On a déjà noté qu'en traversant l'interface entre le conducteur et le vide, l'intensité et l'induction du champ électrique changent brusquement. Des phénomènes spécifiques y sont associés. L'électron n'est libre que dans les limites du métal. Dès qu'il tente de franchir la frontière « métal-vide », une force coulombienne d'attraction apparaît entre l'électron et la charge positive en excès formée à la surface (Fig. 6.1).

Un nuage d'électrons se forme près de la surface et une double couche électrique avec une différence de potentiel () se forme à l'interface. Les sauts de potentiel à la frontière métallique sont représentés sur la figure 6.2.

Dans le volume occupé par le métal, un puits d'énergie potentielle se forme, car à l'intérieur du métal les électrons sont libres et leur énergie d'interaction avec les sites du réseau est nulle. En dehors du métal, l'électron gagne de l'énergie O 0 . C'est l'énergie d'attraction.Pour quitter le métal, l'électron doit franchir la barrière de potentiel et travailler.

(6.1.1)

Ce travail s'appelle travail de sortie d'un électron à partir d'un métal . Pour le compléter, l'électron doit être alimenté en énergie suffisante

Émission thermoionique

La valeur du travail de sortie dépend de la nature chimique de la substance, de son état thermodynamique et de l'état de l'interface. Si l'énergie suffisante pour effectuer la fonction de travail est transmise aux électrons par chauffage, alors le processus par lequel les électrons s'échappent d'un métal est appelé émission thermionique .

En thermodynamique classique, un métal est représenté comme un réseau ionique contenant un gaz d'électrons. On pense que la communauté des électrons libres obéit aux lois d'un gaz parfait. Ainsi, conformément à la distribution de Maxwell à une température autre que 0 K, il existe un certain nombre d'électrons dans le métal dont l'énergie thermique est supérieure au travail de sortie. Ces électrons quittent le métal. Si la température augmente, le nombre de ces électrons augmente également.

Le phénomène d'émission d'électrons par des corps chauffés (émetteurs) dans le vide ou un autre milieu est appelé émission thermionique . Le chauffage est nécessaire pour que l'énergie du mouvement thermique de l'électron soit suffisante pour vaincre les forces d'attraction de Coulomb entre l'électron chargé négativement et la charge positive induite par celui-ci sur la surface métallique lorsqu'il est retiré de la surface (Fig. 6.1). De plus, à une température suffisamment élevée, un nuage d'électrons chargé négativement est créé au-dessus de la surface métallique, ce qui empêche l'électron de s'échapper de la surface métallique dans le vide. Ces deux facteurs et peut-être d'autres déterminent le travail de sortie d'un électron à partir d'un métal.

Le phénomène d'émission thermionique a été découvert en 1883 par Edison, le célèbre inventeur américain. Ce phénomène a été observé par lui dans une lampe à vide à deux électrodes - une anode à potentiel positif et une cathode à potentiel négatif. La cathode de la lampe peut être un filament en métal réfractaire (tungstène, molybdène, tantale, etc.), chauffé par un courant électrique (Fig. 6.3). Une telle lampe est appelée une diode à vide. Si la cathode est froide, alors il n'y a pratiquement pas de courant dans le circuit cathode-anode. Avec une augmentation de la température de la cathode dans le circuit cathode-anode, un courant électrique apparaît, d'autant plus important que la température de la cathode est élevée. À une température de cathode constante, le courant dans le circuit cathode-anode augmente avec l'augmentation de la différence de potentiel tu entre la cathode et l'anode et passe à une certaine valeur stationnaire, appelée courant de saturation je n.m. Où tous les thermoélectrons émis par la cathode atteignent l'anode. Le courant d'anode n'est pas proportionnel tu, et donc La loi d'Ohm ne s'applique pas à une diode à vide.

La figure 6.3 montre le circuit de diode à vide et les caractéristiques courant-tension (CV) je un(U un). Ici tu h - tension de ralentissement à laquelle je = 0.

Emission froide et explosive

L'émission électronique causée par l'action des forces du champ électrique sur les électrons libres dans un métal est appelée émission froide ou autoélectronique . Pour cela, l'intensité du champ doit être suffisante et la condition doit être satisfaite

(6.1.2)

ici ré est l'épaisseur de la double couche électrique à l'interface média. Habituellement pour les métaux purs et En pratique, cependant, l'émission de froid est observée à une force d'ordre.Cet écart est attribué à l'incohérence des concepts classiques pour décrire les processus au niveau micro.

