Već je zapaženo da se pri prelasku granične površine između vodiča i vakuuma jakost i indukcija električnog polja naglo mijenjaju. S tim su povezani specifični fenomeni. Elektron je slobodan samo unutar granica metala. Čim pokuša prijeći granicu “metal-vakuum”, između elektrona i viška pozitivnog naboja formiranog na površini javlja se Coulombova sila privlačenja (slika 6.1).

U blizini površine nastaje oblak elektrona, a na sučelju nastaje dvostruki električni sloj s razlikom potencijala (). Potencijalni skokovi na granici metala prikazani su na slici 6.2.

U volumenu koji zauzima metal, formira se potencijalna energetska bušotina, budući da su unutar metala elektroni slobodni, a njihova energija interakcije s mjestima rešetke je nula. Izvan metala, elektron dobiva energiju W 0 . To je energija privlačenja.Da bi napustio metal, elektron mora prevladati potencijalnu barijeru i obaviti rad.

(6.1.1)

Ovo djelo se zove radna funkcija elektrona iz metala . Da bi se to dovršilo, elektron mora biti opskrbljen dovoljnom energijom

Termionska emisija

Vrijednost radne funkcije ovisi o kemijskoj prirodi tvari, o njenom termodinamičkom stanju i o stanju međupovršine. Ako se energija dovoljna da izvrši radnu funkciju predaje elektronima zagrijavanjem, tada proces kojim elektroni izlaze iz metala naziva se termoionska emisija .

U klasičnoj termodinamici metal je predstavljen kao ionska rešetka koja sadrži elektronski plin. Vjeruje se da zajednica slobodnih elektrona poštuje zakone idealnog plina. Stoga, u skladu s Maxwellovom distribucijom na temperaturi različitoj od 0 K, u metalu postoji određeni broj elektrona čija je toplinska energija veća od radne funkcije. Ti elektroni napuštaju metal. Ako se temperatura poveća, tada se povećava i broj takvih elektrona.

Fenomen emisije elektrona od strane zagrijanih tijela (emitera) u vakuum ili drugi medij naziva se termoionska emisija . Zagrijavanje je potrebno kako bi energija toplinskog gibanja elektrona bila dovoljna da prevlada sile Coulombove privlačnosti između negativno nabijenog elektrona i pozitivnog naboja koji on inducira na površini metala kada se ukloni s površine (slika 6.1). Osim toga, pri dovoljno visokoj temperaturi iznad površine metala stvara se negativno nabijeni oblak elektrona koji sprječava izlazak elektrona s površine metala u vakuum. Ova dva, a možda i drugi čimbenici određuju radnu funkciju elektrona iz metala.

Fenomen termoionske emisije otkrio je 1883. Edison, poznati američki izumitelj. Ovu pojavu promatrao je u vakuumskoj lampi s dvije elektrode - anodom s pozitivnim potencijalom i katodom s negativnim potencijalom. Katoda svjetiljke može biti niti od vatrostalnog metala (volframa, molibdena, tantala itd.), zagrijavana električnom strujom (slika 6.3). Takva svjetiljka naziva se vakuum dioda. Ako je katoda hladna, tada u krugu katoda-anoda praktički nema struje. S povećanjem temperature katode u krugu katoda-anoda pojavljuje se električna struja, koja je veća što je temperatura katode viša. Pri konstantnoj temperaturi katode struja u krugu katoda-anoda raste s povećanjem razlike potencijala U između katode i anode i ide na neku stacionarnu vrijednost, tzv struja zasićenja ja n. Pri čemu svi termoelektroni koje emituje katoda dospiju do anode. Anodna struja nije proporcionalna U, i stoga Ohmov zakon ne vrijedi za vakuumsku diodu.

Slika 6.3 prikazuje krug vakuumske diode i strujno-naponske karakteristike (CV) ja a(U a). Ovdje U h - napon usporavanja pri kojem ja = 0.

Hladna i eksplozivna emisija

Elektronička emisija uzrokovana djelovanjem sila električnog polja na slobodne elektrone u metalu naziva se hladna emisija ili autoelektronički . Za to mora biti dovoljna jakost polja i zadovoljen uvjet

(6.1.2)

ovdje d je debljina električnog dvostrukog sloja na sučelju medija. Obično za čiste metale i Međutim, u praksi se hladna emisija uočava po jakosti reda, što se pripisuje nekonzistentnosti klasičnih koncepata za opisivanje procesa na mikrorazini.

