ნაყარი ელექტრული ველის სიმკვრივე

ახლა დავუშვათ, რომ არსებობს ბრალდების უწყვეტი განაწილება, ნაყარი სიმკვრივის ρ (r →) მიერ. შემდეგ ელემენტარული მოცულობა dV შეიცავს მუხტს

dq \u003d ρ (r →) dV,

და ფორმულა (39 ′) იღებს W \u003d 1 2 ∫ ρ (r →) ϕ (r →) dV ფორმას. (16.1)

გარკვეული შენიშვნა უნდა გაკეთდეს გადასვლის გასამართლებლად (39 ′) → (42). ზოგადად რომ ვთქვათ, მოცულობის განაწილებაზე გადასვლისას უნდა დაწეროთ

ρ (r →) ϕ ′ (r →),

(r →) ყველა ბრალდების პოტენციალის გაგება, გარდა ელემენტარული მუხტი ρdV. მოდით გონებრივად წარმოვადგინოთ მუხტი ρdV მცირე რადიუსის δ ერთნაირად დამუხტული ბურთის სახით, რომელიც ცენტრშია რ წერტილში და მუხტის სიმკვრივით ρ (r →). ადვილია გამოთვალოთ, რომ ამ მუხტის პოტენციალი ბურთის ცენტრში \u003d 3 2 q δ \u003d 3 2 1 δ ⋅4 3πδ3ρ \u003d 2πδ2 ⋅ ρ (r →), და შესაბამისად

ϕ ′ (r →) \u003d ϕ (r →) - 2πρ (r →) δ2.

ეს გვიჩვენებს, რომ δ → 0 ϕ ′ → ϕ (r →) და ϕ ϕ (r →) replacement (r →) ჩანაცვლება ნამდვილად დასაშვებია.

ახლა ჩვენ განვახორციელეთ გამოხატვის იდენტური ტრანსფორმაცია (42), რომ ამ უკანასკნელში ჩაანაცვლოს ρ, პუასონის განტოლების მიხედვით (13), −1 4πΔϕ– ით და ვექტორული ანალიზის ფორმულის გამოყენებით

div (ϕgradϕ) \u003d ϕ∆ϕ + gradϕ) 2;

შედეგად მივიღებთ

W \u003d - 1 8π ∫ div (ϕgradϕ) −gradϕ) 2] dV \u003d 1 8π ∮ SϕEndS + 1 8π ∫ V E2dV,

სადაც S არის V მოცულობის შემზღუდველი ზედაპირი. თუ მუხტებს იკავებენ სივრცეში შეზღუდულ მოცულობას, ხოლო S ზედაპირი მიიღება როგორც თვითნებურად დიდი რადიუსის R ზედაპირი, მაშინ R R → განუყოფელი ზედაპირზე

ვინაიდან დიდ მანძილზე ϕ და En ემთხვევა არანაკლებ ნელა 1 R- სა და 1 R2- ს (თუ ვიმეორებთ, მუხტებს უკავიათ სივრცის სასრული მოცულობა) და ზედაპირი იზრდება R2- ით.

ასე რომ, გამოხატვის იდენტური ტრანსფორმაციის შედეგად (42), მივიღებთ ფორმულას W \u003d ∫ E2 8πdV (16.2)

ველის მიერ დაკავებულ მთლიან სივრცეში ინტეგრალის სახით, რომელსაც, თავდაპირველ ფორმულასთან შედარებით (39), არა მხოლოდ ახალი ფორმა აქვს, არამედ, არსებითად, ახალი მნიშვნელობა, რომელიც განსაზღვრავს ელექტრული ველის ენერგიის სიმკვრივეს W \u003d E2 8π სივრცეში. (16.3)

მიუხედავად იმისა, რომ (39) აღწერს მხოლოდ სხვადასხვა მუხტის ურთიერთქმედების ენერგიას (i ≠ j), ფორმულა (42) და შემდეგი ფორმულა (43) ასევე მოიცავს თითოეული ამ მუხტის თვითენერგეტიკას. ველის მხრივ, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ფორმულები (42), (43) აღწერს ელექტრული ველის მთლიან ენერგიას, ხოლო (39) ამ ენერგიის მხოლოდ ნაწილს.

ნაყარი სიმკვრივის მქონე სივრცეში განაწილებული ელექტრული ველის ენერგიის იდეა აქ მიიღეს მკაცრი მსჯელობის საფუძველზე. ახლა ჩვენ მივიღებთ გამოხატვას (44) კონკრეტული მაგალითის გათვალისწინებით. აშკარაა, რომ მათ არ შეუძლიათ ჩამოთვალონ ზოგადი საქმის (44) ნამდვილობის მტკიცების რაიმე მაგალითი. მეორეს მხრივ, კონკრეტულ მაგალითებს შეუძლიათ ნათლად წარმოადგინონ, თუ როგორ მუშაობს ურთიერთობა (44).