L'émission de champ peut être observée dans un tube à vide bien évacué, dont la cathode est une pointe et l'anode est une électrode conventionnelle à surface plane ou légèrement incurvée. Intensité du champ électrique à la surface d'une pointe avec un rayon de courbure r et potentiel tu par rapport à l'anode est

A et , ce qui conduira à l'apparition d'un courant faible dû à l'émission de champ depuis la surface de la cathode. La force du courant d'émission augmente rapidement avec l'augmentation de la différence de potentiel tu. Dans ce cas, la cathode n'est pas spécialement chauffée, et donc l'émission est dite froide.

Avec l'aide de l'émission de champ, il est fondamentalement possible d'obtenir la densité de courant mais cela nécessite des émetteurs sous la forme d'un ensemble d'un grand nombre de pointes, de forme identique (Fig. 6.4), ce qui est pratiquement impossible, et, de plus, une augmentation du courant à 10 8 A / cm 2 conduit à un explosif destruction des pointes et de tout l'émetteur.

La densité de courant AEE sous l'influence d'une charge d'espace est (loi de Child-Langmuir)

où est le coefficient de proportionnalité déterminé par la géométrie et le matériau de la cathode.

En termes simples, la loi de Childe-Langmuir montre que la densité de courant est proportionnelle (la loi des trois secondes).

Le courant d'émission de champ à une concentration d'énergie dans les microvolumes de la cathode jusqu'à 10 4 J×m–1 et plus (avec une énergie totale de 10 -8 J) peut initier un type d'émission qualitativement différent en raison de explosion de micropointes sur la cathode (Fig. 6.4).

Dans ce cas, un courant d'électrons apparaît, qui dépasse le courant initial de plusieurs ordres de grandeur - observé émission explosive d'électrons (PIPI). L'EEE a été découvert et étudié à l'Institut polytechnique de Tomsk en 1966 par une équipe d'employés dirigée par G.A. Mois.

L'EEE est le seul type d'émission d'électrons permettant d'obtenir des flux d'électrons d'une puissance allant jusqu'à 10 13 W avec une densité de courant allant jusqu'à 10 9 A/cm 2 .

	Riz. 6.4	Riz. 6.5

Le courant EEE a une structure inhabituelle. Il se compose de portions séparées d'électrons 10 11 ¸ 10 12 pièces, ayant le caractère d'avalanches d'électrons, appelées ectons(lettres initiales " centre explosif”) (Fig. 6.5). Temps de formation d'avalanche 10 -9 ¸ 10 -8 s.

L'apparition d'électrons dans un ecton est causée par une surchauffe rapide des microsections de cathode et est, par essence, une sorte d'émission thermionique. L'existence d'un ecton se manifeste par la formation d'un cratère à la surface de la cathode. L'arrêt de l'émission d'électrons dans un ecton est dû au refroidissement de la zone d'émission dû à la conductivité thermique, à une diminution de la densité de courant et à l'évaporation des atomes.

L'émission explosive d'électrons et les ectons jouent un rôle fondamental dans les étincelles et les arcs sous vide, dans les décharges à basse pression, dans les gaz comprimés et à haute résistance, dans les micro-espaces, c'est-à-dire où il y a un champ électrique élevé sur la surface de la cathode.

Le phénomène d'émission explosive d'électrons a servi de base à la création d'installations électrophysiques pulsées, telles que des accélérateurs d'électrons à courant élevé, de puissants dispositifs pulsés et à rayons X et de puissants générateurs de micro-ondes relativistes. Par exemple, les accélérateurs d'électrons pulsés ont une puissance de 10 13 W ou plus avec une durée d'impulsion de 10 -10 ¸ 10 -6 s, un courant d'électrons de 10 6 A et une énergie des électrons de 10 4 ¸ 10 7 eV. De tels faisceaux sont largement utilisés pour la recherche en physique des plasmas, en physique et chimie des rayonnements, pour le pompage des lasers à gaz, etc.

Émission photoélectronique

Émission photoélectronique (effet photoélectrique) consiste à « assommer » des électrons du métal sous l'action d'un rayonnement électromagnétique sur celui-ci.

La disposition de l'installation d'étude de l'effet photoélectrique et du CVC est similaire à celles représentées sur la figure. 6.3. Ici, au lieu de chauffer la cathode, un flux de photons ou de γ-quanta est dirigé vers elle (Fig. 6.6).

Les lois de l'effet photoélectrique sont encore plus incompatibles avec la théorie classique que dans le cas de l'émission froide. Pour cette raison, nous considérerons la théorie de l'effet photoélectrique lors de l'examen des concepts quantiques en optique.

Dans les appareils physiques qui enregistrent le rayonnement γ, ils utilisent photomultiplicateurs (EMP). Le schéma de l'appareil est illustré à la figure 6.7.

