массы ядра атома водорода. Электрой имеет неизменный заряд q_e= 1,6−10 ¹⁹ Кл. Электрический заряд протона по модулю точно совпадает с зарядом электрона. Электроны могут занимать только определенные орбиты, характеризуемые минимальными уровнями энергии. На определенном энергетическом уровне может находиться точно определенное число электронов. Внутренние уровни полностью заполнены, а внешний слой образуют электроны, определяющие валентность элемента в химических реакциях. Количество электронов в атомной оболочке совпадает с числом протонов в ядре, и суммарный заряд всех электронов в точности равен положительному заряду ядра. Это обусловливает электрическую нейтральность атома в целом.

Наличие в атомах движущихся заряженных частиц приводит к созданию в веществе собственных магнитных полей. Магнитные свойства атома в основном определяют движущиеся по орбитам электроны, которые можно считать кольцевыми токами ц с площадью % Количественно магнитные свойства движущейся по контуру заряженной частицы принято характеризовать магнитным моментом щ = 4% В отсутствие внешних магнитных полей вследствие хаотичной ориентации магнитных моментов атомов большинство веществ не проявляет магнитных свойств.

Таким образом, на достаточно больших расстояниях от атомов электромагнитное взаимодействие между ними не проявляется. При сближении электронейтральных атомов на расстояние порядка долей нанометра (10 ¹⁰ м), соизмеримое с их размерами, начинают проявляться силы электрической природы. Взаимодействие валентных электронов, находящихся на внешних оболочках, приводит к изменению свойств совокупности атомов. При этом могут быть созданы новые устойчивые структуры — молекулы, а также их объединения. Тип взаимодействия, вид и параметры образующихся структур зависят от химического состава, физического состояния вещества и его внутреннего строения. При всем разнообразии веществ по ряду признаков можно условно выделить группы, обладающие схожими свойствами (рис. 1.5).

Взаимодействие атомов в молекулах и вид физико-химических преобразований вещества зависят от его агрегатного состояния. Принято в зависимости от объемной плотности частиц выделять следующие основные состояния: твердое, жидкое и газообразное. Нахождение вещества в том или ином агрегатном состоянии зависит от внешних условий, т. е. температуры и давления, которые определяют характер движения и взаимодействия частиц.

При наличии в газовой фазе больших расстояний между молекулами действие электрических сил между ними чрезвычайно мало, что обусловливает практически полное отсутствие свободных зарядов, способных образовывать электрический ток. Реальный.

Рис. 15. Классификация веществ газ всегда содержит некоторое количество ионов, образованных благодаря внутренним процессам (тепловое движение атомов и молекул), а также внешним воздействиям (света, радиоактивных излучений).

Большой уровень внешних излучений может привести к условиям, когда значительная часть молекул превратилась в ионы. Такое состояние газа, обладающего большой концентрацией свободных зарядов, называется плазмой, которую принято считать четвертым агрегатным состоянием вещества.

Изменение внешних условий приводит к изменению расстояний между частицами, например увеличение давления в объеме газа приводит к уменьшению расстояний. При сближении молекул между ними начинает сказываться действие электрических сил на близко расположенные частицы. Вначале преобладает сила притяжения, а на расстояниях, примерно равных размерам молекул, возрастает сила отталкивания. В некоторой точке пространства устанавливается равновесное состояние, что свидетельствует об образовании жидкой фазы вещества. В жидкости молекулы располагаются почти вплотную друг к другу. В идеальных жидкостях, как правило, отсутствуют свободные заряженные частицы. Переход жидкости в твердое состояние сопровождается упорядочением расположения молекул в пространстве, которые образуют регулярную структуру, называемую кристаллической структурой или решеткой, состоящей из периодически повторяющихся ячеек. Частицы твердого тела (атомы и молекулы) совершают в пространстве колебательные движения относительно некоторого среднего положения. Различие свойств электрофизических свойств твердых материалов определяется химическим видом веществ, а также типом связи между близко расположенными атомами в кристаллической решетке.

При наличии в области пространства частиц с разделенными отрицательными и положительными зарядами под действием внешнего поля наблюдается их движение, которое при значительных количествах можно в среднем характеризовать перемещением в пространстве, т. е. электрическим током i = jds (рис. 1.6).