Emisija polja može se promatrati u dobro evakuiranoj vakuumskoj cijevi, čija je katoda vrh, a anoda konvencionalna elektroda s ravnom ili blago zakrivljenom površinom. Jačina električnog polja na površini vrha s polumjerom zakrivljenosti r i potencijal U u odnosu na anodu je

Na i , što će dovesti do pojave slabe struje zbog emisije polja s površine katode. Jačina struje emisije brzo raste s povećanjem razlike potencijala U. U ovom slučaju katoda se ne zagrijava posebno, pa se emisija naziva hladnom.

Uz pomoć emisije polja u osnovi je moguće dobiti gustoću struje ali za to su potrebni emiteri u obliku skupa velikog broja vrhova, identičnog oblika (slika 6.4), što je praktički nemoguće, a uz to povećanje struje na 10 8 A / cm 2 dovodi do eksplozivnosti uništavanje vrhova i cijelog emitera.

Gustoća struje AEE pod utjecajem prostornog naboja je (Childe-Langmuirov zakon)

gdje je koeficijent proporcionalnosti određen geometrijom i materijalom katode.

Jednostavno rečeno, Childe-Langmuirov zakon pokazuje da je gustoća struje proporcionalna (zakon tri sekunde).

Emisiona struja polja pri koncentraciji energije u mikrovolumenima katode do 10 4 J×m–1 i više (s ukupnom energijom od 10 -8 J) može pokrenuti kvalitativno drugačiji tip emisije zbog eksplozija mikrotočaka na katodi (slika 6.4).

U tom slučaju pojavljuje se struja elektrona, koja premašuje početnu struju za redove veličine - promatranom eksplozivna elektronska emisija (ČASAK). EEE je otkrio i proučavao na Tomskom politehničkom institutu 1966. godine tim zaposlenika predvođen G.A. mjeseci.

EEE je jedina vrsta elektronske emisije koja omogućuje dobivanje tokova elektrona snage do 10 13 W s gustoćom struje do 10 9 A/cm 2 .

	Riža. 6.4	Riža. 6.5

EEE struja je neobične strukture. Sastoji se od odvojenih dijelova elektrona 10 11 ¸ 10 12 komada, koji imaju karakter elektronskih lavina, tzv. ektona(početna slova" eksplozivno središte”) (slika 6.5). Vrijeme formiranja lavine 10 -9 ¸ 10 -8 s.

Pojava elektrona u ektonu uzrokovana je brzim pregrijavanjem mikropresjeka katode i u biti je svojevrsna termoionska emisija. Postojanje ektona očituje se u stvaranju kratera na površini katode. Prestanak emisije elektrona u ektonu posljedica je hlađenja zone emisije zbog toplinske vodljivosti, smanjenja gustoće struje i isparavanja atoma.

Eksplozivna elektronska emisija i ektoni imaju temeljnu ulogu u vakuumskim iskrama i lukovima, u niskotlačnim pražnjenjima, u komprimiranim plinovima i plinovima visoke čvrstoće, u mikroprazninama, t.j. gdje je na površini katode veliko električno polje.

Fenomen eksplozivne elektronske emisije poslužio je kao osnova za stvaranje impulsnih elektrofizičkih instalacija, kao što su visokostrujni akceleratori elektrona, moćni impulsni i rendgenski uređaji te moćni relativistički mikrovalni generatori. Na primjer, impulsni akceleratori elektrona imaju snagu od 10 13 W ili više s trajanjem impulsa od 10 -10 ¸ 10 -6 s, strujom elektrona od 10 6 A i energijom elektrona od 10 4 ¸ 10 7 eV. Takve zrake se široko koriste za istraživanja u fizici plazme, fizici zračenja i kemiji, za pumpanje plinskih lasera itd.

Fotoelektronska emisija

Fotoelektronska emisija (fotoelektrični efekt) sastoji se u "izbijanju" elektrona iz metala pod djelovanjem elektromagnetskog zračenja na njega.

Izgled instalacije za proučavanje fotoelektričnog efekta i CVC-a sličan je onima prikazanima na slici. 6.3. Ovdje se umjesto zagrijavanja katode na nju usmjerava struja fotona ili γ-kvanta (slika 6.6).

Zakoni fotoelektričnog efekta još su više neusklađeni s klasičnom teorijom nego u slučaju hladne emisije. Iz tog razloga ćemo razmatrati teoriju fotoelektričnog efekta kada raspravljamo o kvantnim konceptima u optici.

U fizičkim uređajima koji bilježe γ - zračenje koriste se fotomultiplikatori (PMT). Shema uređaja prikazana je na slici 6.7.

