CC BY
20
I -I dj dT
\rot j = ^ = d ■ B--
1 1 dy dx
2Л
* 0.(5)
22 У
Измерялось поле потенциала образца, представленное на рис. 1. Образец - сплав В^Ь с содержанием Sb, изменяющимся вдоль координаты Х (перпендикулярно оси С2 и С3 кристалла) от 5 до 16 ат.% Sb.
Поле В = 0,782 Тл (направлено вдоль оси С2 кристалла). Температура холодного и горячего края образца: 88,35К и 116,9К соответственно.
Рис. 1. Поле потенциала термоэдс V в зависимости от координат в образце
2. Влияние вихревого характера термоэлектрического поля на теплопроводность
Естественно было бы предположить, что в связи с появлением вихревого электрического тока должен появиться дополнительный перенос энергии носителями заряда наряду с диффузионным, и электронная составляющая теплопроводности с увеличением
гЫ^ будет возрастать тем больше, чем больше индукция магнитного поля - В. Авторами было проведено измерение теплопроводности образца в зависимости от величины индукции магнитного поля - В при заданных температурах концов образца (рис.2).
о m о
с
о
Индукция магнитного поля, Рис. 2. Зависимость теплопроводности от величины магнитного поля
Из рис.2 видно, что при не очень больших полях, а значит малых вихрях тока, теплопроводность, как и положено, уменьшается в связи с уменьшением электронной составляющей. Однако, начиная с полей ~0,2Тл происходит возрастание теплопроводности. Это можно объяснить только тем, что в образце возникает дополнительный перенос энергии за счет вихря электрического тока.
В настоящий момент разрабатывается теория обнаруженного явления. Заключение
На основании проведенных вычислений и измерений можно сделать следующие выводы:
1. Термоэлектрическое поле в продольно-неоднородных полупроводниках при наличии поперечного магнитого поля имеет вихревой характер.
2. Вихревой характер электрического поля приводит к аномальной зависимости теплопроводности от величины магнитного поля.
Список литературы
1.Bate R. I., Beer A. C. Influence of Conductivity gradients on Galvano-magnetic Effects in Semiconductors. «J. of Appl. Phys.», 1961. v.32. N.5. p.800 - 805.
2.Бочегов В.И. Влияние плавной неоднородности на гальвано- и термомагнитные свойства сплавов.
УДК 537.311.6 И.П. Попов
Департамент экономического развития, торговли и труда Курганской области
УСТАНОВЛЕНИЕ ЧАСТНОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ЗАВИСИМОСТИ МЕЖДУ ЕМКОСТЬЮ И МАССОЙ
Аннотация
Установлен эффект проявления электрических емкостных свойств у электромеханического преобразователя, имеющего в составе инертный элемент. При этом выявлена связь между электрической емкостью и инертной массой, т.е. функциональная зависимость на макроуровне между величинами различной физической природы.
Ключевые слова: электромеханический преобразователь, электрическая емкость, инертная масса.
I.P. Popov
Department of economic development, trade and labor of Kurgan region
ESTABLISHMENT OF A PRIVATE FUNCTIONAL DEPENDENCE BETWEEN CAPACITY & WEIGHT
Y
Annotation
The effect of electrical capacitive properties manifestation in electromechanical transducer having a composition of an inert element is installed. At the same time there is a link between electrical capacitance and inertial mass, ie functional dependence on the macro level between the values of various physical nature.
Keywords: electromechanical transducer, the capacitance, the inertial mass.
Введение
Между величинами различной физической природы может существовать функциональная зависимость [1-4]. Зачастую возможность установления такой зависимости не является очевидной. Это замечание может быть отнесено к таким величинам как емкость и масса. Ни одно из понятий, используемых при определении электрической емкости [5], не применяется для определения инертной массы [6], поэтому в этой части они между собой не связаны и общей функциональной зависимости между емкостью и массой, которая могла бы основываться на такой связи, не существует.
Вместе с тем, в рамках одной из двух систем аналогий между электромагнитными и механическими величинами [7] емкость и масса связаны дуальным соотношением
m ^ C.