Рис. 1.6. Движение заряженных частиц в электрическом ноле.

За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц.

При равномерном распределении плотности тока J по сечению s ток определяется зарядом частиц q₀, их объемной концентрацией п и средней скоростью направленного движения: i = q₀nsv. Способность материальной среды создавать электрический ток при приложении электрического поля можно характеризовать удельной электрической проводимостью, а или удельным сопротивлением р = 1/а, которые завися т от вида заряженных частиц, их зарядов <7о/_г. подвижности рд = щ/Е и объемной концентрации щ

По законам механики материальная частица под действием силы F= q₀E должна двигаться с постоянным ускорением, однако реально плотность тока пропорциональна напряженности Е воздействующего электрического поля/= оЕ, т. е. частицы перемещаются с постоянной скоростью, что объясняется эффектами торможения вследствие столкновения с другими частицами среды.

Электротехнические материалы принято классифицировать по способности проводить электрический ток, характеризуемой их удельной электрической проводимостью ст. По этому признаку вещества подразделяют на проводники (о = 10⁶-Н0⁸ См/м), диэлектрики (а = 10 ¹³-Н0~⁸ См/м) и полупроводники (а = 10 ⁷-И0³ См/м).

Проводимость материала существенно зависит от агрегатного состояния вещества. Реально все вещества обладают электрической проводимостью, т. е. способностью в той или иной степени создавать электрический ток. Механизмы образования электрического тока в материале, количественные соотношения и проявления сопровождаемых эффектов зависят от многих факторов: химического состава вещества, его атомно-молекулярного строения, агрегатного состояния, подвижности заряженных частиц.

Проводящие свойства твердых кристаллических материалов зависят от связи между отдельными атомами в ячейках кристалла. Удельное сопротивление материалов может отличаться на много порядков. Так, удельное электрическое сопротивление относящегося к группе диэлектриков фарфора (р ~ 10¹³ Ом • м) более чем на 20 порядков превышает сопротивление хорошего проводника из меди (р ~ 0,018 мкОм-м). Существует также группа кристаллических полупроводниковых элементов (например, германий и кремний), электропроводность которых на несколько порядков меньше, чем у проводников.

В твердых телах вследствие высокой объемной концентрации атомов между ними возникает взаимодействие, количественное описание которого базируется на квантово-механические методах теории энергетических зон, определяющих энергетические уровни электронов. Наряду с областями, заполненными электронами, возможны уровни энергии (зона проводимости), которые при температуре абсолютного нуля являются пустыми и могут заполняться при возбуждении атома. Разделение твердых веществ на диэлектрики, полупроводники и проводники проводят в зависимости от расположения и ширины зоны запрещенных энергий W_g, которая измеряется в электронвольтах (эВ), причем 1 эВ = 1,6 • 10 ¹⁹ Дж (рис. 1.7).

Рис. 1.7. Зонные диаграммы диэлектрика (я), полупроводника (б) и проводника(в).

К диэлектрикам относят материалы, обладающие большой запрещенной зоной — порядка нескольких единиц электронвольт (рис. 1.7, а). При этом валентные электроны за счет теплового возбуждения практически не могут приобрести энергию, достаточную для перехода в зону проводимости.

Проводники отличает наличие перекрывающихся валентной зоны и зоны проводимости, что обусловливает существование свободных электронов, способных создать электрический ток (рис. 1.7, в).

Полупроводники характеризуются небольшими значениями энергии запрещенной зоны W_g = 0,2-И, 5 эВ, и электроны из валентной зоны, получив за счет внешнего воздействия дополнительную энергию, могут перейти в зону проводимости (рис. 1.7, б).

Для электрических соединений предназначены хорошие проводники, например медь с удельной электропроводностью ст ~ ~ 57 МСм/м (удельное сопротивление 1/ст = р ~ 0,018 мкОм м), алюминий с р ~ 0,028 мкОм • м и иногда сталь (р ~ 0,12 мкОм • м). В приборах применяют сплавы с высоким сопротивлением: манганин (р ~ 0,46 мкОм • м), константан (р ~ 0,48 мкОм • м), алюмель (р ~ 0,29 мкОм? м), хромель (р ~ 0,67 мкОм • м).