Koristi dva efekta emisije: fotoelektrični efekt i sekundarna emisija elektrona, koji se sastoji u izbacivanju elektrona iz metala prilikom bombardiranja potonjeg drugim elektronima. Svjetlost s fotokatode izbija elektrone ( FC). Ubrzavanje između FC i prvi emiter ( KS 1), dobivaju dovoljno energije da izbace više elektrona iz sljedećeg emitera. Dakle, do umnožavanja elektrona dolazi zbog povećanja njihovog broja tijekom uzastopnog prolaska razlike potencijala između susjednih emitera. Posljednja elektroda naziva se kolektor. Zabilježite struju između posljednjeg emitera i kolektora. Tako, PMT služi kao pojačivač struje, a potonji je proporcionalan upadu zračenja na fotokatodu, koja se koristi za procjenu radioaktivnosti.

FIZIKA

Zakon održanja naboja. Coulombov zakon. Dielektrična konstanta tvari.

Zakon održanja električnog naboja navodi da je algebarski zbroj naboja električno zatvorenog sustava očuvan.

Zakon održanja naboja u integralnom obliku:

Ovdje je Ω neko proizvoljno područje u trodimenzionalnom prostoru, granica tog područja, ρ je gustoća naboja, gustoća struje (gustoća toka električnog naboja) kroz granicu.

Zakon održanja naboja u diferencijalnom obliku:

Zakon održanja naboja u elektronici:

Kirchhoffova pravila za struje slijede izravno iz zakona održanja naboja. Kombinacija vodiča i radioelektronskih komponenti predstavljena je kao otvoreni sustav. Ukupni priljev naboja u dani sustav jednak je ukupnom izlazu naboja iz sustava. Kirchhoffova pravila pretpostavljaju da elektronički sustav ne može značajno promijeniti svoj ukupni naboj.

Coulombov zakon. Modul interakcijske sile dva točkasta naboja u vakuumu izravno je proporcionalan umnošku modula tih naboja i obrnuto proporcionalan kvadratu udaljenosti između njih. gdje je sila kojom naboj 1 djeluje na naboj 2; q1,q2 - veličina naboja; - radijus vektor (vektor usmjeren od naboja 1 do naboja 2, a po modulu jednak udaljenosti između naboja - r12); k - koeficijent proporcionalnosti. Dakle, zakon pokazuje da se naboji istog imena odbijaju (a suprotni naboji privlače).

Dielektrična konstanta tvari. Fizička veličina jednaka omjeru modula vanjskog električnog polja u vakuumu i modula ukupnog polja u homogenom dielektriku naziva se permitivnost tvari.

Električno polje. Jačina električnog polja. Metoda superpozicije električnih polja.

Električno polje - jedna od komponenti elektromagnetskog polja; posebna vrsta materije koja postoji oko tijela ili čestica koje imaju električni naboj, kao iu slobodnom obliku pri promjeni magnetsko polje(na primjer, u elektromagnetskim valovima). Električno polje je izravno nevidljivo, ali se može promatrati zbog njegovog djelovanja sile na nabijena tijela.

Jačina električnog polja - vektorska fizička veličina koja karakterizira električno polje u danoj točki i brojčano jednaka omjeru sile koja djeluje na ispitni naboj postavljen u danoj točki polja i vrijednosti tog naboja q: .

Metoda superpozicije električnih polja. Ako polje ne formira jedan naboj, već nekoliko, tada se sile koje djeluju na ispitni naboj zbrajaju prema pravilu vektorskog zbrajanja. Stoga je intenzitet sustava naboja u danoj točki polja jednak vektorskom zbroju jakosti polja svakog naboja posebno.

Protok vektora jakosti električnog polja. električni pomak. Ostrogradsky-Gaussov teorem.

jakost električnog polja na danoj površini

zbroj protoka kroz sva područja na koja je površina podijeljena

električni pomak. Zbog različite polarizabilnosti različitih dielektrika, jakosti polja u njima bit će različite. Stoga je broj linija sile u svakom dielektriku također različit.

Dio linija koje proizlaze iz naboja okruženih zatvorenom površinom završit će na dielektričnom sučelju i neće probiti ovu površinu. Ova se poteškoća može otkloniti uvođenjem u razmatranje nove fizičke karakteristike polja - vektora električnog pomaka

Vektor je usmjeren u istom smjeru kao. Koncept vektorskih linija i toka pomaka, sličan konceptu linija sila i toka intenziteta dN0= DdScos(α)

Formula Ostrogradskog - formula koja izražava protok vektorskog polja kroz zatvorenu površinu integralom divergencije (koliko se razilaze ulazni i odlazni tokovi) ovog polja preko volumena omeđenog ovom površinom: odnosno integral divergencije vektorskog polja , raspoređenog po nekom volumenu T, jednak je vektorskom toku kroz površinu S koja omeđuje ovaj volumen.

