Измерение тока проводимости возбуждаемого поляризационным током

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Поляризационный ток

Поляризационные токи необходимо принимать во внимание при измерениях проводимости диэлектриков ввиду того, что при небольшой выдержке образца диэлектрика под напряжением обычно регистрируется не только сквозной ток, но и сопровождающий его ток абсорбции, вследствие чего может создаться неправильное представление о большой проводимости. [2]

Поляризационные токи , которые возникают при изменении поляризации со временем. [3]

Поляризационные токи , который возникают при изменении поляризации со временем. [4]

Поляризационный ток , так же как и ток проводимости, связан с потерей энергии на нагревание диэлектрика при его поляризации. Ток смещения в вакууме не выделяет теплоты. [5]

Поляризационные токи имеют весьма большое применение в технике, в так называемых вторичных батареях или аккумуляторах. В 1859 г. П л а н т е открыл, что если производить разложение разведенной ( 20 / 0) серной кислоты между двумя свинцовыми электродами, то кислород, выделяющийся у анода, окисляет свинец в перекись свинца РЬО2, покрывающую — ( — пластинку плотным бурым слоем. Если затем обратить ток, то водород вновь соединяется с О2 и восстановляет металлический свинец, но не в виде сплошного слоя, а в виде губчатого свинца. После этого пластинка с перекисью является положительным полюсом аккумулятора, пластинка с губчатым свинцом — отрицательным. Если их соединить через амперметр, увидим, что из заряженного аккумулятора можно получить сильный и продолжительный ток. [6]

Увеличение поляризационного тока при постоянном потенциале электрода при увеличении скорости вращения может происходить как видно из рис. 13, как за счет увеличения предельного диффузионного тока по кислороду, так и за счет увеличения тока восстановления водорода. [8]

Так как поляризационные токи обусловливаются реальными движениями зарядов в диполях, то естественно полагать, что движение среды повлияет на ту часть волны, которая обусловлена этими диполями. Впоследствии мы увидим, что действительно влияние среды на падающую волну обусловлено излучением диполей, возникающих в среде под действием падающей волны. Это излучение взаимодействует с падающей волной, что и приводит к изменению фазовой скорости. Именно эта когерентная замедленная компонента, излучаемая движущимися источниками, приводит к возникновению коэффициента Френеля — Физо. В дальнейшем будет показано, что все предположения и результаты этой классической нерелятивистской теории согласуются с теорией относительности. [9]

Так как поляризационные токи обусловливаются реальными движениями зарядов в диполях, то естественно полагать, что движение среды повлияет на ту часть волны, которая обусловлена этими диполями. Впоследствии мы увидим, что действительно влияние среды на падающую — волну обусловлено излучением диполей, возникающих в среде под действием падающей волны. Это излучение взаимодействует с падающей волной, что и приводит к изменению фазовой скорости. Именно эта когерентная замедленная компонента, излучаемая движущимися источниками, приводит к возникновению коэффициента Френеля — Физо. В дальнейшем будет показано, что все предположения и результаты этой классической нерелятивистской теории согласуются с теорией относительности. [10]

Поскольку измерение поляризационных токов сопряжено с определенными трудностями, сопротивление обычно рассчитывают как частное от деления напряжения на ток, измеренный через некоторое время после включения напряжения — сквозной ток. Последний возникает из-за наличия примесей или ионизации вещества, которая может возникнуть при воздействии различных факторов — света, рентгеновского излучения, повышенной температуры и др. В общем случае материалы с высокой диэлектрической проницаемостью при прочих равных условиях более легко диссоциируют на ионы, чем материал с низкой диэлектрической проницаемостью. Влага способствует увеличению диссоциации примесей и снижению сопротивления. [11]

По величине поляризационного тока и его зависимости от времени могут быть рассчитаны величина фактора диэлектрических потерь г и зависимость е от частоты электрического поля. Ниже будет показано, что существует строго количественная связь между р, определенным по значению поляризационного тока, и величиной е, измеренной в переменном электрическом поле в области соответствующих диэлектрических потерь. [12]