Для изоляции токоведущих частей оборудования применяют различные диэлектрические материалы: лаки и краски, жидкие диэлектрики (масла), волокнистые (бумага, ткани, лакоткани), слоистые и слюдяные (текстолит, гетинакс, слюдинит), керамические.

(электрофарфор, стеалит), стекло и многие другие. Идеальный диэлектрик характеризует ничтожно малая плотность свободных зарядов и а ~ 0. Реальные материалы обладают достаточно высокими значениями удельного сопротивления: фарфор (керамика) имеет р ~ 10¹³ Ом • м, полистирол — р ~ 10^|В Ом • м.

Важным параметром изоляционных материалов является их способность к поляризации, отражаемая относительной диэлектрической проницаемостью (е > 1), которая изменяется в достаточно широких пределах. Газы (в том числе воздух) имеют в ~ 1. Для жидких диэлектриков значения относительной диэлектрической проницаемости различны: вода дистиллированная имеет в = 80, спирт этиловый — е = 25, керосин — е = 2. Значения проницаемости твердых диэлектрических материалов лежат в пределах в = 2—8 (полистирол — 2,5; фарфор — 7, гетинакс и текстолит — 6—8).

Каждый тип изоляционного материала характеризуется электрической прочностью, т. е. значением напряженности электрического пробоя при заданной температуре. При температуре 20 °C воздух обладает пробивной напряженностью = 3 МВ/м, полистирол — Е_пр * 30 МВ/м.

В многочисленную группу полупроводников входят элементы IV—VII подгрупп таблицы Менделеева: углерод, кремний, германий, олово, фосфор, мышьяк, сурьма, висмут, сера, селен, теллур, а также их соединения (карбид кремния SiC, арсенид галлия GaAs) и многие другие. Широкое применение в устройствах электроники полупроводники нашли благодаря технологическим возможностям создания материалов с заданной концентрацией носителей зарядов и электрического управления их потоками. Этот эффект проявляется благодаря тому, что у них валентные электроны одновременно принадлежат соседним атомам (рис. 1.8, а).

В результате тепловых процессов в полупроводнике без примесей происходит генерация пары «электрон — дырка», т. е. электрон уходит и становится свободным, а вблизи атома образуется свободное место (дырка), которое можно интерпретировать как поло;

Рис. 1.8. Структуры собственного полупроводника (а) и примесных полупроводников и-типа (б) и p-типа (в) жительный заряд. При тепловом равновесии в результате процессов генерации и рекомбинации (уничтожения) концентрации свободных электронов и дырок одинаковы. Внешнее воздействие (электрическое или магнитное ноле, излучение) приводит к смещению равновесия и изменению электропроводности материала.

Электропроводность можно изменить технологически добавлением в кристаллическую решетку основного материала (кремния) атомов примесей, например пятивалентного фосфора (рис. 1.8, б). При этом его четыре электрона вступают в ковалентную связь с атомами кремния, а пятый электрон оказывается незанятым в связях (свободным). В полученном материале, называемом полупроводником электронного или и-типа, концентрация электронов повысится пропорционально числу введенных атомов примеси. Процесс добавления в собственный полупроводник атомов другого вида называют легированием, а полученные полупроводниковые материалы — примесными.

Введение

другой примеси (трехвалентного бора) приводит к недостатку электронов, т. е. преобладанию свободных дырок (рис. 1.8, в) и полученнию полупроводникар-типа. Примесный полупроводник одновременно обладает электронными и дырочными носителями заряда с существенным преобладанием зарядов одного типа.

Отсутствие свободных заряженных частиц в идеальной жидкости (например, дистиллированной воде) делает ее совершенным диэлектриком. Проводящими свойствами обладают расплавленные металлы и различные электролиты.

В электролитах заряженные частицы образуются в жидкости за счет электролитической диссоциации (разделения) молекул на ионы. Большую группу электролитов представляют соли, т. е. вещества с кристаллической структурой типа хлористого натрия. Кристаллическая структура в твердом состоянии практически не содержит свободных зарядов, и вещество обладает диэлектрическими свойствами. При внесении кристаллов хлористого натрия в воду Н₂0, молекулы которой поляризованы, т. е. обладают разнесенными в пространстве зарядами, ионы С1~ кристаллов притягиваются к положительно заряженному водороду, а ионы Na⁺ — к отрицательно заряженному кислороду. Разорвав связи кристаллической решетки, ионы переходят в раствор, образуя свободные заряды, причем в каждом конечном объеме выполняется условие электрической нейтральности.