Primjena Gaussovog teorema na proračun nekih električnih polja u vakuumu.

a) Polje beskonačno duge niti

modul jakosti polja koju stvara jednolično nabijena beskonačno duga nit na udaljenosti R od nje,

b) polje jednoliko nabijene beskonačne ravnine

Neka je σ površinska gustoća naboja na ravnini

c) polje dviju jednoliko nabijenih suprotnih ravnina

d) polje jednoliko nabijene sferne površine

Potencijal električnog polja. Potencijalna priroda električnih polja.

elektrostatički potencijal (vidi također Coulomb potencijal) - skalarna energetska karakteristika elektrostatičkog polja koja karakterizira potencijalnu energiju polja, koje ima jedinični naboj postavljen u danoj točki polja. Elektrostatički potencijal jednak je omjeru potencijalne energije interakcije naboja s poljem i vrijednosti ovog naboja: J / C

Potencijalna priroda električnih polja.

Interakcija između fiksnih naboja provodi se pomoću elektrostatičkog polja: ne djeluju naboji, već jedan naboj na svom mjestu stupa u interakciju s poljem stvorenim drugim nabojem. Ovo je ideja bliske interakcije - ideja prijenosa interakcija kroz materijalni medij, kroz polje.

Rad na kretanju naboja u električnom polju. Potencijalna razlika.

Fizička veličina jednaka omjeru potencijalne energije električnog naboja u elektrostatičkom polju i vrijednosti tog naboja naziva se potencijal

Pri pomicanju ispitnog naboja q u električnom polju nastaju električne sile raditi . Ovaj rad za mali pomak jednak je

Jačina električnog polja kao gradijent potencijala. ekvipotencijalne površine.

Kapacitet gradijenta jednak je prirastu potencijala, koji se odnosi na jediničnu duljinu i uzima se u smjeru u kojem taj prirast ima najveću vrijednost.

Ekvipotencijalna površina je površina na kojoj skalarni potencijal zadanog potencijalnog polja poprima konstantnu vrijednost. Druga, ekvivalentna, definicija je površina, u bilo kojoj točki ortogonalna na linije polja sile.

Dipol u električnom polju. Električni moment dipola.

jednolično polje

Ukupni okretni moment će biti

nehomogeno vanjsko polje

i tu nastaje zakretni moment koji okreće dipol duž polja (slika 4). Ali u ovom slučaju na naboje utječu sile koje nisu iste veličine, čija je rezultanta različita od nule. Stoga će se i dipol pomaknuti naprijed, uvučen u područje jačeg polja

Električni moment dipola

Vrste dielektrika. Polarizacija dielektrika.

nepolarni dielektrik- tvar koja sadrži molekule s pretežno kovalentnom vezom.

polarni dielektrik- tvar koja sadrži dipolne molekule ili skupine, ili ima ione kao dio strukture.

feroelektrični- tvar koja sadrži regije sa spontanom polarizacijom.

Polarizacija dielektrika - pomicanje pozitivnih i negativnih električnih naboja u dielektricima u suprotnim smjerovima.

Električno polje u dielektriku. Vektor polarizacije. Jednadžba polja u dielektriku.

U dielektriku, prisutnost električno polje ne ometa ravnotežu naboja. Sila koja djeluje na naboje u dielektriku iz električnog polja uravnotežena je unutarmolekularnim silama koje drže naboje unutar molekule dielektrika, tako da je ravnoteža naboja moguća u dielektriku, unatoč prisutnosti električnog polja.

Vektor električne polarizacije je dipolni moment po jedinici volumena dielektrika.

Jednadžba polja u dielektriku

gdje je r gustoća svih električnih naboja

Dielektrična osjetljivost materije. Njegov odnos s dielektričnom konstantom medija.

Dielektrična osjetljivost materije - fizikalna veličina, mjera sposobnosti tvari da se polarizira pod utjecajem električnog polja. Dielektrična osjetljivost χe - koeficijent linearne veze između polarizacije dielektrika P i vanjskog električnog polja E u dovoljno malim poljima: U SI sustavu: gdje je ε0 električna konstanta; umnožak ε0χe se u SI sustavu naziva apsolutna dielektrična osjetljivost.

Feroelektrici. Njihove značajke. Piezo efekt.

feroelektrici, kristalni dielektrici koji imaju spontanu (spontanu) polarizaciju u određenom temperaturnom području, koja se značajno mijenja pod utjecajem vanjskih utjecaja.

Piezoelektrični efekt - učinak pojave dielektrične polarizacije pod djelovanjem mehaničkih naprezanja

vodiči u električnom polju. Raspodjela naboja u vodiču.

Ε = Evext - Evint = 0

Ploču vodiča uvodimo u električno polje, to polje nazivamo vanjskim .

Kao rezultat toga, na lijevoj površini bit će negativan, a na desnoj pozitivan naboj. Između tih naboja nastat će električno polje koje ćemo nazvati unutarnjim. Unutar ploče istovremeno će postojati dva električna polja - vanjsko i unutarnje, suprotnog smjera.