Il utilise deux effets d'émission : effet photoélectrique et émission d'électrons secondaires, qui consiste à assommer des électrons du métal en bombardant celui-ci avec d'autres électrons. Les électrons sont éliminés par la lumière de la photocathode ( CF). Accélérer entre CF et le premier émetteur ( KS 1), ils gagnent suffisamment d'énergie pour assommer plus d'électrons du prochain émetteur. Ainsi, la multiplication des électrons se produit du fait d'une augmentation de leur nombre lors du passage successif de la différence de potentiel entre émetteurs voisins. La dernière électrode s'appelle le collecteur. Enregistrez le courant entre le dernier émetteur et le collecteur. De cette façon, EMP sert d'amplificateur de courant, et ce dernier est proportionnel au rayonnement incident sur la photocathode, qui sert à évaluer la radioactivité.

LA PHYSIQUE

La loi de conservation de la charge. La loi de coulomb. La constante diélectrique d'une substance.

La loi de conservation de la charge électrique stipule que la somme algébrique des charges d'un système électriquement fermé est conservée.

La loi de conservation de la charge sous forme intégrale :

Ici Ω est une région arbitraire dans l'espace tridimensionnel, est la frontière de cette région, ρ est la densité de charge, est la densité de courant (densité de flux de charge électrique) à travers la frontière.

La loi de conservation de la charge sous forme différentielle :

La loi de conservation de charge en électronique :

Les règles de Kirchhoff pour les courants découlent directement de la loi de conservation de la charge. La combinaison des conducteurs et des composants radio-électroniques est représentée comme un système ouvert. L'afflux total de charges dans un système donné est égal à la sortie totale de charges du système. Les règles de Kirchhoff supposent qu'un système électronique ne peut pas modifier de manière significative sa charge totale.

La loi de coulomb. Le module de la force d'interaction de deux charges ponctuelles dans le vide est directement proportionnel au produit des modules de ces charges et inversement proportionnel au carré de la distance qui les sépare. où est la force avec laquelle la charge 1 agit sur la charge 2 ; q1,q2 - ampleur des charges ; - vecteur rayon (vecteur dirigé de la charge 1 vers la charge 2, et égal, en module, à la distance entre charges - r12) ; k - coefficient de proportionnalité. Ainsi, la loi indique que les charges de même nom se repoussent (et que les charges opposées s'attirent).

La constante diélectrique d'une substance. La grandeur physique égale au rapport du module du champ électrique externe dans le vide au module du champ total dans un diélectrique homogène est appelée permittivité de la substance.

Champ électrique. Intensité du champ électrique. Méthode de superposition de champs électriques.

Champ électrique - une des composantes du champ électromagnétique ; un type particulier de matière qui existe autour des corps ou des particules qui ont une charge électrique, ainsi que sous forme libre lors du changement champ magnétique(par exemple, dans les ondes électromagnétiques). Le champ électrique est directement invisible, mais peut être observé en raison de son effet de force sur les corps chargés.

Intensité du champ électrique - grandeur physique vectorielle caractérisant le champ électrique en un point donné et numériquement égale au rapport de la force agissant sur la charge d'essai placée en un point donné du champ sur la valeur de cette charge q : .

Méthode de superposition de champs électriques. Si le champ n'est pas formé par une charge, mais par plusieurs, alors les forces agissant sur la charge de test sont additionnées selon la règle d'addition vectorielle. Par conséquent, l'intensité du système de charges à un point donné, le champ est égal à la somme vectorielle des intensités de champ de chaque charge séparément.

Le flux du vecteur d'intensité du champ électrique. Déplacement électrique. Théorème d'Ostrogradsky-Gauss.

intensité du champ électrique sur une surface donnée

la somme des débits à travers toutes les zones dans lesquelles la surface est divisée

Déplacement électrique. En raison de la polarisabilité différente de diélectriques dissemblables, les intensités de champ qu'ils contiennent seront différentes. Par conséquent, le nombre de lignes de force dans chaque diélectrique est également différent.

Une partie des lignes issues des charges entourées d'une surface fermée aboutiront à l'interface diélectrique et ne pénétreront pas cette surface. Cette difficulté peut être éliminée en introduisant une nouvelle caractéristique physique du champ - le vecteur de déplacement électrique

Le vecteur est dirigé dans le même sens que. Le concept de lignes vectorielles et de flux de déplacement, similaire au concept de lignes de force et de flux d'intensité dN0= DdScos(α)

La formule d'Ostrogradsky - une formule qui exprime le flux d'un champ vectoriel à travers une surface fermée par l'intégrale de la divergence (combien les flux entrants et sortants divergent) de ce champ sur le volume délimité par cette surface : c'est-à-dire que l'intégrale de la divergence du champ vectoriel , répartie sur un certain volume T, est égale au flux vectoriel à travers la surface S qui délimite ce volume.