Приложение напряжения U к электродам создает в электролите электрическое поле Е, под действием которого происходит направленное движение ионов, образующее электрический ток. При прохождении тока через электролит ионы подходят к электродам и нейтрализуются. Вследствие наличия у ионов массы этот процесс сопровождается осаждением вещества на электродах и изменением химического состава исходного электролита. Выделение вещества на электродах (электролиз) является основой промышленных технологий, широко применяемых для нанесения на детали покрытий и получения сверхчистых металлов.

Недиссоциирующие жидкости представляют собой хорошие изоляционные материалы. Например, трансформаторное масло имеет большое значение удельного сопротивления (р ~ 10¹² Ом • м).

Очевидно, что при отсутствии внешнего поля заряженные частицы распределяются в веществе таким образом, что создаваемая усредненная по объему напряженность электрического поля равна нулю.

В идеальном диэлектрике, состоящем из электрически нейтральных молекул, заряженные частицы жестко связаны друг с другом и не могут перемещаться. При вынесении тела из диэлектрического материала во внешнее электрическое поле в нем возникает перераспределение зарядов, входящих в состав молекул, или их поворот, что создает эффект поляризации, заключающийся в образовании плотности избыточных связанных зарядов в непосредственной близости от поверхности (рис. 1.9, а).

В переменном электрическом^ поле перераспределение зарядов создает ток смещения /_см = dD/dt.

При помещении в электрическое поле напряженностью Е_е проводящего тела электроны будут перемещаться, накапливаясь на поверхности проводника (рис. 1.9, б). В результате на противоположных поверхностях возникают нескомпенеированные (избыточные) заряды отрицательных электронов и положительных ионов, создающие собственное внутреннее поле ?,. Перераспределение свободных зарядов происходит до установления такого их распределения, при котором суммарное электрическое поле в проводнике Е = Е_е +Е, обратится в нуль, что свидетельствует о компенсации.

Рис. 1.9. Эффекты поляризации в диэлектрике (я) и электростатической индукции в проводнике (б) во внешнем электрическом поле зарядов в объеме проводника. Во внешней области электрическое поле наряду с приложенным полем Е_е будет определяться наведенными (индуцированными) на поверхности зарядами. Этот эффект носит название электростатической индукции.

Намагниченность в большинстве веществ имеет нулевое усредненное по объему значение в силу хаотичной ориентации магнитных моментов атомов при отсутствии внешнего магнитного поля. При помещении тела в магнитное иоле с индукцией В возникают силы, действие которых на движущиеся заряженные частицы приводит к частичной ориентации магнитных моментов атомов, создающих собственное магнитное поле.

Магнитные свойства сплошной вещественной среды характеризует вектор намагниченности М= (Lfhk)/V, представляющий собой усредненную по объему Vсумму магнитных моментов отдельных частиц щ = цц.

В общем случае намагниченность зависит от напряженности приложенного поля М (Н). Для линейных сред намагниченность пропорциональна напряженности М = %_МЯ, причем %_м называют магнитной восприимчивостью вещества. В качестве основной магнитной характеристики материала обычно используется зависимостьiero магнитной индукции от напряженности приложенного поля В (Н), которая для линейных сред принимает вид.

В зависимости от механизма создания намагниченности и характера ее проявления выделяют вещества диамагнитные, парамагнитные и ферромагнитные.

К диамагнетикам относят вещества, в которых под действием внешнего магнитного ноля создается собственное иоле, имеющее противоположное воздействующему полю направление и, следовательно, его ослабляющее. Подавляющее большинство веществ являются диамагнетиками. Магнитная восприимчивость диамагнетиков характеризуется весьма малыми отрицательными значениями магнитной восприимчивости порядка %_м ~ -Ю ⁶ и, соответственно, близкими к единице значениями магнитной проницаемости (например, для висмута х_м = -175 • 10^-6 и р = 0,999 825).

