CC BY
10Актуальные исследования • 2019. №2
$ Физика | 5
ФИЗИКА
ШИШКИНА Юлия Михайловна
студентка, Елабужский институт (филиал) Казанского (Приволжского) федерального университета, Россия, г. Елабуга
СПЕЦИФИКА УСТРОЙСТВА ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИХ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ И ОСНОВНЫЕ
ПРИНЦИПЫ ИХ РАБОТЫ
Аннотация. Для объяснения последних физических явлений, связанных с электричеством, уже становится недостаточно уже описанных простейших физических приборов, к ним, в дополнение приходят электромагнитные измерительные приборы (амперметр, вольтметр и т.д.). На сегодня, учеными-физиками, специалистами в области энергетики педагогическими работниками и практиками нет еще четко выраженной позиции по этому вопросу. Ряд специалистов, ратуют за то, что бы все измерительные приборы были разделены на две группы: аналоговые и цифровые, другие придерживаются иной точки зрения.
Ключевые слова: электродинамические приборы, электромагнитные приборы, электротехника, измерительные приборы.
Рассмотреть основные принципы работы электродинамических и электромагнитных измерительных приборов, возможности применения при организации учебных занятий в курсе электротехники - достаточно сложная задача.
На сегодня, учеными-физиками, специалистами в области энергетики педагогическими работниками и практиками нет еще четко выраженной позиции по этому вопросу. Большинство специалистов, ратуют за то, что бы все измерительные приборы были разделены на две группы: аналоговые и цифровые, другие придерживаются иной точки зрения.
Сторонники первой точки зрения считают, что например, аналоговая группа измерительных приборов, иногда её еще называют классической, включает в себя все приборы, важнейшими элементами которых является обработка работающих сигналов непрерывной гармоничных колебаний переменного тока, особенности проявления постоянного электрического тока, которые фиксируются электродинамическими и электромагнитными техническими устройствами, широко используемые в курсе электротехники.
Назначение электродинамических измерительных приборов - обнаружить наличие электрического поля, выявить основные законы взаимодействия электрических зарядов и электрического тока. Необходимо замерить их потенциал (работу, затраченную при перемещении зарядов в электрическом поле), выявить сходство и различие явлений по электролиза-ции проводников и диэлектриков. Важно выявить, механизм поляризации диэлектриков, время её сохранения, процесс «замораживания» диполей в новых видах диэлектриков, например, расплава смеси воска и смолы, медленно охлажденной до комнатной температуры в электрическом поле с напряженностью, порядка 1 миллиона В/м.
Как известно, в этом случае получается образец диэлектрика, создающий в окружающем пространстве электрическое поле. Это поле может существовать практически неограниченно долго (в отличие от: - стекла, эбонита, канифоли, парафина и др.).
На основе такой экспериментальной базы можно исследовать большую группу кристаллов (сегнетоэлектриков) в электрическом поле (например, титанат бария), наличие у них
Актуальные исследования • 2019. №2
^Физика | 6
Точки Кюри (ТК). Точка Кюри — это предельная температура, выше которой тепловое движение нарушает ориентацию диполей в домене, а сам сегнетоэлектрик становится обычным диэлектриком, что позволяет исследовать пьезоэлектрический эффект на материале кварца.
Здесь, как известно, тоже широкое поле для экспериментальной, исследовательской работы для школьников и студентов, проведения лабораторных занятий (практикумов), так как явления прямого и обратного действия пье-зоэффекта, широко применялось при работе электрофонов, проигрывателей граммофонных пластинок в 50-90 годах ХХ века. Суть практикума - преобразование механических колебаний, в электрические колебания, а электрических колебаний - в механические и исследование этих процессов.
Несомненно, что важнейшим элементом раздела электродинамических процессов школьного и вузовского курсов физики, а ныне и всей электротехники - было и остается изучение полупроводников. Особенно важно в этом разделе изучить выпрямительные свойства р-п перехода, что не эквивалентно работе обычного резистора с большим сопротивлением.
Во-первых, его сопротивление зависит от приложенного напряжения, а во-вторых, от направления приложенного электрического поля.
Как известно, кристалл с р-п переходом -это основа устройства полупроводниковых диодов, способных пропускать электрический ток в одном направлении, но их качества не ограничиваются данным свойством, так часть из них может обладать термоэлектрическим и фотоэлектрическим эффектом. Суть данного эффекта заключается в возникновении ЭДС при нагревании или освещении р-п перехода для отдельных технических конструкций (например, термоэлементов Пельтье), принципы которого лежат в основе работы полупроводниковых холодильников.
Еще один важный раздел электродинамики, это устройство транзисторов (полупроводниковых триодов). Их отличительные признаки -простота изготовления, мало отличающейся от
изготовления диодов, богатство возможностей применения, небольшие токи работы, полная замена вакуумных электроламп и т.п.
Как известно, основой для изготовления наиболее массовых марок транзисторов, служит пластинка монокристалла германия или кремния площадью 2-4 мм2 и толщиной около 100 мкм. Сама операция изготовления транзистора во многом подобна изготовлению диода, с той лишь разницей, что на кристаллы германия накладывается индий не с одной, а с двух сторон.
После прогревания такой конструкции, например, в муфельной печи монокристалл германия обогащается примесью атомов индия с двух сторон, проникающих в германий при расплавлении, становясь при этом полупроводников с дырочной проводимостью.
Принято считать, что средняя область кристалла - это база транзистора, две её крайние области, обладающие проводимостью противоположного типа, называются коллектором и эмиттером. Эмиттер и коллектор транзистора сплавного типа отличается друг от друга тем, что он (диаметр коллектора), как правило, в два раза больше диаметра эмиттера.
Как доказано многочисленными экспериментами? основным рабочим состоянием транзистора является их 1- активное состояние; 2 - усилительное свойство транзистора; 3-интегральный коэффициент передачи базового тока (пределы которого лежат в интервале от 15 до 300 раз) и др.
При этом усиление электрических сигналов по току, напряжению или мощности не является обязательным свойством транзистора. Для этого достаточно собрать транзисторный усилительный каскад с общим эмиттером и подключить его к источнику питания, а затем замерить все вышеназванные исследуемые характеристики с помощью электромагнитных или цифровых измерительных приборов.
Литература
1. Кабардин О.Ф., Кабардина С.И., Ше-фер Н.И. Факультативный курс физики, 9 кл. М.: «Просвещение», 1978. 207 с.
2. Поляков В.Т. Посвящение в радиоэлектронику. М.: Изд. «Радио и связь», 1988. 352 с.
AKTyaflLHbie HCC^egoBaHHa • 2019. №2
$ ®H3HKa | 7
SHISHKINA Julia Mikhailovna
student, Elabuga Institute (branch) of Kazan (Volga region) Federal University,
Russia, Yelabuga
THE SPECIFICS OF THE DEVICE OF ELECTRODYNAMIC AND ELECTROMAGNETIC MEASURING INSTRUMENTS AND THE BASIC
PRINCIPLES OF THEIR WORK
Abstract. To explain the latest physical phenomena related to electricity, the simplest physical devices already described are not enough, they come in addition to electromagnetic measuring devices (ammeter, voltmeter, etc.). Today, physicists, specialists in the field of energy, pedagogical workers and practitioners do not yet have a clearly defined position on this issue. A number of specialists advocate that all measuring devices be divided into two groups: analog and digital, while others hold a different point of view.
Keywords: electrodynamic devices, electromagnetic devices, electrical engineering, measuring devices.