Application du théorème de Gauss au calcul de certains champs électriques dans le vide.

a) Le champ d'un fil infiniment long

le module de l'intensité du champ créé par un filament infiniment long uniformément chargé à une distance R de celui-ci,

b) le champ d'un plan infini uniformément chargé

Soit σ la densité de charge de surface sur le plan

c) le champ de deux plans opposés uniformément chargés

d) le champ d'une surface sphérique uniformément chargée

Potentiel de champ électrique. Nature potentielle des champs électriques.

potentiel électrostatique (voir aussi potentiel de Coulomb) - une énergie scalaire caractéristique d'un champ électrostatique qui caractérise l'énergie potentielle du champ, qui a une charge unitaire placée à un point donné du champ. Le potentiel électrostatique est égal au rapport de l'énergie potentielle de l'interaction de la charge avec le champ sur la valeur de cette charge : J/C

Nature potentielle des champs électriques.

L'interaction entre charges fixes s'effectue au moyen d'un champ électrostatique : ce ne sont pas les charges qui interagissent, mais une charge à son emplacement interagit avec le champ créé par une autre charge. C'est l'idée d'interaction étroite - l'idée de transférer des interactions à travers un support matériel, à travers un champ.

Travail sur le mouvement des charges dans un champ électrique. Différence de potentiel.

Une grandeur physique égale au rapport de l'énergie potentielle d'une charge électrique dans un champ électrostatique à la valeur de cette charge est appelée potentiel

Lors du déplacement d'une charge d'essai q dans un champ électrique, les forces électriques travailler . Ce travail pour un petit déplacement est égal à

Intensité du champ électrique en tant que gradient de potentiel. surfaces équipotentielles.

Capacité de gradient est égal à l'incrément du potentiel, rapporté à l'unité de longueur et pris dans le sens où cet incrément a la plus grande valeur.

Surface équipotentielle est la surface sur laquelle le potentiel scalaire d'un champ potentiel donné prend une valeur constante. Une autre définition, équivalente, est une surface, en tout point orthogonal aux lignes de champ de force.

Dipôle dans un champ électrique. Le moment électrique du dipôle.

champ uniforme

Le couple total sera

champ externe inhomogène

et ici un couple apparaît, faisant tourner le dipôle le long du champ (Fig. 4). Mais dans ce cas, les charges sont affectées par des forces qui ne sont pas de même amplitude, dont la résultante est différente de zéro. Par conséquent, le dipôle avancera également, étant attiré dans la région d'un champ plus fort

Moment électrique du dipôle

Types de diélectriques. Polarisation des diélectriques.

diélectrique non polaire- une substance contenant des molécules à liaison majoritairement covalente.

diélectrique polaire- une substance contenant des molécules ou des groupes dipolaires, ou ayant des ions comme partie de la structure.

ferroélectrique- une substance qui contient des régions à polarisation spontanée.

Polarisation des diélectriques - déplacement des charges électriques positives et négatives dans les diélectriques dans des directions opposées.

Champ électrique dans un diélectrique. Vecteur de polarisation. Équation de champ dans un diélectrique.

Dans un diélectrique, la présence champ électrique n'interfère pas avec l'équilibre des charges. La force agissant sur les charges dans le diélectrique à partir du champ électrique est équilibrée par des forces intramoléculaires qui maintiennent les charges dans la molécule du diélectrique, de sorte que l'équilibre des charges est possible dans le diélectrique, malgré la présence d'un champ électrique.

Vecteur de polarisation électrique est le moment dipolaire par unité de volume du diélectrique.

Équation de champ dans un diélectrique

où r est la densité de toutes les charges électriques

Susceptibilité diélectrique de la matière. Sa relation avec la constante diélectrique du milieu.

Susceptibilité diélectrique de la matière - une grandeur physique, mesure de la capacité d'une substance à se polariser sous l'influence d'un champ électrique. Susceptibilité diélectrique χe - coefficient de relation linéaire entre la polarisation diélectrique P et le champ électrique externe E dans des champs suffisamment petits : Dans le système SI : où ε0 est la constante électrique ; le produit ε0χe est appelé dans le système SI la susceptibilité diélectrique absolue.

Ferroélectriques. Leurs caractéristiques. Effet piézo.

ferroélectriques, diélectriques cristallins qui ont une polarisation spontanée (spontanée) dans une certaine plage de températures, qui change considérablement sous l'influence d'influences externes.

Effet piézoélectrique - l'effet de l'apparition de la polarisation diélectrique sous l'action des contraintes mécaniques

conducteurs dans un champ électrique. Répartition des charges dans un conducteur.

Ε = Evext - Evint = 0

On introduit une plaque conductrice dans un champ électrique, on appelle ce champ externe .