Парамагнетиками называют вещества, создающие слабое собственное магнитное поле, которое по направлению совпадает с полем воздействия. Атомы и молекулы парамагнетиков обладают собственными магнитными моментами, имеющими при отсутствии посторонних полей хаотичную ориентацию вследствие теплового движения. При действии внешнего магнитного поля происходит частичная ориентация магнитных моментов частиц в направлении поля, что вызывает намагниченность материала. У парамагнетиков относительная магнитная проницаемость лишь немного больше единицы (например, для алюминия р = 1,23).

Ферромагнетики представляют группу веществ (железо, никель, кобальт), в которых создается значительная намагниченность, приводящая к большим значениям магнитной проницаемости (р = = 100−5-1 000 000). На основе этих веществ производится существенная доля магнитных материалов. Детали из различных ферромагнитных материалов широко применяются в электротехнических устройствах. Магнитные сердечники (магнитопроводы) предназначены для обеспечения заданного распределения магнитного поля в пространстве.

Явление ферромагнетизма объясняется возникновением условий для упорядоченной параллельной ориентации магнитных моментов в отдельных областях (доменах) протяженностью 10^_6—10 ⁴ м. При отсутствии внешнего магнитного поля Н= 0 наблюдается произвольная ориентация моментов отдельных областей, и образец, состоящий из множества доменов, может иметь в целом слабую или нулевую намагниченность (рис. 1.10, а).

Приложение внешнего магнитного поля сравнительно небольшой напряженности вызывает частичную ориентацию магнитных моментов некоторых доменов в направлении воздействующего поля (рис. 1.10, б). Это приводит к возрастанию намагниченности и результирующей индукции поля. При определенном значении напряженности приложенного поля большинство доменов приобретает одинаковую ориентацию и рост индукции замедляется, т. е. происходит насыщение материала (рис. 1.10, в). Такой механизм намагничивания обусловливает нелинейный характер зависимости индукции в ферромагнитном материале от напряженности магнитного поляВ (Я).

На нелинейной зависимости В (Н) для технически чистого железа можно выделить несколько участков (рис. 1.11, а).

Рис. 1.10. Структура ферромагнитного материала без внешнего поля (я), в слабых (б) и сильных (в) магнитных полях.

Рис. 1.11. Зависимости от напряженности магнитного поля индукции (а) и магнитной проницаемости (б) ферромагнитного материала При приложении к размагниченному образцу (В = 0 и Я = 0) небольшого магнитного поля вначале наблюдается сравнительно малый рост индукции. Повышение уровня приложенного поля вызывает существенное увеличение намагниченности за счет поворота доменов. В достаточно сильных полях происходит насыщение и намагниченность практически не изменяется, а небольшой рост индукции связан с увеличением напряженности воздействующего поля. Последующее снижение уровня внешнего поля сопровождается уменьшением индукции (пунктирная кривая на рис. 1.11, а). При нулевом значении напряженности Я = 0 в образце наблюдаются остаточные намагниченность и индукция. Для полного размагничивания образца (достижения значения В = 0) необходимо изменить направление внешнего поля на противоположное.

При анализе устройств часто пользуются дифференциальной магнитной проницаемостью материала р_Л(Я) = (i/i₀)dB/dH. Вследствие нелинейности кривой намагничивания для ферромагнетиков зависимость р (Я) также является нелинейной (рис. 1.11, б). Максимальное значение дифференциальной магнитной проницаемости р_шах используют в качестве одного из параметров ферромагнитного материала.

В процессе работы электротехнических устройствах магнитные материалы подвергаются воздействию периодического внешнего поля. Циклическое перемагничивание материала при увеличении амплитуды Н_т характеризуется семейством характеристик В (Н), называемых частными циклами перемагничивания (рис. 1.12, а).

Образование в каждом цикле неоднозначной зависимости В (Н), носящей название петли гистерезиса, связано с затратами энергии на перемагничивание ферромагнитного материала. Удельные потери за один цикл перемагничивания (гистерезисные), отнесенные к единице объема сердечника, равны площади петли. Геометрическое место вершин симметричных частных циклов образует основную кривую намагничивания. Кривую намагничивания, получен;

Рис. 1.12. Семейство частных циклов перемагничивания (а) и прямоугольная петля гистерезиса (б).