Однако дуальная связь не является функциональной, поскольку охватываемые ею величины относятся к изолированным друг от друга системам. Для того, чтобы установить функциональную связь между электрической и механической величинами, их следует рассматривать в связанных системах.
1. Связанная система
В качестве связанной системы может рассматриваться электромеханический преобразователь, модель которого представлена на рисунке.
Рис.1. Электромеханический преобразователь
Преобразователь состоит из последовательно соединенных проводящих рамок, активные части проводников которых длиной I распределены в некоторой плоскости, и постоянного магнита массой т, с индукцией В, между полюсами которого находится п проводников. По существу это упрощенная модель электрической машины [8]. Активное сопротивление, потери на трение и индуктивность не учитываются.
2. Математическая модель
При подключении устройства к источнику синусоидального напряжения u = Usinât его состояние описывается системой двух уравнений в соответствии со вторым законом Ньютона и вторым правилом Кирхгофа
d 2 х m—— = Blni 2
dt
Bln— = U sin Qt, dt
где х - перемещение массивного элемента (магнита), ВШ - сила Ампера, Blndx/dt - ЭДС электромагнитной индукции.
В, I, п, - параметры, обусловливающие электромеханическое взаимодействие. Их целесообразно объединить в параметрический коэффициент У = (ВЫ)2. Из второго уравнения
d х U q
cos Qt
dt2 -yjy ■
При подстановке в первое получается решение
. UQm U . ( п l =-cos Qt =-Sin I Qt + —
У
Xm
где
Xm =
У_
Qm
- реактивное сопротивление. Ток опе-
режает приложенное напряжение на угол п/2. Таким образом, рассматриваемое устройство имеет емкостной характер. При этом емкость
с=m
У
(1)
Заключение
Рассмотренное устройство является электромеханической системой. В этой системе механические и электрические величины взаимосвязаны, что позволило установить функциональную зависимость (1) между электрической емкостью и инертной массой. Установленная зависимость имеет частный характер - она справедлива лишь в рамках электромеханических систем, ключевым параметром которых является инертная масса.
Соотношение (1) может быть использовано при создании колебательного контура смешанной природы (т-С контура). Его собственная частота
Q0 =
Волновое сопротивление контура
86
ВЕСТНИК КГУ, 2011. №2
Рассмотренный электромеханический преобразователь запасает кинетическую энергию подвижной массы и поэтому его нельзя полностью отождествлять с электрическим емкостным устройством, которое запасает энергию электрического поля [5]. Вместе с тем, он воспринимается цепью как электрическая емкость, поэтому его следует рассматривать как инертно-емкостное устройство.
На основе рассмотренных положений становится возможным объяснение физического смысла того, что сопротивление синхронной электрической машины в перевозбужденном состоянии имеет емкостной характер.
Установленная функциональная зависимость (1) может использоваться при разработке реактивных элементов электрических цепей [9-13], а также учитываться при проектировании линейных электромеханических преобразователей с массивным подвижным элементом [8, 14-17].
Список литературы
1.Попов И.П. Об электромагнитной системе единиц // Вестник Челябинского государственного университета. Физика. -Вып. 7.- 2010. - №12(193). - С. 78-79.
2. Попов И.П. Электромагнитное представление квантовых
величин // Вестник Курганского государственного университета. Серия «Естественные науки». - Вып. 3.
- 2010. - №2(18). - Курган: Изд-во Курганского гос. унта. -. 59-62.
3. Попов И.П. Сопоставление квантового и макро-описания
магнитного потока // Сборник научных трудов аспирантов и соискателей Курганского государственного университета. - Вып.ХШ. - Курган: Изд-во Курганского гос. ун-та, 2010. - С. 26.
4. Попов И.П. Упруго-индуктивное устройство // Зауральс-
кий научный вестник. - 2011. - Вып. 1. - С. 181-183
5. Попов В.П. Основы теории цепей. - М.: Высш. шк., 2007. -
575 с.
6. Окунь Л.Б. Понятие массы // Успехи физических наук. -
Т. 158. - 1989. - Вып. 3. - С. 511-530.