Для измерения поляризационных токов пользуются микроамперметрами. Измерители тока включают последовательно в цепь; их внутреннее сопротивление небольшое и мало сказывается на общей силе тока. Очень чувствительным и точным методом определения величины силы тока в какой-либо замкнутой цепи является измерение падения напряжения ( iR) через прецизионное постоянное известное сопротивление ( R), включенное последовательно в цепь. Величину V iR измеряют компенсационным методом с помощью потенциометра. [13]

При малых значениях поляризационных токов согласно ( 22) искривление распределения потенциала по мере прохождения электрического тока проводимости в конденсаторе и соответствующее образование объемного заряда в областях диэлектрика согласно уравнению Пуассона dE / dx — рсв / еве естественно связывать с возникновением локальных дебалансов плотности тока проводимости. [14]

Источник

Измерение тока проводимости возбуждаемого поляризационным током

В электротехнике есть весьма интересная субстанция, к факту существования которой некоторые учёные относятся весьма недоверчиво. Называется она с давних времён однопроводным током. Вслед за Авраменко, Заевым [1] и другими мы назовём её так же. История возникновения такого названия восходит к работам гениального Николы Теслы [2].

Факт существования однопроводного тока, между прочим, доказывается простыми экспериментами, определяющими не только само существование этого тока, но и его физические свойства.

В одном из экспериментов мы использовали простой телефонный трассоискатель (multi-functions cable tracker), нагруженный на обычный осциллограф. Выходное напряжение передатчика трассоискателя, измеренное, естественно, в замкнутой цепи – меандр частотой 1,5 килогерца и с размахом напряжения по осциллографу 8 вольт (рис. 1).

При отключении в процессе опыта одного из проводов (который висел в воздухе в стороне от осциллографа) – имитация однопроводной линии, напряжение на осциллографе не исчезло, но изменилось по форме: оно стало одинаковым с производной меандра (рис. 2).

Паразитная ёмкость между отключённым проводом трассоискателя и входом осциллографа (единицы пикофарад) на частоте 1,5 килогерца не имела практического влияния на результат опыта.

Эксперимент позволяет убедиться в двух простых вещах: во-первых, однопроводный ток существует и фиксируется даже на малых частотах и, во-вторых, представляет собой производную от напряжения, которое возникло бы в цепи, если бы данная цепь была замкнута:

где j – однопроводный ток, u – напряжение в замкнутой цепи, t – время.

Поскольку в определении однопроводного тока существует производная по времени, то величина однопроводного тока возрастает с увеличением частоты сигнала. На такой факт указывают ещё старинные эксперименты Теслы. В нашей лаборатории это явление многократно подтверждено опытами. Вывод: однопроводный ток имеет источником своей энергии не только амплитуду, но и частоту. В этом состоит одно из его коренных отличий от тока проводимости.

Кроме того, (1) указывает ещё на то, что для рассматриваемого тока однопроводная цепь эквивалентна последовательной ёмкости. Вероятно, уединённой ёмкости, какую имеет одиночный провод.

Другое отличие от тока проводимости заключается в том, что однопроводный ток невозможно измерить приборами, имеющими в своей схеме цепи деления напряжения или тока, которые создают в приборах разные шкалы измеряемых величин. Объясняется это тем, что такой ток, как и ток смещения, не имеет омических потерь (см. [1], [3]), обладает свойством «сверхпроводимости», и потому проходит цепи деления, не изменяя своей интенсивности. Отсюда следует, что в магнитоэлектрических измерительных приборах стрелка на разных шкалах прибора отклоняется при одной и той же замеряемой в однопроводной линии величине на один и тот же угол, отсчитываемый от нулевого деления шкалы. А какие цифры нанесены на шкалах – не играет роли. Факт, проверенный в нашей лаборатории многочисленными экспериментами.

Для измерения интенсивности однопроводного тока при одних и тех же параметрах его источника (но не линии!) мы используем устройства, содержащие мостовые детекторы. В нагрузочную диагональ детектора включается магнитоэлектрический прибор постоянного тока (шкала 100, 200 микроампер), а к входной диагонали этого детектора подключаются: к одной клемме – однопроводная линия, к другой – уединённый конденсатор, служащий масштабирующим устройством для шкалы измерительного прибора в нагрузочной диагонали (рис. 3). При неизменной ёмкости этого уединённого конденсатора получаются довольно точные измерения однопроводных токов.