ную при условии насыщения материала, называют предельной петлей гистерезиса и характеризуют следующими параметрами:

• • индукция насыщения B_s при заданном значении #_тах ~ 5Н_с
• • остаточная индукция В_г при Я = 0;
• • коэрцитивная напряженность (сила) Я₍. при В = 0.

На свойства ферромагнитных материалов существенное влияние оказывает температура. Магнитная восприимчивость материала при небольших значениях приложенного поля увеличивается с ростом температуры. Однако при некоторой критической температуре, называемой точкой Кюри, происходит переход ферромагнетика в парамагнитное состояние с близкой к единице относительной магнитной проницаемостью. Для диапазона температур ниже точки Кюри ферромагнитный материал характеризуется зависимостями В (Н), определяемыми способами создания внешнего поля.

В зависимости от ширины петли гистерезиса, определяемой по значению коэрцитивной силы, магнитные материалы подразделяют на магнитомягкие и магнитотвердые, значения Н_с которых могут отличаться на 3—5 порядков при незначительных вариациях остаточной индукции В_г.

Магнитомягкие материалы, которые обладают «узкой» петлей с малыми значениями Н_с и обеспечивают сравнительно небольшие потери энергии при перемагничивании, широко используются для изготовления сердечников электродвигателей, трансформаторов и других электрических аппаратов. В зависимости от состава и свойств их разделяют на группы: электротехнические стали, железоникелевые сплавы (пермаллои), магнитодиэлектрики, ферриты. При расчете магнитопроводов из магнитомягких материалов используют аппроксимацию характеристики В (Н) однозначной зависимостью, практически совпадающей с основной кривой намагничивания.

Магнитотвердые материалы преимущественно представляют ферриты, т. е. твердые растворы, изготовленные из смеси оксида железа с оксидами марганца, никеля, меди и других металлов. В качестве магнитного материала при записи информации на подвижные носители используют ферролаки, изготовленные на основе смеси железокобальтового феррита с нитратом целлюлозы, или напыленный тонкий слой никель-кобальтового сплава.

Сердечники из магнитотвердых материалов, имеющие большие значения Н₀ применяют в постоянных магнитах и запоминающих элементах вычислительных устройств. Свойство хранения информации базируется на наличии двух состояний магнитного материала, которые определяются предшествующим состоянием и внешним сигналом. Такие элементы реализуются на основе материалов с близкой к прямоугольной петлей гистерезиса, для которой справедливо соотношение B_r/B_s ~ 1 (рис. 1.12, б). Удельную энергию перемагничивапия материала можно определить из приближенного выражения Р₀ ~ В_ГН_С.

В специальную группу выделяют материалы для постоянных магнитов, имеющие максимальное энергетическое произведение (ВП)_]ШХ. Большое распространение имеют сплавы на жел ез о — н и ке л ь — ал ю м и — ниевой основе легированной магнитотвердой стали.

Различные типы магнитных материалов являются основой для изготовления магнитопроводов электрических машин, электромагнитов, трансформаторов, приборов автоматики и измерительной техники. В качестве магнитных материалов используют и соединения железа (Fe), кобальта (Со), никеля (Ni), хрома (Сг) с другими элементами, а также сложные химические соединения.

Наряду с приведенными классами существует весьма большая группа магнитных материалов специального назначения: магнитные датчики, радиочастотные материалы и др. В последнее время разработаны и внедрены в производство новые классы магнитных материалов. К указанным материалам следует отнести аморфные сплавы, объединенные по способу их получения посредством закалки из расплава, что обеспечивает весьма высокие электромагнитные параметры. В некоторых приложениях перспективными являются жидкие магниты, представляющие собой жидкость, наполненную мельчайшими частицами магнитотвердого материала.

К органическим соединениям принято относить вещества, содержащие углерод, а также водород, кислород, азот, серу. По многообразию своих производных углерод значительно превосходит все остальные элементы. С учетом возможности создания двойных и тройных связей углерода с другими химическими элементами получается огромное количество разных органических веществ.

С развитием органической химии были найдены органические вещества с наличием самых различных форм и уровней электрической проводимости. Изучение уникальных и многогранных свойств органических веществ и живых тканей представляет отдельное направление электроматериаловедения, которое приобретает огромное значение благодаря применению электромагнетизма в медицине, а также пристальному вниманию к влиянию электромагнитных нолей на природу и биообъекты.