Električni kapacitet vodiča. Kondenzator. Spajanje kondenzatora.

Električni kapacitet - fizikalna veličina brojčano jednaka naboju koji se mora prenijeti određenom vodiču da bi se njegov potencijal povećao za jedan.

Kondenzator - uređaj za akumuliranje naboja i energije električnog polja.

spojena paralelno

spojeni u seriju

Energija nabijenog vodiča, kondenzatora. Energija električnog polja. Volumetrijska gustoća energije električnog polja.

Energija nabijenog vodiča jednak je radu koji se mora izvršiti da se ovaj vodič napuni:

Energija nabijenog kondenzatora

Energija elektrostatičkog polja

Volumetrijska gustoća energije elektrostatičkog polja

16. Jačina i gustoća električnog polja. EMF. Napon.

Snaga struje - skalarna fizička veličina, određena omjerom naboja Δq koji prolazi kroz poprečni presjek vodiča za određeno vremensko razdoblje Δt, prema tom vremenskom razdoblju.

Gustoća struje j je vektorska fizička veličina čiji je modul određen omjerom jakosti struje I u vodiču i površine presjeka S vodiča.

elektromotorna sila (EMF) - fizikalna veličina koja karakterizira rad vanjskih (nepotencijalnih) sila u izvorima istosmjerne ili izmjenične struje. U zatvorenom vodljivom krugu EMF je jednak radu tih sila pri pomicanju jednog pozitivnog naboja duž strujnog kruga.

Električni napon - fizikalna veličina čija je vrijednost jednaka omjeru rada električnog polja izvršenog pri prijenosu ispitnog električnog naboja iz točke A u točku B prema vrijednosti ispitnog naboja.

17. Ohmov zakon za homogeni dio lanca. Ohmov zakon za nehomogeni presjek u integralnom obliku. Ohmov zakon za kompletan krug.

struja I u homogenom metalnom vodiču je izravno proporcionalan naponu U na krajevima ovog vodiča i obrnuto proporcionalan otporu R ovog vodiča

Ohmov zakon za nehomogeni dio strujnog kruga u integralnom obliku IR = (φ1 - φ2) + E12

Ohmov zakon za kompletan krug :

18. Diferencijalni oblik Ohmovog zakona.

j-gustoća struje, σ - električna vodljivost tvari od koje je vodič napravljen Est-polje vanjskih sila

19. Joule-Lenzov zakon u integralnim i diferencijalnim oblicima.

u diferencijalnom obliku:

gustoća toplinske snage -

u integralnom obliku:

20. Nelinearni elementi. Metode proračuna s nelinearnim elementima. Kirchhoffovo pravilo.

nelinearne nazivaju se električni krugovi u kojima su reakcije i učinci povezani nelinearno.

Jednostavna metoda iteracije

1. Početna nelinearna jednadžba električnog kruga, gdje je željena varijabla, predstavljena je kao .

2. Algoritam se izračunava gdje

Korak iteracije. Linearne ovisnosti

Ovdje je navedena greška

Kirchhoffovo prvo pravilo:

algebarski zbroj jakosti struja koje konvergiraju u čvoru jednak je nuli

Kirchhoffovo drugo pravilo:

u bilo kojem jednostavnom zatvorenom krugu, proizvoljno odabranom u razgranatom električnom krugu, algebarski zbroj proizvoda jačine struje i otpora odgovarajućih dijelova jednak je algebarskom zbroju EMF-a prisutnog u krugu

21. Struja u vakuumu. Emisioni fenomeni i njihova tehnička primjena.

Vakuum je stanje plina u posudi u kojem molekule lete s jedne stijenke posude na drugu, a da se nikada ne sudaraju.

Vakuumski izolator, struja u njemu može nastati samo zbog umjetnog unošenja nabijenih čestica; za to se koristi emisija (emisija) elektrona tvarima. U vakuumskim svjetiljkama s zagrijanim katodama dolazi do termionske emisije, a kod fotodiode do fotoelektronske emisije.

Termionska emisija je emisija elektrona iz zagrijanih metala. Koncentracija slobodnih elektrona u metalima je prilično visoka, pa čak i pri srednjim temperaturama, zbog raspodjele elektrona u smislu brzina (u smislu energija), neki elektroni imaju dovoljno energije da prevladaju potencijalnu barijeru na granici metala. S porastom temperature raste broj elektrona čija je kinetička energija toplinskog gibanja veća od radne funkcije, te postaje uočljiv fenomen termoionske emisije.