დავიწყოთ დისკუსიით დამხმარე კითხვა ელექტრული ველის მხრიდან ზედაპირულ მუხტებზე მოქმედი ძალების შესახებ. უფრო კონკრეტულად, კონდუქტორის ზედაპირზე არსებულ მუხტებზე მოქმედი ძალები.

ჩვენ ვიცით, რომ ელექტრული ველის მხრიდან წერტილოვანი მუხტი q → მოქმედებს ძალაზე

სადაც E → არის სისტემის ყველა მუხტით აღგზნებული ველის სიძლიერე, გარდა თავად მუხტისა. როდესაც მივმართავთ ზედაპირულ მუხტებზე მოქმედ ძალებს, სირთულე წარმოიქმნება იმის გამო, რომ → field ზედაპირის სხვადასხვა მხარეს განსხვავებული მნიშვნელობებით გამოირჩევა და თვითონ ზედაპირზე განუსაზღვრელია. როგორც უკვე განვიხილეთ, კონდუქტორის შიგნით ველი იდენტურად ნულოვანია, ხოლო ზედაპირის გარედან მას მხოლოდ ნორმალური კომპონენტი აქვს ასოცირებული ადგილობრივი ზედაპირული სიმკვრივით σ (იხ. სურათი 34). აშკარაა, რომ ველის შეწყვეტის კონცეფცია განპირობებულია იმ ფაქტიური უარის თქმით, რომ განიხილოს თხელი ფენის სტრუქტურა, სადაც მუხტებია განლაგებული, და ჩავთვლით, რომ ეს ფენა სტრუქტურირებული მათემატიკური ზედაპირია. ეს იდეალიზაცია ძალზე ნაყოფიერია, რაც საშუალებას გვაძლევს განვსაზღვროთ ველი გამტარსა და შიგნით მარტივი საშუალებების გამოყენებით. ლითონის გამტარებისთვის ზედაპირის ფენის სტრუქტურის განსაზღვრა ხორციელდება გამტარ ელექტრონების ფერმი-დირაკის განაწილების ფუნქციის გათვალისწინებით და ჩვენთვის ჯერ არ არის ხელმისაწვდომი. მაგრამ ის ფაქტი, რომ კონდუქტორის ზედაპირს, სადაც მუხტებია კონცენტრირებული, აქვს გარკვეული სასრული სისქე δ, თუმცა ძალიან მცირე, სადაც მუხტი გადანაწილებულია მოცულობაზე, ადვილია ისეთი გამოთქმის მიღება, რომელიც უკავშირდება კონდუქტორის ზედაპირზე მოქმედ ძალებს ამ დონის სიახლოვეს ზედაპირი.

მოდით, განვიხილოთ ხაზგასმული ნახაზი. 34 არის გამტარის ზედაპირის ფართობი dS. იმის გათვალისწინებით, რომ ფენის სისქე ძალიან მცირეა, ზედაპირის გამრუდება შეიძლება უგულებელყოფილი იყოს, ხოლო გამტარისა და განხილული ფენის ზედაპირი შეიძლება ჩაითვალოს სიბრტყეზე.

დახაზეთ x ღერძი გარე ნორმის გასწვრივ კონდუქტორის ზედაპირზე და მიეცით ფენას, სადაც განაწილებულია მუხტები, (რეგი. 35). შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ E field შრის შიგნით და ახლოს არ არის დამოკიდებული y, z კოორდინატებზე და აქვს მხოლოდ x კომპონენტი Ex (x) და ნაყარი მუხტის სიმკვრივე ხასიათდება ρ (x) ფუნქციით. ამ ფენის მარცხნივ, ელექტრული ველი არის ნულოვანი (ველი შიგნით კონდუქტორში). ამიტომ, შრის შიგნით Ex (x) აკმაყოფილებს განტოლებას

dEx dx \u003d 4πρ (x), (∗)

სასაზღვრო პირობა E (0) \u003d 0 და აქვს გამოსავალი

Ex (x) \u003d 4π ∫ 0xρ (ξ) dξ.

ახლა ადვილია ფენის მოქმედი ძალის პოვნა,

f → \u003d fxe → x, fx \u003d ∫ 0δρ (x) E x (x) dx,

დირიჟორის ერთეულის ფართობი. ჩანაცვლება აქ ρ (x) - ის ნაცვლად (*) - დან, ვიღებთ

fx \u003d 1 4π ∫ 0δE x (x) dEx dx dx \u003d 1 8π ∫ 0δ d dx2dx,

სადაც E0 \u003d Ex (δ) \u003d 4π ∫ 0δρ (x) dx \u003d 4πσ არის საველე ძალა გამტარის გარე ზედაპირზე.