Используя такой измерительный прибор, мы попытались выяснить, как реагирует синусоидальный однопроводный ток (т.е. производная косинусоидального напряжения) на длинную однопроводную линию. Не импульсы, как в экспериментах Н. Теслы, а обыкновенная синусоида.

Напряжение мы получили от обычного учебного звукового генератора с трансформаторным выходом частотой 20 килогерц (длина волны – 15 километров) и величиной в замкнутой цепи с нагрузкой 5 килоом – 250 вольт. В качестве измерительного прибора использовался магнитоэлектрический прибор со шкалой 100 микроампер и с входным мостовым детектором на низкочастотных диодах. К детектору подключалась однопроводная линия; уединённый конденсатор от цепи вначале опыта был отключён (рис. 4).

Рис. 3. 1 – магнитоэлектрический прибор постоянного тока, 2 – уединённый конденсатор, 3 – мостовой детектор

Рис. 4. 1 – генератор синусоидальных сигналов, 2 – мостовой детектор, 3 – уединённый конденсатор, 4 и 5 – переключатели

При длине линии 1 метр прибор показывал 30 микроампер, т.е. при полном угловом размахе шкалы 120 ° стрелка отклонялась от нулевого деления на 40 °. В дальнейшем опыте длина однопроводной линии была увеличена с помощью бухты силового кабеля, растянутого по земле, до 115 метров. Магнитоэлектрический прибор с входным мостовым детектором показал, что линия имеет потери, показания его были 6 микроампер (из наших дальнейших опытов выяснилось, что в линии существуют потери на излучение). Однако при подключении к одной из клемм мостового детектора уединённого конденсатора – картонного ящика размерами 50х65х90 см3, обклеенного металлической фольгой, ситуация резко изменилась: стрелка прибора зашкалила за 100 микроампер, и, судя по той скорости, с какой стрелка ушла за шкалу, показания прибора реально были не менее 200 микроампер, т.е. отклонение стрелки от нулевого положения составляло не менее 250 °.

Реально эксперимент показал следующее. Информационный электрический сигнал (однопроводный ток), распространяющийся по одному проводу, можно передавать на сотни метров без какого-либо усиления. Кроме того, подключение к концу однопроводной линии уединённого конденсатора приводит к резкому возрастанию величины сигнала, передаваемого по линии, в десятки раз (как в вышеупомянутом эксперименте) без затрат дополнительной энергии.

Такое удивительное физическое явление возможно объяснить, если принять гипотезу, согласно которой однопроводный ток есть продольная Е-радиоволна, распространяющаяся в электропроводной среде – в проводнике. Тогда, в соответствии с формулами (21.24) и (21.25) [4], усиление Е-волны можно объяснить взаимодействием со свободными зарядами проводника.

Мы дополним: чем больше этих зарядов (в нашем случае – в уединённом конденсаторе), тем больше усиление.

Автор [4] ставит вопрос: «Встаёт интересная экспериментальная задача о возможности передачи электромагнитного сигнала в электропроводной среде за счёт продольных волн» [4]. Наш эксперимент показывает, что такая задача может быть решена.

Теперь поразмышляем о том, почему возможно принять гипотезу, в соответствии с которой однопроводный ток есть продольная Е-волна.

В интернете существует множество работ (например, [5]), в которых разъясняется, что продольные радиоволны возникают при сложении в противофазе характеристик двух электро- или радиосигналов, как-то: токов, напряжений, излучений. При сложении в противофазе сами характеристики сигналов компенсируются и становятся величинами неизмеряемыми, но энергия сигналов остаётся неизменной, поскольку является величиной квадратичной и потому не вычитаемой. Что соответствует её закону сохранения. Эта энергия и порождает продольные волны, но уже со свойствами, отличающимися от свойств обычной радиоволны. Физически кажется всё просто, но существуют обстоятельства, осложняющие вышеприведённые рассуждения.