En conséquence, il y aura une charge négative sur la surface gauche et une charge positive sur la surface droite. Entre ces charges, un champ électrique va apparaître, que nous appellerons interne. À l'intérieur de la plaque, il y aura simultanément deux champs électriques - externe et interne, de sens opposé.

Capacité électrique des conducteurs. Condensateur. Connexion des condensateurs.

Capacité électrique - une grandeur physique numériquement égale à la charge qu'il faut donner à un conducteur donné pour augmenter son potentiel de un.

Condensateur - un dispositif d'accumulation de charge et d'énergie du champ électrique.

connecté en parallèle

connecté en série

L'énergie d'un conducteur chargé, condensateur. L'énergie du champ électrique. Densité d'énergie volumétrique du champ électrique.

L'énergie d'un conducteur chargé est égal au travail qui doit être fait pour charger ce conducteur :

Energie d'un condensateur chargé

Énergie de champ électrostatique

Densité d'énergie volumétrique du champ électrostatique

16. Intensité et densité du champ électrique. CEM. Tension.

Intensité actuelle - grandeur physique scalaire, déterminée par le rapport de la charge Δq traversant la section du conducteur pendant une certaine durée Δt, à cette durée.

Densité de courant j est une grandeur physique vectorielle dont le module est déterminé par le rapport de l'intensité du courant I dans le conducteur à la section transversale S du conducteur.

Force électromotrice (EMF) - une grandeur physique qui caractérise le travail des forces externes (non potentielles) dans les sources de courant continu ou alternatif. Dans un circuit conducteur fermé, la FEM est égale au travail de ces forces en déplaçant une seule charge positive le long du circuit.

Tension électrique - une grandeur physique dont la valeur est égale au rapport du travail du champ électrique effectué lors du transfert d'une charge électrique d'essai du point A au point B, sur la valeur de la charge d'essai.

17. Loi d'Ohm pour une section homogène de la chaîne. Loi d'Ohm pour une section inhomogène sous forme intégrale. Loi d'Ohm pour un circuit complet.

courant I dans un conducteur métallique homogène est directement proportionnelle à la tension U aux extrémités de ce conducteur et inversement proportionnelle à la résistance R de ce conducteur

Loi d'Ohm pour une section non homogène d'un circuit sous forme intégrale IR = (φ1 - φ2) + E12

Loi d'Ohm pour un circuit complet :

18. Forme différentielle de la loi d'Ohm.

j-densité de courant, σ - conductivité électrique de la substance à partir de laquelle le conducteur est fabriqué Est-champ de forces externes

19. Loi de Joule-Lenz sous forme intégrale et différentielle.

sous forme différentielle :

densité de puissance thermique -

sous forme intégrale :

20. Éléments non linéaires. Méthodes de calcul avec des éléments non linéaires. La règle de Kirchhoff.

non linéaire les circuits électriques sont appelés, dans lesquels les réactions et les effets sont connectés de manière non linéaire.

Méthode d'itération simple

1. L'équation non linéaire initiale du circuit électrique, où est la variable souhaitée, est représentée par .

2. L'algorithme est calculé où

Étape d'itération. Dépendances linéaires

Voici l'erreur spécifiée

Première règle de Kirchhoff :

la somme algébrique des intensités des courants convergeant dans le nœud est égale à zéro

Deuxième règle de Kirchhoff :

dans tout circuit fermé simple, choisi arbitrairement dans un circuit électrique en dérivation, la somme algébrique des produits des intensités de courant et des résistances des sections correspondantes est égale à la somme algébrique des FEM présentes dans le circuit

21. Courant dans le vide. Les phénomènes d'émission et leurs applications techniques.

Le vide est un état de gaz dans un récipient dans lequel les molécules volent d'une paroi du récipient à l'autre sans jamais se heurter.

Un isolant sous vide, le courant qu'il contient ne peut survenir qu'en raison de l'introduction artificielle de particules chargées; pour cela, l'émission (émission) d'électrons par des substances est utilisée. Dans les lampes à vide à cathodes chauffées, une émission thermionique se produit, et dans une photodiode, une émission photoélectronique se produit.

Émission thermoionique est l'émission d'électrons par des métaux chauffés. La concentration d'électrons libres dans les métaux est assez élevée, par conséquent, même à des températures moyennes, en raison de la répartition des électrons en termes de vitesses (en termes d'énergies), certains électrons ont suffisamment d'énergie pour surmonter la barrière de potentiel à la frontière du métal. Lorsque la température augmente, le nombre d'électrons dont l'énergie cinétique du mouvement thermique est supérieure à la fonction de travail augmente et le phénomène d'émission thermionique devient perceptible.