ამრიგად, გამტარ ზედაპირზე მოქმედი ძალა განისაზღვრება მთლიანი მუხტით σ \u003d ∫ 0δρ (x) dx ერთეულის ზედაპირზე და არ არის დამოკიდებული განაწილებაზე ρ (x). გაითვალისწინეთ, რომ მუხტის ნებისმიერი ნიშნისთვის σ, ე.ი. ველის ნებისმიერი მიმართულებით E → 0, ძალა f → მიმართულია გარე ნორმის გასწვრივ, ე.ი. f → \u003d E02 8π n. (16.4)

გაითვალისწინეთ, რომ შედეგი (45) მოქმედებს ნებისმიერი დამუხტული ზედაპირისთვის, თუ ზედაპირის მხოლოდ ერთ მხარეს არის, რომ ველის ძალა ნულოვანია.

მოდით ახლა მივმართოთ მაგალითს, რომ გამოვხატოთ გამოთქმა

W \u003d 1 8π ∫ E2dV.

მაგალითი 1. მოდით R რადიუსის სფერული ზედაპირი ერთნაირად დატენოს მთლიანი მუხტით q. გაითვალისწინეთ სფეროს გაფართოების პროცესი R + dR რადიუსამდე, იპოვეთ გამონათქვამი ელექტრული ველის ენერგიის სიმკვრივისთვის.

საწყის მდგომარეობაში Er \u003d q r2 r\u003e R 0 r- სთვის< R

საბოლოო მდგომარეობაში Er \u003d q r2 r\u003e R + dR 0 r- სთვის< R + dR

ველები ნაჩვენებია სურათი 36-ზე.

ელექტრული ველის მხრიდან, სიმკვრივის ძალები მოქმედებენ სფეროში

fr \u003d 1 8πE02, E 0 \u003d q R2.

ეს ძალები ასრულებენ საქმეს

δA \u003d fr ⋅ 4πR2dR \u003d 1 8πE02 ⋅ 4πR2dR. (ა)

სფეროს გაფართოების დროს ელექტრული ველი r\u003e R + dR სივრცეში უცვლელი დარჩა, ხოლო სფერულ შრეში (R, R + dR) იგი მთლიანად გაქრა, ე.ი. ელექტრული ველის ენერგია შეიცვალა მნიშვნელობით

dW \u003d −W ⋅ 4πR2dR, (ბ)

სადაც W არის საჭირო მოცულობითი ენერგიის სიმკვრივე.

ენერგიის შენარჩუნების კანონის შესაბამისად

იმ მუშაობა δA ელექტრული ძალები დასრულდა ელექტრული ველის ენერგიის შემცირების გამო. (A) და (b) გამონათქვამების ჩანაცვლება, 4πR2dR ფენის მოცულობით შემცირების შემდეგ, ვიღებთ W \u003d 1 8πE02 - ის, რისი დანახვაც გვინდოდა.

კომენტარი ეს სფერო შეიძლება გამოყენებულ იქნას შებრუნებული პრობლემის გადასაჭრელად: ვთქვათ, რომ ენერგიის სიმკვრივე W ჩვენთვის ცნობილია, ელექტრული ველის მხრიდან იპოვნეთ ზედაპირული ძალა fr დამუხტული სფეროს ერთეულზე. გამოსავალი აშკარაა.

როგორც მეორე მაგალითი, ჩვენ გამოვთვლით a რადიუსის ერთნაირად დამუხტული სფეროს ველის ენერგიას

Er \u003d q r2 r ≥ R q a3 r ამისთვის r< a

W \u003d 1 8π ∫ 0aq2 a6r2 ⋅ 4πr2dr + 1 8π ∫ a∞q2 r44πr2dr \u003d 3 5 q2 a.

მიღებული შედეგი გამოვიყენოთ "ნაწილაკის კლასიკური რადიუსის" ცნების შესადგენად.

ფარდობითობის თეორიის თანახმად, W ენერგიის მქონე ველს აქვს მასა m \u003d W ∕ c2. ამიტომ, ნებისმიერი ნაწილაკი, რომელსაც აქვს მასა m და მუხტი, არ შეიძლება ჰქონდეს მასზე მცირე ზომა

მას შემდეგ ნაწილაკის მასა არ შეიძლება იყოს ნაკლები მისი ველის მასაზე (ამ ფორმულის დაწერისას მხედველობაში არ მიიღება მუდმივი 3/5).

მაგალითად, ელექტრონისთვის

re \u003d e2 მკ 2 ≃ 2.8 ⋅ 10-13 სმ.