7. Львович А.Ю. Электромеханические системы. - Л.: Изд-
во Ленинградского университета, 1989. - 296 с.
8. Патент 2038680 RU, МПК6 Н 02 К 41/035. Электрическая
машина / И.П. Попов, Д.П. Попов (Россия). - № 93015412; заявл. 24.03.93; опубл. 27.06.95, Бюл. №18.
9. Попов И.П. Реактивные элементы электрических цепей с
«неэлектрическими» параметрами // Вестник Самарского государственного технического университета. - Серия «Технические науки». - 2010. - №4(27). - С. 166-173.
10. Патент 2086065 RU, МПК6 Н 02 К 7/02. Электрическое
емкостное устройство / И.П. Попов (Россия).
- № 94010650; заявл. 28.03.1994; опубл. 27.07.1997. -Бюл. № 21.
11. Попов И.П. Инертно-емкостное устройство // Актуаль-
ные проблемы современной науки и практики: Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 85-летию транспортного образования в Зауралье и 55-летию УрГУПС /Под ред. Е.А.Худяковой. -
- Курган: Изд-во КГУ, 2011. - С. 119-120
12. Попов И.П. Переходный процесс при подключении
инертно-емкостного устройства к источнику постоянного напряжения // Зауральский научный вестник. -2011. - Вып. 1. - С. 162-165.
13. Попов И.П. Реактивные элементы цепей, выполненные
на основе линейных электродинамических машин // Состояние и перспективы развития научно-технического потенциала Южно-Уральского региона: Тр. Межгосударств. науч.-техн. конф. - Магнитогорск: МГМИ. - 1994. - С. 26-28.
14. А.с. СССР 1810963, МКИ Н 02 К 33/02. Электромагнит-
ный двигатель / Э.Ф. Маер, А.Г. Баталов, В.И. Мошкин, И.П. Попов. - №4840826; заявл. 19.06.90; опубл.
23.04.93, Бюл. № 15.
15. Патент 2018652 RU, МПК5 E 21 C 3/16. Электрический
молот / Э.Ф. Маер, В.И. Мошкин, И.П. Попов (Россия). - № 4712733; заявл. 03.07.1989; опубл. 30.08.1994, Бюл. № 16.
16. Патент 2025277 RU, МПК5 B 30 B 1/42, B 21 J 7/30.
Электромагнитный пресс / Э.Ф. Маер, В.И. Мошкин, В.Ф. Мошкина, И.П. Попов (Россия). - № 4872907; заявл. 19.06.1990; опубл. 30.12.1994, Бюл. № 24.
17. Патент 2026792 RU, МПК6 B 30 B 1/42, B 21 J 7/30.
Электромагнитный пресс / Э.Ф. Маер, А.Г. Баталов, В.И. Мошкин, И.П. Попов (Россия). - № 4872878; заявл. 19.06.1990; опубл. 20.01.1995, Бюл. № 2.
УДК 537.311.6 И.П. Попов
Департамент экономического развития, торговли и труда Курганской области
СВОБОДНЫЕ ГАРМОНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ В УПРУГО-ЕМКОСТНОЙ СИСТЕМЕ
Аннотация
Рассматривается упруго-емкостная колебательная система и возникновение в ней свободных гармонических колебаний, при которых происходит взаимное превращение потенциальной энергии пружины в энергию, электрического поля конденсатора.
Ключевые слова: пружина, конденсатор, упруго-емкостная система, гармонические колебания.
I.P. Popov
Department of economic development, trade and labor of Kurgan region
FREE НARMONIC OSCILLATIONS IN THE ELASTIC-CAPACITIVE SYSTEM
Annotation
The elastic-capacitive oscillatory system and the emergence of its free harmonic oscillations at which the mutual transformation of potential energy of a spring in the energy of the electric field of the condenser is considered.
Keywords: spring, condenser, elastic-capacitive system, harmonic vibrations.
Введение
Известные колебательные системы имеют параметры, физическая природа которых одна и та же. Например, в выражении для собственной частоты пружинного маятника
и" Ч m
оба параметра - коэффициент упругости k и масса m являются механическими величинами. В формуле для электрического колебательного контура