Le phénomène d'émission thermionique est utilisé dans les appareils dans lesquels il est nécessaire d'obtenir un flux d'électrons dans le vide, par exemple dans les lampes à électrons, les tubes à rayons X, les microscopes électroniques, etc. Les lampes à électrons sont largement utilisées dans les domaines électriques et radio. ingénierie, automatisation et télémécanique pour redresser les courants alternatifs, amplifier les signaux électriques et les courants alternatifs, générer des oscillations électromagnétiques, etc. Selon le but, des électrodes de commande supplémentaires sont utilisées dans les lampes.

Émission photoélectronique - il s'agit de l'émission d'électrons d'un métal sous l'action de la lumière, ainsi que d'un rayonnement électromagnétique à ondes courtes (par exemple, les rayons X). Les principales régularités de ce phénomène seront analysées en considérant l'effet photoélectrique.

Émission d'électrons secondaires - c'est l'émission d'électrons par la surface de métaux, semi-conducteurs ou diélectriques bombardés par un faisceau d'électrons. Le flux d'électrons secondaires est constitué d'électrons réfléchis par la surface (électrons réfléchis élastiquement et inélastiquement) et de "vrais" électrons secondaires - électrons éliminés d'un métal, d'un semi-conducteur ou d'un diélectrique par des électrons primaires.

Le phénomène d'émission d'électrons secondaires est utilisé dans les photomultiplicateurs.

Émission de champ - c'est l'émission d'électrons de la surface des métaux sous l'influence d'un fort champ électrique externe. Ces phénomènes peuvent être observés dans un tube sous vide.

22. Courant dans les gaz. Conductivité indépendante et non indépendante des gaz. CVC du courant dans les gaz. Types de rejets et leur application technique.

Dans des conditions normales, les gaz sont des diélectriques, car. sont composés d'atomes et de molécules neutres, et ils n'ont pas un nombre suffisant de charges libres. Pour rendre un gaz conducteur, il faut d'une manière ou d'une autre y introduire ou y créer des porteurs de charges libres - des particules chargées. Dans ce cas, deux cas sont possibles : soit ces particules chargées sont créées par l'action d'un facteur extérieur ou sont introduites dans le gaz de l'extérieur, soit elles sont créées dans le gaz par l'action du champ électrique lui-même qui existe entre le électrodes. Dans le premier cas, la conductivité du gaz est appelée non auto-entretenue, dans le second - auto-entretenue.

Caractéristique courant-tension (VAC ) est un graphique de la dépendance du courant à travers un réseau à deux bornes sur la tension sur ce réseau à deux bornes. La caractéristique courant-tension décrit le comportement d'un réseau à deux bornes en courant continu.

décharge luminescente observé à de faibles pressions de gaz. Utilisé pour la pulvérisation cathodique des métaux.

décharge d'étincelle , souvent observée dans la nature, est la foudre. Le principe de fonctionnement d'un voltmètre à étincelle - un appareil de mesure de très hautes tensions.

décharge d'arc peut être observé dans les conditions suivantes: si, après l'allumage de la décharge par étincelle, la résistance du circuit diminue progressivement, le courant dans l'étincelle augmentera. L'arc électrique est une source de lumière puissante et est largement utilisé dans les installations de projection, de projecteur et autres installations d'éclairage. En raison de la température élevée, l'arc est largement utilisé pour le soudage et le coupage des métaux. La température élevée de l'arc est également utilisée dans la construction de fours à arc électrique, qui jouent un rôle important dans l'électrométallurgie moderne.

décharge corona observé à des pressions de gaz relativement élevées (par exemple, à la pression atmosphérique) dans un champ électrique fortement inhomogène. Il est utilisé en ingénierie pour l'installation d'électrofiltres destinés à purifier les gaz industriels des impuretés solides et liquides.

23. Champ magnétique. Induction magnétique. Interaction magnétique des courants.

Un champ magnétique - un champ de force agissant sur les charges électriques en mouvement et sur les corps avec un moment magnétique, quel que soit l'état de leur mouvement, la composante magnétique du champ électromagnétique.

Induction magnétique - grandeur vectorielle, qui est une force caractéristique du champ magnétique (son action sur les particules chargées) en un point donné de l'espace. Détermine la force avec laquelle le champ magnétique agit sur une charge se déplaçant à une certaine vitesse.

Interaction des courants est causée par leurs champs magnétiques : le champ magnétique d'un courant agit par la force Ampère sur un autre courant et vice versa.