მოდით, ორი მუხტი q 1 და q 2 იყოს ერთმანეთისგან r მანძილზე. თითოეულ მუხტს, რომელიც სხვა მუხტის ველშია, აქვს პოტენციური ენერგია P. გამოყენებით П \u003d qφ, ჩვენ განვსაზღვრავთ

P 1 \u003d W 1 \u003d q 1 φ 12 P 2 \u003d W 2 \u003d q 2 φ 21

(φ 12 და φ 21, შესაბამისად, მუხტის დონის პოტენციალია q 2 იმ წერტილში, სადაც მუხტი q 1 და მუხტი q 1 მდებარეობს იმ წერტილში, სადაც მუხტი q 2 მდებარეობს)

წერტილოვანი მუხტის პოტენციალის განსაზღვრის თანახმად

მაშასადამე.

ან

Ამგვარად,

წერტილოვანი მუხტების სისტემის ელექტროსტატიკური ველის ენერგია არის

(12.59)

(φ i არის n -1 მუხტით შექმნილი ველის პოტენციალი (გარდა q i) იმ წერტილში, სადაც მუხტი q i მდებარეობს.

მარტოხელა დამუხტული კონდუქტორის ენერგია

მარტოხელა დატვირთული კონდუქტორი შეიძლება დამუხტდეს პოტენციურ φ- ზე, განმეორებით გადააქვს dq მუხტის ნაწილები უსასრულობიდან დირიჟორზე. დაწყებითი სამუშაო, რომელიც კეთდება საველე ძალების წინააღმდეგ, ამ შემთხვევაში არის

მუხტის გადატანა dq უსასრულობიდან დირიჟორზე ცვლის მის პოტენციალს

(C არის გამტარის ელექტრული სიმძლავრე).

აქედან,

იმ როდესაც მუხტი dq გადადის უსასრულობიდან გამტარზე, ჩვენ ვზრდით ველის პოტენციურ ენერგიას

dП \u003d dW \u003d δA \u003d Cφdφ

ამ გამოხატვის ინტეგრირებით ვხვდებით დამუხტული კონდუქტორის ელექტროსტატიკური ველის პოტენციურ ენერგიას, რომლის პოტენციალია 0-დან φ- მდე:

(12.60)

თანაფარდობის გამოყენება

პოტენციური ენერგიისთვის შემდეგ გამონათქვამებს ვიღებთ:

(12.61)

(q არის კონდუქტორის მუხტი).

დამუხტული კონდენსატორის ენერგია

თუ არსებობს ორი დამუხტული გამტარის სისტემა (კონდენსატორი), მაშინ სისტემის მთლიანი ენერგია ტოლია კონდუქტორების შინაგანი პოტენციური ენერგიებისა და მათი ურთიერთქმედების ენერგიის ჯამის:

(12.62)

(q არის კონდენსატორის მუხტი, C არის მისი ელექტროენერგია.

ფრომიდან იმის გათვალისწინებით, რომ Δφ \u003d φ 1 –φ 2 \u003d U არის პოტენციური განსხვავება (ძაბვა) ფირფიტებს შორის), მივიღებთ ფორმულას

(12.63)

ფორმულები მოქმედებს კონდენსატორის ფირფიტების ნებისმიერი ფორმისთვის.

ფიზიკური სიდიდე, რომელიც რიცხობრივად უდრის ველის პოტენციური ენერგიის შეფარდებას, რომელიც შეიცავს მოცულობის ელემენტს ამ მოცულობასთან, ეწოდებამოცულობითი ენერგიის სიმკვრივე.

ერთიანი ველისთვის, ნაყარი ენერგიის სიმკვრივე

(12.64)

ბრტყელი კონდენსატორისთვის, რომლის მოცულობაა V \u003d Sd, სადაც S არის ფირფიტის ფართობი, d არის მანძილი ფირფიტებს შორის,

მაგრამ

,

შემდეგ

(12.65)

(12.66)

(E არის ელექტროსტატიკური ველის სიძლიერე დიელექტრიკული მუდმივის ε შუაში, D \u003d ε ε 0 E ველის ელექტრული გადაადგილება).

ამიტომ, ერთგვაროვანი ელექტროსტატიკური ველის მოცულობითი ენერგიის სიმკვრივე განისაზღვრება E სიძლიერით ან D გადაადგილებით.

უნდა აღინიშნოს, რომ გამოთქმა

და

მოქმედებს მხოლოდ იზოტროპული დიელექტრიკისთვის, რომლისთვისაც დაცულია p \u003d ε 0 χE მიმართება.

გამოხატვა

შეესაბამება ველის თეორიას - მოკლე დიაპაზონის მოქმედების თეორიას, რომლის მიხედვითაც ენერგიის გადამზიდავი არის ველი.

ფეროელექტრიკა. მათი მახასიათებლები. პიეზოს ეფექტი.

ფეროელექტრიკა, კრისტალური დიელექტრიკები, რომლებსაც აქვთ სპონტანური (სპონტანური) პოლარიზაცია გარკვეულ ტემპერატურულ დიაპაზონში, რაც მნიშვნელოვნად იცვლება გარე გავლენის გავლენის ქვეშ.