Fenomen termionske emisije koristi se u uređajima u kojima je potrebno dobiti protok elektrona u vakuumu, na primjer, u elektronskim svjetiljkama, rendgenskim cijevima, elektronskim mikroskopima itd. Elektronske svjetiljke imaju široku primjenu u elektrotehnici i radiju. inženjerstvo, automatika i telemehanika za ispravljanje izmjeničnih struja, pojačanje električnih signala i izmjeničnih struja, generiranje elektromagnetskih oscilacija i dr. Ovisno o namjeni, u svjetiljkama se koriste dodatne upravljačke elektrode.

Fotoelektronska emisija - to je emisija elektrona iz metala pod djelovanjem svjetlosti, kao i kratkovalno elektromagnetsko zračenje (na primjer, x-zrake). Pri razmatranju fotoelektričnog efekta analizirat će se glavne zakonitosti ovog fenomena.

Sekundarna emisija elektrona - to je emisija elektrona s površine metala, poluvodiča ili dielektrika kada su bombardirani snopom elektrona. Sekundarni tok elektrona sastoji se od elektrona reflektiranih od površine (elastično i neelastično reflektiranih elektrona) i "pravih" sekundarnih elektrona - elektrona koje su primarni elektroni izbacili iz metala, poluvodiča ili dielektrika.

Fenomen sekundarne elektronske emisije koristi se u fotomultiplikatorima.

Emisija polja - to je emisija elektrona s površine metala pod utjecajem jakog vanjskog električnog polja. Ove se pojave mogu promatrati u evakuiranoj cijevi.

22. Struja u plinovima. Nezavisna i nesamostalna vodljivost plinova. CVC struje u plinovima. Vrste pražnjenja i njihova tehnička primjena.

U normalnim uvjetima plinovi su dielektrici, jer. sastavljene su od neutralnih atoma i molekula, te nemaju dovoljan broj slobodnih naboja. Da bi plin bio vodljiv, potrebno je na ovaj ili onaj način u njega uvesti ili stvoriti u njemu slobodne nositelje naboja - nabijene čestice. U ovom slučaju moguća su dva slučaja: ili te nabijene čestice nastaju djelovanjem nekog vanjskog faktora ili su u plin unesene izvana, ili nastaju u plinu djelovanjem samog električnog polja koje postoji između elektrode. U prvom slučaju, vodljivost plina naziva se nesamoodrživa, u drugom - samoodrživa.

Strujna naponska karakteristika (VAC ) je graf ovisnosti struje kroz mrežu s dva terminala o naponu na ovoj mreži s dva terminala. Strujno-naponska karakteristika opisuje ponašanje mreže s dva terminala pri istosmjernoj struji.

užareno pražnjenje promatrano pri niskim tlakovima plina. Koristi se za katodno raspršivanje metala.

iskreni pražnjenje , često promatrana u prirodi, je munja. Načelo rada voltmetra iskri - uređaj za mjerenje vrlo visokih napona.

lučno pražnjenje može se promatrati pod sljedećim uvjetima: ako se nakon paljenja iskrenog pražnjenja otpor kruga postupno smanjuje, tada će se struja u iskri povećati. Električni luk je snažan izvor svjetlosti i naširoko se koristi u projekcijama, reflektorima i drugim rasvjetnim instalacijama. Zbog visoke temperature, luk se široko koristi za zavarivanje i rezanje metala. Visoka temperatura luka koristi se i u konstrukciji elektrolučnih peći, koje imaju važnu ulogu u suvremenoj elektrometalurgiji.

koronsko pražnjenje promatrano pri relativno visokim tlakovima plina (na primjer, pri atmosferskom tlaku) u oštro nehomogenom električnom polju. Koristi se u inženjerstvu za ugradnju elektrostatičkih filtera namijenjenih pročišćavanju industrijskih plinova od krutih i tekućih nečistoća.

23. Magnetno polje. Magnetska indukcija. Magnetska interakcija struja.

Magnetno polje - polje sile koje djeluje na pokretne električne naboje i na tijela s magnetskim momentom, bez obzira na stanje njihova gibanja, magnetska komponenta elektromagnetskog polja.

Magnetska indukcija - vektorska veličina, koja je karakteristika sile magnetskog polja (njegovo djelovanje na nabijene čestice) u danoj točki prostora. Određuje silu kojom magnetsko polje djeluje na naboj koji se kreće brzinom.

Interakcija struja uzrokovana je njihovim magnetskim poljima: magnetsko polje jedne struje djeluje Amperovom silom na drugu struju i obrnuto.

24. Magnetski moment kružne struje. Amperov zakon.

Magnetski moment kružne struje jačina struje I koja teče duž svitka, područje S koje teče struja i orijentacija zavojnice u prostoru, određena smjerom jediničnog vektora normale na ravninu zavojnice.