Вопрос о существовании или не существовании продольных волн был поднят ещё в тридцатых годах прошлого века при создании теории квантовой электродинамики: возник целый ряд непреодолимых трудностей из-за отсутствия в лагранжиане поперечного электромагнитного поля производных по времени от скалярного потенциала [6]. Их ввели. Отсюда всё и началось. Производные по времени скалярного потенциала подразумевали существование продольных радиоволн. Так существуют они или не существуют?

Максвелл в своё время отрицал их существование. Вероятно, поэтому длительное время продольные волны среди множества учёных считались «нефизическими». Объяснять это нужно было так: данные волны не существуют в природе, хотя и требуют своего существования при различных расчётах в квантовой электродинамике.

Но вернёмся к нашему однопроводному сигналу. Из экспериментальной части работы [7] известно, что однопроводный сигнал отражается от конца однопроводной линии и образует в ней стоячие волны. Наблюдалось это на частоте 10 мегагерц. В наших опытных линиях при весьма низких частотах и отсутствии трансформаторных обмоток наблюдать этого мы не могли – длины линии не хватало. Но сам процесс отражения волны однопроводного тока синусоидальной формы – он-то существует в однопроводном сигнале – от конца линии приводит к тому, что в линии происходит противофазное сложение однопроводных токов: падающего и отражённого. Именно это явление может породить стоячие волны, как в [7]. Но в то же время, при противофазном сложении переменных токов и возникает «неприкаянная», никуда не исчезающая (согласно своему закону) энергия, отчего и случаются продольные волны.

Таким образом, эти рассуждения и результаты опытов приводят нас к выводу, что в однопроводной линии при определённых условиях может распространяться электрический сигнал (однопроводный ток), при необходимости – простейший по форме (синусоида), но обладающий оригинальными физическими свойствами: интенсивность сигнала зависит не только от его амплитуды, но и от частоты; сигнал может взаимодействовать со свободными зарядами проводящих сред и потому при прохождении через проводник не только не ослабляется, но и самоусиливается; такой сигнал переносит информацию и, в частности, может быть использован в линиях связи. И не только в них (см. [8] – получение тепловой энергии в однопроводных цепях).

Отметим ещё раз, что для достижения таких результатов в экспериментах не было нужды использовать импульсные сигналы, не требовались для этого особые трансформаторы (Тесловские), достаточно было звукового генератора синусоидального сигнала с трансформаторным выходом, а также однопроводной линии, подсоединённой к этому трансформатору.

В результате всего вышесказанного есть основания утверждать следующее: однопроводный ток есть продольная электроволна, распространяющаяся с самоусилением в проводнике; фиксируется она измерительными приборами как производная по времени напряжения, возникающего в проводнике, если он замкнут.

Заметим ещё раз, что физические свойства, которыми обладает эта субстанция, сулят множество выгод от её использования в технических устройствах.

Источник

Измерение тока проводимости возбуждаемого поляризационным током

“Salus populi suprema lex est”
Международная общественная организация

Russian Physical Society, International

Международная общественная организация Русское Физическое Общество (сокращённо – РусФО, RusPhS) — добровольное объединение учёных, инженерно-технической интеллигенции, изобретателей, предпринимателей для совместной интеллектуальной и научно-практической деятельности в области естествознания, — науки о природе.
Научная цель: построение единой физической картины мира и поиск основной целевой функции человечества.

Главная Новое Статьи Диссертации Журналы и книги Фото и видео Об обществе

Заев Н.Е., Авраменко С.В., Лисин В.Н. Измерение тока проводимости, возбуждаемого поляризационным током.

ИЗМЕРЕНИЕ ТОКА ПРОВОДИМОСТИ, ВОЗБУЖДАЕМОГО ПОЛЯРИЗАЦИОННЫМ ТОКОМ

Заев Н.Е., Авраменко С.В., Лисин В.Н.

На заре изучения электромагнетизма М.Фарадей провидчески писал о «мгновенном токе», распространяющемся в уединённом проводнике в момент соединения конца проводника с полюсом батареи [1]. В этот момент, очевидно, в проводнике сдвигаются свободные заряды и поляризуются атомы. В современном представлении плотность полного тока в проводнике:

где: jc — плотность тока свободных зарядов,
P — поляризованность,
М — магнитный момент вещества проводника (для единицы объёма),
с — скорость света.