პიეზოელექტრული ეფექტი - მექანიკური დაძაბულობის მოქმედებით დიელექტრიკის პოლარიზაციის დადგომის ეფექტი

დირიჟორები ელექტრულ ველში. მუხტების განაწილება კონდუქტორში.

Ε \u003d ევნეშნ - ევნუთრ \u003d 0

ელექტროენერგიაში შევიტანთ გამტარ ფირფიტას, ამ ველს გარესაც ვუწოდებთ .

შედეგად, მარცხენა ზედაპირზე იქნება უარყოფითი მუხტი და მარჯვენა ზედაპირზე დადებითი მუხტი. ამ მუხტებს შორის წარმოიქმნება საკუთარი ელექტრული ველი, რომელსაც ჩვენ შინაგანს დავარქმევთ. ფირფიტის შიგნით ერთდროულად იქნება ორი ელექტრული ველი - გარე და შიდა, საპირისპირო მიმართულებით.

კონდუქტორების ელექტრული სიმძლავრე. კონდენსატორი. კონდენსატორების დამაკავშირებელი.

ელექტროენერგია - ფიზიკური რაოდენობა რიცხობრივად ტოლია იმ მუხტის ოდენობის, რომელიც უნდა ეცნობოს მოცემულ კონდუქტორს, რომ მისი პოტენციალი ერთით გაიზარდოს.

კონდენსატორი - მოწყობილობა ელექტრული ველის მუხტისა და ენერგიის შესანახად.

პარალელურად უკავშირდება

სერია დაკავშირებულია

დამუხტული კონდუქტორის, კონდენსატორის ენერგია. ელექტრული ველის ენერგია. ელექტრო ველის მოცულობითი ენერგიის სიმკვრივე.

დამუხტული კონდუქტორის ენერგია ტოლია სამუშაოს, რომელიც უნდა გაკეთდეს ამ კონდუქტორის დატენვისთვის:

დამუხტული კონდენსატორის ენერგია

ელექტროსტატიკური ველის ენერგია

ელექტროსტატიკური ველის ნაყარი ენერგიის სიმკვრივე

16. ელექტრული ველის სიმტკიცე და სიმკვრივე. EMF Ვოლტაჟი.

მიმდინარე ძალა არის სკალარული ფიზიკური სიდიდე, რომელიც განისაზღვრება Δq მუხტის თანაფარდობით, რომელიც გამტარის განივ მონაკვეთში გადის გარკვეული დროის ინტერვალიდან Δt ამ დროის ინტერვალთან.

დენის სიმკვრივე კ არის ვექტორული ფიზიკური სიდიდე, რომლის მოდული განისაზღვრება დირიჟორში I დენის თანაფარდობით დირიჟორის S- ის განივი უბნის მიმართ.

ელექტროძრავის ძალა (EMF) - ფიზიკური სიდიდე, რომელიც ახასიათებს გარე (არა პოტენციური) ძალების მუშაობას DC ან AC წყაროებში. დახურულ გამტარ მარყუჟში, EMF უდრის ამ ძალების მუშაობას ერთეულის მოძრაობაზე დადებითი მუხტი კონტურის გასწვრივ.

ელექტრო ძაბვა - ფიზიკური სიდიდე, რომლის ღირებულება უდრის ელექტრული ველის მუშაობის თანაფარდობას, რომელიც ტესტის ელექტრული მუხტის A წერტილიდან B წერტილამდე გადადის ტესტის მუხტის სიდიდეზე.

17. ომის კანონი ჯაჭვის ერთგვაროვანი მონაკვეთისთვის. ომის კანონი ჰეტეროგენული არეალისთვის განუყოფელი ფორმით. ომის კანონი სრული წრისთვის.

მიმდინარე I ერთგვაროვან ლითონის კონდუქტორში პირდაპირ პროპორციულია ძაბვის U ამ კონდუქტორის ბოლოებში და უკუპროპორციულია ამ კონდუქტორის R წინააღმდეგობის

ომის კანონი ინტეგრალური ფორმის სქემის არა ჰომოგენური მონაკვეთისთვის IR \u003d (φ1 - φ2) + E12

ომის კანონი სრული წრისთვის :

18. ომის კანონის დიფერენციალური ფორმა.

j- დენის სიმკვრივე, σ - ელექტროენერგიის გამტარობა იმ ნივთიერებისა, რომლისგანაც ხდება გამტარებელი გარე ძალების Est- ველი

19. ჟოულ-ლენცის კანონი ინტეგრალური და დიფერენციალური ფორმებით.

დიფერენციალური ფორმით:

სითბოს ენერგიის სიმკვრივე -

განუყოფელი ფორმით:

20. არაწრფივი ელემენტები. გაანგარიშების მეთოდები არაწრფივი ელემენტებით. კირხოფის წესი.

არაწრფივი უწოდებენ ელექტრული წრეებირომელშიც რეაქციები და ზემოქმედებები არაწრფელად არის დაკავშირებული.