24. Moment magnétique du courant circulaire. Loi d'Ampère.

Moment magnétique du courant circulaire l'intensité du courant I circulant le long de la bobine, la surface S parcourue par le courant et l'orientation de la bobine dans l'espace, déterminées par la direction du vecteur unitaire de la normale au plan de la bobine.

loi d'Ampère la loi de l'interaction mécanique (pondéromotrice) de deux courants circulant dans de petits segments de conducteurs situés à une certaine distance l'un de l'autre.

25. Loi de Biot-Savart-Laplace et son application au calcul de certains champs magnétiques :

A) le champ magnétique d'un conducteur à courant continu.

B) le champ du courant circulaire au centre du courant circulaire.

Loi Biot-Savart-Laplace pour un conducteur de courant I, dont l'élément dl crée l'induction de champ dB en un point A, s'écrit où dl est un vecteur, modulo égal à la longueur dl de l'élément conducteur et coïncidant en direction avec le courant, r est le rayon vecteur tiré de l'élément dl du conducteur au point A du champ, r est le module du rayon vecteur r.

induction magnétique du champ de courant continu

induction magnétique du champ au centre d'un conducteur circulaire avec courant

26. Circulation de l'induction magnétique. Nature tourbillonnaire du courant magnétique. La loi du courant total dans le vide (théorème de la circulation du vecteur induction).

Circulation de l'induction magnétique où dl est le vecteur de la longueur élémentaire du contour, qui est dirigée le long du contournement du contour, Bl=Bcosα est la composante du vecteur B dans la direction de la tangente au contour (compte tenu du choix de la direction de contour contour), α est l'angle entre les vecteurs B et dl.

Nature tourbillonnaire du champ magnétique.

Les lignes d'induction magnétique sont continues : elles n'ont ni début ni fin. C'est le cas pour tout champ magnétique provoqué par tout type de circuits de courant. Les champs de vecteurs avec des lignes continues sont appelés champs de vortex. Nous voyons que le champ magnétique est un champ vortex. C'est la différence essentielle entre un champ magnétique et un champ électrostatique.

La loi du courant total pour un champ magnétique dans le vide (théorème de la circulation du vecteur B) : la circulation du vecteur B le long d'un circuit fermé quelconque est égale au produit de la constante magnétique μ0 et de la somme algébrique des courants parcourus par ce circuit :

27. Application de la loi du courant total pour calculer le champ magnétique d'un solénoïde.

Circuit magnétique annulaire

1 et coïncident, donc α = 0 ;

2 la valeur de Hx est la même en tous points du contour ;

3 la somme des courants traversant le circuit est égale à IW.

[Un m],

où Lx est la longueur du contour le long duquel l'intégration a été effectuée ;

rx est le rayon du cercle.

Le vecteur à l'intérieur de l'anneau dépend de la distance rx. Si α est la largeur de l'anneau

Hav = IW / L,

où L est la longueur de la ligne magnétique médiane.

28. Flux magnétique. Théorème de Gauss pour le flux du vecteur d'induction magnétique.

Flux magnétique -flux en tant qu'intégrale du vecteur d'induction magnétique à travers la surface finie. Défini par l'intégrale sur la surface

Conformément au théorème de Gauss pour l'induction magnétique, le flux du vecteur d'induction magnétique à travers toute surface fermée est nul :

29. Travail sur le déplacement d'un conducteur et d'un circuit porteur de courant dans un champ magnétique.

travailler sur le déplacement d'une boucle fermée avec du courant dans un champ magnétique est égal au produit de l'intensité du courant dans le circuit et de la variation du flux magnétique couplé au circuit.

30. Force de Lorentz. Mouvement de particules chargées dans un champ magnétique. Accélérateurs de particules chargées dans un champ magnétique.

Force de Lorentz - la force avec laquelle le champ électromagnétique agit sur une particule chargée ponctuelle. vitesse des particules v

. Mouvement de particules chargées dans un champ magnétique

Au coeur de l'accélérateur l'interaction des particules chargées avec les champs électriques et magnétiques est établie. Un champ électrique est capable de travailler directement sur une particule, c'est-à-dire d'augmenter son énergie. Le champ magnétique, créant la force de Lorentz, ne fait que dévier la particule sans changer son énergie et définit l'orbite le long de laquelle les particules se déplacent.

31. Le phénomène d'induction électromagnétique. Loi de Faraday. La règle de Lenz.

Induction électromagnétique - le phénomène d'apparition d'un courant électrique dans un circuit fermé lorsque le flux magnétique le traversant change.

La loi de Faraday

La règle de Lenz , la règle pour déterminer la direction du courant inductif: Le courant inductif qui se produit lorsque le mouvement relatif du circuit conducteur et de la source du champ magnétique a toujours une direction telle que son propre flux magnétique compense les variations du flux magnétique externe qui a causé ce courant.