Следовательно, два последних члена — суть плотность тока jсз связанных зарядов [2].
Поскольку М = χ·Н, а χ = μ — 1 (если μ — магнитная проницаемость), то, ввиду равенства μ = 1 для обычных проводников, jсз определяется вторым членом (1).

где D — индукция, следует:

jсз =(1/4π)·∂D/∂t — (1/4π)·∂E/∂t = (1/4π)·(ε — 1)·∂E/∂t (2)

Здесь второй член — ток смещения в вакууме, первый — ток поляризации в веществе.
Существование тока jсз в металле несомненно; тогда при jсз > 0 по [2] в нём должно ε > 1, что противоречит общепринятым на сегодня представлениям.

Однако, противоречие можно «обойти», полагая, что при ε = 1 ток связанных зарядов сосуществует с противоположно направленным током смещения, так что во-вне нет обнаружи́мого магнитного поля.

Током jсз принято всегда пренебрегать, полагая ∂Р /∂t → 0, то есть предполагая выполнимость условия:

где σ — проводимость [2].

10 17 , а ε = 1 конвенционально.
Ни прямых, ни косвенных измерений поляризационных токов в металлах до нас ещё никем не проводилось.

То есть обнаружение jp > 0 может дать указание на наличие в металле ε > 1, а измерение jp — открыть возможность оценки уровня эффективной диэлектрической проницаемости металлов, ибо из (4) следует:

или из (3), полагая S — площадь сечения проводника, следует:

где: U — разность потенциалов на обмотке генератора,
1 — длина обмотки,
Jp — измеренный ток поляризации, точнее: jсз = jp — jc.

Несмотря на общепринятость ε = 1 для металлов, столь же правомерно и принятие для них ε =∞, что было доказано в прошлом веке. Об этом подробно писал ещё в 1892 году Борис Борисович Голицын, обсуждая выводы Е. Кона [3].

По Голицыну Б.Б., в металлах 1 1 и тогда пренебрежение Jp часто является неправомерным. Измерение Jсз может прояснить вековой спор о природе диэлектрической проницаемости металлов и, кроме того, обосновать возможность передачи энергии по уединённому проводнику, без гальванически замкнутой цепи тока. Никола Тесла это демонстрировал 1 февраля 1892 года в Лондоне, но описания применяемого им способа такой передачи не сохранилось [6].

На рисунке 1 приведены использовавшиеся пять схем. Все они, по существу, — модификации схемы 1, – «вилки Авраменко». Она была предложена Авраменко С.В. ещё в 1978 году (Заявка на изобретение ? 2610996/21 от 10.01.1978 г.).

Все схемы — на диодах Д208, проводники — медь, ток проводимости в этой замкнутой цепи измерялся микроамперметром типа М265М, кл. 1,5 (ГОСТ 8711-60), «100-0-100», μА, внутреннее сопротивление прибора — 600 Ом. Источник переменного напряжения — звуковой генератор Г3-56/1. Как видно из схемы 1, средняя точка между двумя последовательно включёнными диодами («вход») присоединяется одним проводом (медь, диаметр 0,5 мм по жиле, длиной

20 см) к одной потенциальной клемме выхода генератора.

Напряжение на выходе генератора U отсчитывалось по вольтметру генератора. Способ измерения основан на представлении о наличии распространяющегося по уединённому проводнику (соединённому одним своим концом с клеммой генератора переменного напряжения; с «полюсом батареи» — по М. Фарадею), «фронта» поляризации атомов («мгновенного тока» — по М. Фарадею). Этот «мгновенный ток» создаёт давление газа свободных зарядов (электронов) в замкнутой цепи, а диоды выполняют роль клапанов, обеспечивая однонаправленную циркуляцию, — ток зарядов в этой цепи.

Поляризация атомов проходит по всей цепи, не теряясь существенно на диодах или других элементах цепи (резисторах, емкостях, индуктивностях). Поэтому «входом» можно сделать любую точку схемы 1, только ток в цепи уменьшится вдвое по сравнению с «правильным» входом.