მარტივი გამეორების მეთოდი

1. ელექტრული წრის ორიგინალური არაწრფივი განტოლება, სადაც არის ცვლადი ცვლადი, წარმოდგენილია როგორც.

2. გაანგარიშება ხორციელდება ალგორითმის მიხედვით სად

გამეორების ნაბიჯი. ხაზოვანი დამოკიდებულებები

აქ არის მითითებული შეცდომა

კირხოფის პირველი წესი:

კვანძში კონვერტირებადი დენებისაგან ძალების ალგებრული ჯამი ნულის ტოლია

კირხოფის მეორე წესი:

ნებისმიერ მარტივ დახურულ მარყუჟში, რომელიც თვითნებურად არის შერჩეული განშტოებულ ელექტრულ წრეში, მიმდინარე სიძლიერეების და შესაბამისი სექციების წინაღობების პროდუქტების ალგებრული ჯამი ტოლია წრეში არსებული EMF ალგებრული ჯამის

21. მიმდინარე ვაკუუმში. ემისიის მოვლენები და მათი ტექნიკური გამოყენება.

ვაკუუმი არის გაზის მდგომარეობა ჭურჭელში, რომლის დროსაც მოლეკულები მიფრინავენ ჭურჭლის ერთი კედლიდან მეორეში და არასდროს შეეჯახნენ ერთმანეთს.

ვაკუუმის იზოლატორი, მასში დენი შეიძლება წარმოიშვას მხოლოდ დამუხტული ნაწილაკების ხელოვნური შეყვანის გამო, ამისათვის ისინი იყენებენ ელექტრონების ემისიას (გამოყოფას) ნივთიერებების მიერ. თერმოლოგიური ემისია ხდება ვაკუუმურ ნათურებში მწვავე კათოდებით, ხოლო ფოტოელექტრონული გამოყოფა ხდება ფოტოდიოდში.

თერმიული ემისია არის ელექტრონების გამოყოფა მწვავე მეტალებით. თავისუფალი ელექტრონების კონცენტრაცია მეტალებში საკმაოდ მაღალია, ამიტომ საშუალო ტემპერატურაზეც კი, ელექტრონების სიჩქარეზე (ენერგიებზე) განაწილების გამო, ზოგიერთ ელექტრონს აქვს საკმარისი ენერგია ლითონის საზღვარზე პოტენციური ბარიერის გადასალახად. ტემპერატურის მატებასთან ერთად იზრდება ელექტრონების რაოდენობა, რომელთა თერმული მოძრაობის კინეტიკური ენერგია სამუშაო ფუნქციაზე მეტია, ხოლო თერმონიული ემისიის ფენომენი შესამჩნევი ხდება.

თერმონიული ემისიის ფენომენი გამოიყენება იმ მოწყობილობებში, რომლებშიც საჭიროა ელექტრონების ნაკადის მიღება ვაკუუმში, მაგალითად, ელექტრონულ ნათურებში, რენტგენის მილებში, ელექტრონულ მიკროსკოპებში და ა.შ. ელექტრონული ნათურები ფართოდ გამოიყენება ელექტრო და რადიოტექნიკაში, ავტომატიზაციაში და ტელემექანიკაში ალტერნატიული დენების გამოსასწორებლად, გამაძლიერებლად ელექტრული სიგნალები და ალტერნატიული დენები, ელექტრომაგნიტური რხევების წარმოქმნა და ა.შ., დანიშნულების შესაბამისად, ნათურებში გამოიყენება დამატებითი საკონტროლო ელექტროდები.

ფოტოელექტრონის ემისია - ეს არის ელექტრონების გამოსხივება მეტალიდან, როგორც სინათლის, ასევე მოკლე ტალღის ელექტრომაგნიტური გამოსხივების (მაგალითად, რენტგენის სხივების) ზემოქმედებით. ფოტოელექტრული ეფექტის განხილვისას გაანალიზდება ამ ფენომენის ძირითადი კანონზომიერებები.

მეორადი ელექტრონების გამოყოფა - ეს არის ელექტრონების გამოყოფა ლითონების, ნახევარგამტარების ან დიელექტრიკების ზედაპირზე ელექტრონული სხივით დაბომბვისას. საშუალო ელექტრონული ნაკადი შედგება ელექტრონებისგან, რომლებიც აისახება ზედაპირზე (ელასტიკურად და არაელასტიკურად არეკლილი ელექტრონები) და "ჭეშმარიტად" მეორადი ელექტრონებისგან - ელექტრონები პირველადი ელექტრონების მიერ ლითონისგან, ნახევარგამტარისგან ან დიელექტრიკისგან.

მეორადი ელექტრონების ემისიის ფენომენი გამოიყენება ფოტომამრავლების მილებში.