Amperov zakon zakon mehaničke (ponderomotivne) interakcije dviju struja koje teku u malim segmentima vodiča koji se nalaze na određenoj udaljenosti jedan od drugog.

25. Biot-Savart-Laplaceov zakon i njegova primjena na proračun nekih magnetskih polja:

A) magnetsko polje vodiča s istosmjernom strujom.

B) polje kružne struje u središtu kružne struje.

Biot-Savart-Laplaceov zakon za vodič sa strujom I, čiji element dl stvara indukciju polja dB u nekoj točki A, zapisuje se kao gdje je dl vektor, po modulu jednak duljini dl elementa vodiča i koji se podudara u smjeru sa strujom, r je vektor radijusa povučen od elementa dl vodiča do točke A polja, r je modul radijus vektor r.

magnetska indukcija polja istosmjerne struje

magnetska indukcija polja u središtu kružnog vodiča sa strujom

26. Kruženje magnetske indukcije. Vrtložna priroda magnetske struje. Zakon ukupne struje u vakuumu (teorem o kruženju indukcijskog vektora).

Kruženje magnetske indukcije gdje je dl vektor elementarne duljine konture koja je usmjerena duž zaobilaznice konture, Bl=Bcosα je komponenta vektora B u smjeru tangente na konturu (uzimajući u obzir izbor smjer obilaznice konture), α je kut između vektora B i dl.

Vrtložna priroda magnetskog polja.

Linije magnetske indukcije su kontinuirane: nemaju ni početak ni kraj. To je slučaj za bilo koje magnetsko polje uzrokovano bilo kojom vrstom strujnih krugova. Vektorska polja s kontinuiranim linijama nazivaju se vrtložna polja. Vidimo da je magnetsko polje vrtložno polje. To je bitna razlika između magnetskog i elektrostatičkog polja.

Zakon ukupne struje za magnetsko polje u vakuumu (teorem o kruženju vektora B): cirkulacija vektora B duž proizvoljnog zatvorenog kruga jednaka je umnošku magnetske konstante μ0 i algebarskog zbroja pokrivenih struja ovim krugom:

27. Primjena zakona ukupne struje za izračun magnetskog polja solenoida.

Prstenasti magnetski krug

1 i podudaraju se, dakle α = 0;

2 vrijednost Hx je ista u svim točkama konture;

3 zbroj struja koje prodiru u strujni krug jednak je IW.

[A/m],

gdje je Lx duljina konture duž koje je provedena integracija;

rx je polumjer kružnice.

Vektor unutar prstena ovisi o udaljenosti rx. Ako je α širina prstena

Hav = IW / L,

gdje je L duljina srednje magnetske linije.

28. Magnetski tok. Gaussov teorem za tok vektora magnetske indukcije.

magnetski tok - tok kao integral vektora magnetske indukcije kroz konačnu površinu. Definirano preko integrala po površini

U skladu s Gaussovim teoremom za magnetsku indukciju, tok vektora magnetske indukcije kroz bilo koju zatvorenu površinu jednak je nuli:

29. Rad na pomicanju vodiča i strujnog kruga u magnetskom polju.

rad na pomicanju zatvorene petlje sa strujom u magnetskom polju jednak je umnošku jakosti struje u krugu i promjene magnetskog toka spojenog na krug.

30. Lorentzova sila. Kretanje nabijenih čestica u magnetskom polju. Akceleratori nabijenih čestica u magnetskom polju.

Lorentzova sila - sila kojom elektromagnetsko polje djeluje na točkasto nabijenu česticu. v-brzina čestica

. Kretanje nabijenih čestica u magnetskom polju

U srcu akceleratora položena je interakcija nabijenih čestica s električnim i magnetskim poljima. Električno polje je sposobno izravno izvršiti rad na čestici, odnosno povećati njezinu energiju. Magnetno polje, stvarajući Lorentzovu silu, samo skreće česticu bez promjene njezine energije i postavlja orbitu duž koje se čestice kreću.

31. Fenomen elektromagnetske indukcije. Faradayev zakon. Lenzovo pravilo.

Elektromagnetska indukcija - pojava pojave električne struje u zatvorenom krugu kada se mijenja magnetski tok koji kroz njega prolazi.

Faradayev zakon

Lenzovo pravilo , pravilo za određivanje smjera induktivne struje: Induktivna struja koja nastaje kada relativno kretanje vodljivog kruga i izvora magnetskog polja uvijek ima takav smjer da vlastiti magnetski tok kompenzira promjene vanjskog magnetskog toka koji je uzrokovao ovu struju.