На рисунке 2 приведены результаты измерения силы тока в замкнутой цепи диодов — «вилке» при напряжении U = 50 в и частотах от 2 до 100 кГц. Отчётливо видны два линейных участка; изменение наклона прямых вызвано, видимо, особенностями использованных диодов. Видно также, что применение сдвоенной «вилки» — практически не изменило ни вида зависимости, ни абсолютных значений тока. То же самое отмечено с утроенной и учетверённой «вилкой». Если же схема собрана на высоковольтных выпрямительных столбах КЦ106Г (20 кВ), то, хотя вид зависимости почти не изменился, но абсолютные значения тока снизились на 20 %. Это связано с заметным омическим сопротивлением этих столбов в прямом направлении.

Хорошо видно, что сдвоенная схема 2 (сравнительно со схемой 1) обеспечивает неизменность результата. При 20 кГц сопротивление 10 кОм между входом и генератором не изменило силы тока: без сопротивления (при 20-ти кГц и 50-ти В) было 20 μА, рис.2, то же значение — и с резистором 10 кОм (рис.3).

Информативны результаты измерений по схеме 5. Она имеет один «вход» от генератора к схеме 2. К схеме 2 в произвольной точке присоединена своим входом схема 1, а к ней, тоже в произвольной точке,- подключён вход схемы 4. Разумеется, можно бы было к «4» присоединить ещё одну «вилку», а к ней — ещё одну. Этого не сделано ради обозримости результатов на этом трёхсъёмном каскаде. Сразу отметим особенности каскада. Первая особенность: замыкание накоротко нагpузки (прибор) на любой схеме не изменяет заметным образом показаний пpибора на остальных схемах. Вторая особенность: перемена схем местами также не оказывает влияния на результаты измерения.

Зависимость токов J1, J2, J3 cоответственно в последовательности схем 2, 1, 4 — на рис. 4 — от напряжения генератора при 20 кГц; на рис. 5 при 10 кГц; на рис. 6 — от частоты при 50 В. Для всех этих зависимостей характерно снижение силы тока по мере удаления схемы от потенциального провода, по мере отбора мощности нагрузками (приборами). Заметно также возрастание абсолютной силы тока в первой схеме («головной»), когда она в каскаде, по сравнению с током, когда эта схема подключена одна. Особенно хорошо это видно на рис.6, где изображена частотная зависимость силы тока при 50 В. Неоднократно проводились попытки измерить силу тока в потенциальном проводе перед входом в схемы. Использовались магнитоэлектрические и тепловые (на преобразователях ТВБ) приборы. — Тока не обнаружено.

Обнаруженная в измерениях возможность передачи энергии по уединённому проводнику объяснима наличием тока связанных зарядов по (2), процессами динамической поляризации атомов во всех соединённых проводниках.

В качестве рабочей гипотезы можно считать, что за полупериод диэлектрическая проницаемость проводника изменяется от 1 до ∞ и вновь до 1. Для интерпретации зависимости ε от времени (точнее, — от (ωt), представляется полезной функция ch ωt. Интеграл в интервале (0:÷ π/2) и (π/2 ÷ π) и даст эффективную величину ε за полупериод.

Из результатов измерений тока поляризации расчётный верхний уровень эффективной величины (за период) динамической проницаемости εg

10 8 . Это подтверждает давние предположения Голицына Б.Б. и Флоренского П.А.

Поляризационная природа тока в уединённом проводнике подтверждается и тем, что «входом» в схемах 1, 2, 3, 4 могла быть любая точка цепи (с уменьшением тока вдвое) и тем, что закорачивание диода в схеме 1 (или в схемах 2, 3, 4 верхней или нижней группы диодов) не исключает ток в цепи, а лишь уменьшает его вчетверо, и, наконец, подтверждается фактом работы каскада по схеме 5.

Причём, в этом каскаде исключение одной из нагрузок не влияет значимым образом на силу тока в остальных двух схемах. Наличие в потенциальной линии резистора в 10 кОм не вносит существенных изменений в силу тока в схеме 2.