ავტოელექტრონული ემისია არის ელექტრონების გამოსხივება ლითონების ზედაპირიდან ძლიერი გარე ელექტრული ველის გავლენით. ეს მოვლენები შეიძლება დაფიქსირდეს ევაკუირებულ მილში.

22. მიმდინარე გაზებში. გაზების დამოუკიდებელი და დამოუკიდებელი გამტარობა. I - V გაზებში მიმდინარე მახასიათებელი. გამონადენის სახეები და მათი ტექნიკური გამოყენება.

ნორმალურ პირობებში, გაზები დიელექტრიკებია, რადგან შედგება ნეიტრალური ატომებისა და მოლეკულებისგან და მათ არ აქვთ საკმარისი თავისუფალი მუხტები. გაზის გამტარობის მისაღწევად, ამა თუ იმ გზით აუცილებელია მასში უფასო მუხტის მატარებლების დანერგვა ან შექმნა - დამუხტული ნაწილაკები. ამ შემთხვევაში შესაძლებელია ორი შემთხვევა: ან ეს დამუხტული ნაწილაკები იქმნება რაიმე გარე ფაქტორის მოქმედებით, ან გაზიდან შემოდის გარედან, ან ისინი იქმნება გაზში ელექტროდების მოქმედებით, რომლებიც არსებობს ელექტროდებს შორის. პირველ შემთხვევაში, გაზის გამტარობას ეწოდება არამდგრადი, მეორეში - დამოუკიდებელი.

ვოლტ-ამპერი მახასიათებელი (VAC) ) არის ამ ტერმინალურ ქსელში ძაბვაზე ორი ტერმინალური ქსელის მეშვეობით დენის დამოკიდებულების გრაფიკი. დენის ძაბვის მახასიათებელი აღწერს ორპოლუსიანი მოწყობილობის ქცევას პირდაპირი დენიდან.

დიზელის გამონადენი დაფიქსირდა დაბალი გაზის წნევაზე. გამოიყენება ლითონების კათოდური სპუტერისთვის.

ნაპერწკალი გამონადენი ბუნებაში ხშირად ჩანს ელვა. ნაპერწკლის ვოლტმეტრის მუშაობის პრინციპი არის მოწყობილობა ძალიან მაღალი ძაბვის გაზომვისთვის.

რკალის გამონადენი შეიძლება დავაკვირდეთ შემდეგ პირობებში: თუ ნაპერწკალიდან გამონადენის ანთების შემდეგ წრის წინააღმდეგობა თანდათან შემცირდება, მაშინ ნაპერწკალში დენა გაიზრდება. ელექტრული რკალი მძლავრი სინათლის წყაროა და ფართოდ გამოიყენება პროექტორის, განათების და სხვა განათების დანადგარებში. მაღალი ტემპერატურის გამო, რკალი ფართოდ გამოიყენება ლითონების შედუღებისა და ჭრისთვის. რკალის მაღალი ტემპერატურა ასევე გამოიყენება ელექტრო რკალის ღუმელების მშენებლობაში, რომლებიც მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ თანამედროვე ელექტრომეტალურგიაში.

კორონა გამონადენი შეინიშნებოდა შედარებით მაღალი გაზის წნევაზე (მაგალითად, ატმოსფერულ წნევაზე) მკვეთრად არაერთგვაროვან ელექტრულ ველში. იგი გამოიყენება ინჟინერიაში ელექტროსტატიკური ნალექების მოწყობილობისთვის, რომელიც განკუთვნილია სამრეწველო გაზების გაწმენდისთვის მყარი და თხევადი მინარევებისაგან.

23. მაგნიტური ველი. მაგნიტური ინდუქცია. დენების მაგნიტური ურთიერთქმედება.

მაგნიტური ველი - ძალის ველი, რომელიც მოქმედებს ელექტრულ მუხტებზე და მაგნიტური მომენტის მქონე სხეულებზე, განურჩევლად მათი მოძრაობისა, ელექტრომაგნიტური ველის მაგნიტური კომპონენტისა.

მაგნიტური ინდუქცია - ვექტორული სიდიდე, რომელიც არის მაგნიტური ველის მახასიათებელი ძალა (მისი მოქმედება დამუხტულ ნაწილაკებზე) სივრცის მოცემულ წერტილში. განსაზღვრავს რა ძალით მოქმედებს მაგნიტური ველი სიჩქარით მოძრავ მუხტზე.

ჩვენ დავატენავთ ბრტყელ კონდენსატორს მცირე ნაწილის გადაცემის გზით კვ ერთი ფირფიტიდან მეორეში (ნახ. 4.12.) მუხტის გადასაადგილებლად კვ ფირფიტებს შორის პოტენციური სხვაობით (j 1 - j 2) აუცილებელია სამუშაოს შესრულება

dA \u003d (j 1 - j 2) კვ (4.11)

იმის გათვალისწინებით, რომ ეს ნამუშევარი შეიძლება ასე დაწეროს

თავიდან დატენული კონდენსატორისათვის მუხტის მიცემის მიზნით Q, სამუშაო უნდა გაკეთდეს

ეს სამუშაო ტოლია დამუხტული კონდენსატორის ენერგიის

(4.12)

აქ არის ძაბვა კონდენსატორზე, ტოლია პოტენციური განსხვავებისა მის ფირფიტებზე.