32. Induction CEM. La loi de l'induction électromagnétique.

Force électromotrice (EMF) - une grandeur physique qui caractérise le travail des forces externes (non potentielles) dans les sources de courant continu ou alternatif. Dans un circuit conducteur fermé, la FEM est égale au travail de ces forces en déplaçant une seule charge positive le long du circuit.

EMF peut être exprimé en termes d'intensité de champ électrique de forces externes (Eex). Dans une boucle fermée (L) alors la FEM sera égale à : , où dl est l'élément de longueur de contour.

Loi de l'induction électromagnétique E-mail courant dans le circuit est possible si des forces extérieures agissent sur les charges libres du conducteur. Le travail de ces forces pour déplacer une seule charge positive le long d'une boucle fermée est appelé EMF. Lorsque le flux magnétique change à travers la surface délimitée par le contour, des forces externes apparaissent dans le circuit, dont l'action est caractérisée par l'induction EMF.

33. Auto-induction. Inductance.

auto-induction - excitation de la force électromotrice d'induction (fem) dans un circuit électrique lorsque le courant électrique dans ce circuit change ; cas particulier induction électromagnétique. La force électromotrice de l'auto-induction est directement proportionnelle au taux de variation du courant

Inductance (du latin inductio - orientation, motivation), grandeur physique qui caractérise les propriétés magnétiques d'un circuit électrique. Le courant circulant dans un circuit conducteur crée un champ magnétique dans l'espace environnant, et le flux magnétique Ф pénétrant dans le circuit (lié à celui-ci) est directement proportionnel à l'intensité du courant I :

34. Le phénomène d'induction mutuelle. Coefficient d'induction mutuelle.

Le phénomène d'induction mutuelle appelé l'induction d'EMF dans un circuit lorsque le courant change dans un autre.

F21 = M21I1 Coefficient M21 s'appelle inductance mutuelle le deuxième circuit, en fonction du premier.

35. Énergie du champ magnétique. Densité d'énergie du champ magnétique.

Énergie du champ magnétique

Densité d'énergie du champ magnétique (force H du champ magnétique).

36. Propriétés magnétiques de la matière. Aimantation de la matière. Théorème de Gauss pour l'induction de champ magnétique.

Par Propriétés magnétiques Toutes les substances peuvent être divisées en trois classes :

substances aux propriétés magnétiques prononcées - ferromagnétiques; leur champ magnétique est perceptible à des distances considérables

paramagnétique; leurs propriétés magnétiques sont généralement similaires à celles des matériaux ferromagnétiques, mais beaucoup plus faibles

substances diamagnétiques - elles sont repoussées par un électroaimant, c'est-à-dire la force agissant sur les dia-aimants est dirigée à l'opposé de celle agissant sur les ferro- et para-aimants.

aimantation de la matière

Théorème de Gauss pour l'induction magnétique

Le flux du vecteur d'induction magnétique à travers toute surface fermée est nul :

ou sous forme différentielle :

Cela équivaut au fait qu'il n'y a pas dans la nature de "charges magnétiques" (monopoles) qui créeraient un champ magnétique, tout comme les charges électriques créent un champ électrique. En d'autres termes, le théorème de Gauss pour l'induction magnétique montre que le champ magnétique est (entièrement) vortex.

37. Force du champ magnétique. Théorème sur la circulation du vecteur d'intensité du champ magnétique.

Intensité du champ magnétique - (notation standard H) est une grandeur physique vectorielle égale à la différence entre le vecteur d'induction magnétique B et le vecteur d'aimantation M.

, où μ0 est la constante magnétique

Le théorème sur la circulation du vecteur d'intensité du champ magnétique :

La circulation du champ magnétique des courants continus dans tout circuit fermé est proportionnelle à la somme des intensités des courants pénétrant dans le circuit de circulation.

38. La loi du courant total dans la matière.

loi actuelle totale : La circulation du vecteur d'intensité du champ magnétique dans toute boucle fermée L est égale à la somme algébrique des macrocourants parcourus par la boucle.

39. Susceptibilité magnétique et perméabilité magnétique de la matière.

La perméabilité magnétique est une grandeur physique qui caractérise la relation entre l'induction magnétique B et l'intensité du champ magnétique H dans une substance.

40. Dia-, para- et feromagnétiques.

CM. №36

41. Oscillations électromagnétiques dans un circuit oscillant. formule de Thomson.

La fréquence de résonance du circuit est déterminée par la formule dite de Thomson

Formule de Thomson

42. Équation de Maxwell sous forme intégrale.

En utilisant les formules d'Ostrogradsky-Gauss et Stokes, les équations différentielles de Maxwell peuvent être données sous la forme d'équations intégrales :

Loi de Gauss

Loi de Gauss pour un champ magnétique

Loi d'induction de Faraday