Следовательно, джоулевы потери в потенциальном проводнике исчезающе малы. Этим можно объяснить неудачу попыток измерения тока в потенциальной линии тепловым амперметром.

Участок «обмотка генератора — потенциальная линия — вход схемы 1 — и т.д.», по которому протекает поляризационный ток, в макромасштабе не подчиняется Закону Кирхгофа; это «некирхгофова линия» и термин «цепь» (подразумевается замкнутая гальванически или через ёмкость или временно разомкнутая) — неприемлем.

В серии предшествующих опытов было установлено, что не только резистор, но и ёмкость, и индуктивность не влияют на величину поляризационного тока в потенциальной линии. Последнее свидетельствует о малости эффективного магнитного поля, в отличие от магнитного поля, создаваемого током смещения. (Оно в ε раз меньше поля от тока Ic, в чём можно убедиться, рассматривая магнитные поля возникающего диполя от движения обоих зарядов и от изменения электрического поля между ними.)

Этим можно объяснить нечувствительность магнитоэлектрического микроaмперметра к поляризационному току в потенциальной линии.

Расчётную оценку тока поляризации следует провести из представления возникновения на торце конца проводника обмотки генератора (длиной 1) поверхностных связaнных зарядов плотностью σсз; площадь торца а 2 π/4, U — разность потенциалов на концах обмотки — U, А — атомный номер элемента (материала обмотки), Ао — число Авогадро, ρ — плотность материала, М — массовое число, fo — резонансная частота атома, аналог оптическому резонансу.

Под действием электромагнитной индукции в атомах обмотки образуются диполи с плечом:

где: f — частота тока, е — заряд электрона, me — его масса.

Если N — концентрация зарядов (концов диполей) представлена выражением Ао·ρ/М, то:

Отсюда следует, что сила поляризационного тока должна зависеть прямо пропорциональное от частоты, диаметра провода обмотки генератора, плотности материала провода, атомного номера материала провода и обратно пропорционально длине провода обмотки, массовому числу материала провода. Но главная зависимость — обратная пропорциональность от разности квадратов частот колебаний, — собственной и внешней. В прогнозировании и достижении очень значимых Jсз при f → fo, в указании возможности резонанса и очень больших Jсз — основная значимость этого выражения (8).

Оценим в заключение вклад третьего члена в (1).

Из выражений M = (B H)/4π и rot H = (4π/c)·jc + (1/c)·(∂D/∂t) находим:

Но по условию jc = 0 (линия единичная) и потому:

Следовательно, вклад третьего члена в (∂P/∂t — µ/4πc) от величины последнего исчезающе мал, ибо µ 8 .

12. Возникновение поляризационного тока вызвано процессами сдвига зарядов (образования диполей) в одну и другую стороны, что обусловлено колебательными движениями зарядов, со знакопеременными ускорениями. Эти вынужденные колебания сопровождаютcя излучением — монохроматическим, когерентным; мощность его пропорциональна четвёртой степени частоты и квадрату ЭДС индукции в обмотке генератора.

13. Частоты 2f колебаний диполей могут оказаться в диапазоне частот тепловых колебаний атомов проводника обмотки — и потому поляризационный ток может обмениваться энергией с кристаллической решёткой проводника: и отбирать энергию от неё, и отдавать ей свою.

14. Из (1) и (2) следует, что поляризационный ток, ток связанных зарядов, в проводнике обмотки с χ >> 1 ,будет больше, чем в рассмотренном нами случае χ = 1. Проверку этого вывода следует проводить с обмоткой генератора из железного или никелевого провода, несмотря на следующий из теории малый вклад третьего члена в выражении (1).

В заключение отметим, что преимyщественным направлением дальнейших исследований поляризационных токов следует считать поиски резонансных ситуаций в сочетании с высокими напряжениями. Необходимо также проверить целесообразность изготовления обмоток генератора из проводов медных, никелевых, железных, свинцовых и т.д. Всё это, в конечном итоге, должно обеспечить применение поляризационных токов в целях экономии электроэнергии при передаче (а сейчас теряется в электросетях не менее 30-ти процентов) и материалов при строительстве линий электропередач.

Источник

Поделиться с друзьями
Моя стройка
Adblock
detector