განვაგრძოთ განტოლების გარდაქმნები (4.12).

შეგახსენებთ, რომ ბრტყელი კონდენსატორის მოცულობა

და ძაბვა უკავშირდება ელექტრული ველის სიმძლავრეს

უ = ე ∙ დ

ამ ურთიერთობების გამოყენებით, ჩვენ ჩამოვწერეთ დამუხტული კონდენსატორის ენერგია შემდეგი ფორმით

ეს ორი გამოხატვა კონდენსატორის ენერგიისთვის

მივყავართ შემდეგ ფუნდამენტურ კითხვას: სად მდებარეობს ენერგია კონდენსატორში? სად არის ის "ლოკალიზებული"?

თუ ეს დაკავშირებულია ელექტრო მუხტებთან, მაშინ ის მდებარეობს კონდენსატორის ფირფიტებზე. თუ ეს არის ელექტრული ველის ენერგია, მას უკავია სივრცე ფირფიტებს შორის, რომლის მოცულობა ტოლია კონდენსატორის მოცულობის ვ = ს ∙ დ.

ამ კითხვაზე პასუხის გასაცემად, საჭიროა მინდვრის დატოვებისას ფირფიტებიდან მუხტის ამოღება. ამის შემდეგ შეიძლება გამოიყურებოდეს: ენერგია დარჩა - ეს ნიშნავს, რომ ის დაკავშირებულია ველთან, გაქრა - ეს ნიშნავს, რომ იგი მდებარეობდა ფირფიტების მუხტთან ერთად.

მაგრამ პრობლემა ისაა, რომ მუხტების ამოღებისას მათი ელექტროსტატიკური ველიც ქრება. ამიტომ, ენერგიის ლოკალიზაციის საკითხი ელექტროსტატიკის ფარგლებშივერ მოგვარდება.

ელექტროდინამიკაში ცვლადები ელექტრო და მაგნიტური ველებიროგორც მოგეხსენებათ, გარეშეც შეიძლება არსებობა ელექტრო მუხტები... უფრო მეტიც, ასეთ ველებს აქვთ ენერგია, რაც პირდაპირი ექსპერიმენტული მტკიცებულებაა იმისა, რომ ეს ენერგია ასოცირდება ელექტრულ ველებთან და ლოკალიზებულია ველის მიერ დაკავებულ მოცულობაში. ახლა უფრო ნათელი ხდება დამუხტული კონდენსატორის ენერგიის ბოლო გამოხატვა:

კონდენსატორის ენერგია უკავშირდება მის ელექტრულ ველს და, შესაბამისად, პროპორციულია კონდენსატორის მოცულობისა ( ვ), ანუ ველის მოცულობა.

შეფარდება არის ენერგიის საშუალო მნიშვნელობა ველის ერთეულ მოცულობაზე.

ველის ენერგეტიკული გაჯერების ამ მახასიათებელს ეწოდება "ნაყარი ენერგიის სიმკვრივე".

ჩვეულებრივ ამ მახასიათებელს აქვს წერტილოვანი, ადგილობრივი ხასიათი. მოცემული წერტილის გარშემო არჩეულია ელემენტარული ტომი dV და გამოთვალეთ ენერგიის სიმკვრივე ამ არეალის ენერგიის დაყოფით dW თავისი მოცულობით

მოცულობითი ენერგიის სიმკვრივე ელექტრული ველის მოცემულ წერტილში პროპორციულია ამ წერტილში ველის სიძლიერის კვადრატისა. მოცულობითი ენერგიის სიმკვრივე იზომება, რა თქმა უნდა, J / m 3:

იმის ცოდნა, თუ როგორ იცვლება ენერგიის სიმკვრივე სივრცეში, შესაძლებელია გამოვთვალოთ ენერგიაში კონცენტრირებული ენერგია ვ, ელექტრული ველი:

გამტარ ბურთი რადიუსით რ ახორციელებს მუხტს Q... რა არის ამ ბურთის ელექტრული ველის ენერგია?

დამუხტული ბურთის შიგნით ველი არ არსებობს, ხოლო ბურთის გარეთ ის ემთხვევა წერტილოვანი მუხტის ველს:

, რ ³ რ

ასეთი ველის მოცულობითი ენერგიის სიმკვრივე

მოდით გამოვთვალოთ ენერგია, რომელიც კონცენტრირებულია სისქის სფერულ ფენაში დოქტორი (ნახ. 4.13.)