32. EMF indukcija. Zakon elektromagnetske indukcije.

Elektromotorna sila (EMF) - fizikalna veličina koja karakterizira rad vanjskih (nepotencijalnih) sila u izvorima istosmjerne ili izmjenične struje. U zatvorenom vodljivom krugu EMF je jednak radu tih sila pri pomicanju jednog pozitivnog naboja duž strujnog kruga.

EMF se može izraziti kao jakost električnog polja vanjskih sila (Eex). U zatvorenoj petlji (L) tada će EMF biti jednak: , gdje je dl element duljine konture.

Zakon elektromagnetske indukcije E-mail struja u strujnom krugu moguća je ako na slobodne naboje vodiča djeluju vanjske sile. Rad tih sila za pomicanje jednog pozitivnog naboja duž zatvorene petlje naziva se EMF. Kada se magnetski tok mijenja kroz površinu omeđenu konturom, u krugu se pojavljuju vanjske sile čije djelovanje karakterizira indukcijski EMF.

33. Samoindukcija. Induktivnost.

samoindukcija - pobuđivanje elektromotorne sile indukcije (emf) u električnom krugu kada se električna struja u tom krugu promijeni; poseban slučaj elektromagnetska indukcija. Elektromotorna sila samoindukcije izravno je proporcionalna brzini promjene struje

Induktivnost (od latinskog inductio - vođenje, motivacija), fizikalna veličina koja karakterizira magnetska svojstva električnog kruga. Struja koja teče u vodljivom krugu stvara magnetsko polje u okolnom prostoru, a magnetski tok F koji prodire u krug (povezan s njim) izravno je proporcionalan jakosti struje I:

34. Fenomen međusobne indukcije. Koeficijent međusobne indukcije.

Fenomen međusobne indukcije naziva se indukcija EMF-a u jednom krugu kada se struja mijenja u drugom.

F21 = M21I1 Koeficijent M21 se zove međusobna induktivnost drugi krug, ovisno o prvom.

35. Energija magnetskog polja. Gustoća energije magnetskog polja.

Energija magnetskog polja

Gustoća energije magnetskog polja (H-jačina magnetskog polja).

36. Magnetska svojstva tvari. Magnetizacija materije. Gaussov teorem za indukciju magnetskog polja.

Po magnetska svojstva Sve tvari se mogu podijeliti u tri klase:

tvari s izraženim magnetskim svojstvima - feromagnetski; njihovo magnetsko polje primjetno je na znatnim udaljenostima

paramagnetski; njihova su magnetska svojstva općenito slična onima feromagnetskih materijala, ali su mnogo slabija

dijamagnetske tvari - odbija ih elektromagnet, t.j. sila koja djeluje na dijamagnete usmjerena je suprotno od one koja djeluje na fero- i paramagnete.

magnetizacija materije

Gaussov teorem za magnetsku indukciju

Tok vektora magnetske indukcije kroz bilo koju zatvorenu površinu jednak je nuli:

ili u diferencijalnom obliku:

To je ekvivalentno činjenici da u prirodi nema "magnetskih naboja" (monopola) koji bi stvarali magnetsko polje, kao što električni naboji stvaraju električno polje. Drugim riječima, Gaussov teorem za magnetsku indukciju pokazuje da je magnetsko polje (potpuno) vrtložno.

37. Jačina magnetskog polja. Teorem o kruženju vektora jakosti magnetskog polja.

Jačina magnetskog polja - (standardna oznaka H) je vektorska fizička veličina jednaka razlici između vektora magnetske indukcije B i vektora magnetizacije M.

, gdje je μ0 magnetska konstanta

Teorem o kruženju vektora jakosti magnetskog polja:

Kruženje magnetskog polja istosmjernih struja u bilo kojem zatvorenom krugu proporcionalno je zbroju jakosti struja koje prodiru u cirkulacijski krug.

38. Zakon ukupne struje u materiji.

totalni važeći zakon : Kruženje vektora jakosti magnetskog polja u bilo kojoj zatvorenoj petlji L jednaka je algebarskom zbroju makrostruja pokrivenih petljom.

39. Magnetska osjetljivost i magnetska permeabilnost tvari.

Magnetska propusnost fizikalna je veličina koja karakterizira odnos između magnetske indukcije B i jakosti magnetskog polja H u tvari.

40. Dia-, para- i feromagneti.

CM. №36

41. Elektromagnetske oscilacije u titrajnom krugu. Thomsonova formula.

Rezonantna frekvencija kruga određena je takozvanom Thomsonovom formulom

Thomsonova formula

42. Maxwellova jednadžba u integralnom obliku.

Koristeći Ostrogradsky-Gaussove i Stokesove formule, Maxwellove diferencijalne jednadžbe mogu se dati u obliku integralnih jednadžbi:

Gaussov zakon

Gaussov zakon za magnetsko polje

Faradayev zakon indukcije