13. Электропроводность газов.

Атомы и молекулы газов являются нейтральными частицами, но в земной атмосфере на эти частицы действуют ионизирующие факторы: ультрафиолетовое излучение, космические лучи, радиоактивное излучение земли. При этом образуются электроны и положительные ионы. В земной атмосфере электроны прилипают к электроотрицательным молекулам (кислород, пары воды), и образуются отрицательные ионы. Зависимость тока от напряжения для газов имеет три выраженных участка. В области очень слабых полей от 0 до U_н основную роль играет рекомбинация ионов. При этом происходит насыщение, ток прямо пропорционален проложенному напряжению (выполняется закон Ома). С ростом напряжения электроны устремляются к электродам, не успевая рекомбинировать (происходит процесс ионизации), и при некотором значении U_н все ионы, создаваемые в газовом промежутке, будут нейтрализованы на электродах. Дальнейший рост напряжения уже не вызывает роста тока, главную роль играет уход ионов на электроды. Величина I_нас определяется источником естественной ионизации. При дальнейшем росте напряжения ток начинает расти быстрее, чем по закону Ома, что связано с появлением ударной ионизации. Электроны, приобретая в сильном поле большую скорость, при столкновении с нейтральными молекулами ионизируют их, т. е. выбивают из них электроны, которые, разгоняясь полем, сами становятся источниками ионизации. Этот процесс носит лавинообразный характер и завершается пробоем газового промежутка.

13. Магнитные материалы.

Магнитные свойства материалов, в первую очередь, определяются характером движения электронов в атоме. Электроны в атоме, в первом приближении, участвуют в двух видах движения: вращение электрона вокруг собственной оси («спин») и орбитальное (круговое) движение электрона вокруг атомных ядер. Эти движения создают круговые токи. движение электрического заряда (электрона) приводит к возникновению магнитного момента и магнитного поля (Н-поле) в окружающем пространстве. Это поле будет взаимодействовать как с внешним магнитным полем, так и с внутренними магнитными полями, в результате движения электронов в атомах, составляющих вещество. Последнее предопределяет зависимость магнитных свойств материала от его структуры. Критерием для классификации является величина относительной магнитной проницаемости. где В – магнитная индукция, (Тл); Н – напряженность магнитного поля, (А/м); μ₀ = 4π·10^-7 Гн/м – магнитная постоянная. По величине относительной магнитной проницаемости все материалы подразделяются на слабомагнитные и сильномагнитные материалы. Слабомагнитные ЭТМ (μ ≈ 1). Слабомагнитные материалы по поведению в магнитном поле подразделяются на диамагнетики, парамагнетики и антиферромагнетики. Диамагнетики μ ≤ 1 и μ ≠ f (Н, Т). Представители: водород (Н₂), все инертные газы, серебро (Ag), медь (Cu), золото (Au), бериллий (Be), хлорид натрия (NaCl), сверхпроводники при Т ≤ Т_с, нефть, вода, кремний, германий и другие. (Например, μ _меди = 0,9999906). Характерная особенность − диамагнетики выталкиваются из магнитного поля. Диамагнетизм присущ в той или иной степени всем веществам, независимо от их структуры. Парамагнетики μ ≥ 1 и μ ≠ f (Н) при наличии зависимости от температуры. Представители: кислород (O₂), оксид азота (NO₂), воздух, платина (Pt), алюминий (Al), натрий (Na) и другие. (Например, μ _{воздуха} = 1,000003). Антиферромагнетики μ ≥ 1, μ = f (Н, Т). Представители: марганец (Mn), хром (Cr), РЗО (редкоземельные оксиды) и РЗЭ (редкоземельные элементы (лантаноиды): № 57 (лантан) № 71 (лютеций)). Антиферромагнетики при нагреве претерпевают фазовый переход и становятся парамагнетиками. При расчетах в технике для слабомагнитных материалов принимают μ = 1. Сильномагнитные ЭТМ (μ >> 1 (до 10⁶) и μ = f (Н, Т)) – представляют большой интерес для техники в отличие от слабомагнитных материалов и широко применяются. Зависимость магнитной индукции от напряженности внешнего магнитного поля имеет вид петли гистерезиса. В_r – остаточная магнитная индукция; Н_с – коэрцитивная сила; S – площадь петли (S ~ tg δ_м, где tg δ_м – тангенс угла магнитных потерь) В технике в качестве материалов с магнитными свойствами применяются сильномагнитные материалы. Магнитным материалам свойственны следующие зависимости: μ = ƒ(х) и/или Н_с = ƒ(х), где μ – относительная магнитная проницаемость; Н_с – коэрцитивная сила; х = Н, Т, Р, hν и др. Магнитные материалы, применяемые в технике, подразделяются на магнитомягкие материалы, магнитотвердые материалы, магнитные материалы специального назначения, магнитные жидкости.