2.6.5Электрические и электромагнитные явления
К этой группе относятся эффекты, связанные с электрическим, магнитным и электромагнитным полями.
2.7.1.Электрическое поле
Электрическое поле – это поле, созданное неподвижными зарядами, частная форма проявления электромагнитного поля.
2.7.1.1.Джоуля-Ленца закон
Входы: электрический ток.
Выходы: количество теплоты.
Графическая иллюстрация:
Рис. 2.28. Схема, отображающая действие закона Джоуля-Ленца
Сущность:
Количество тепла, выделяемого в проводнике, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени протекания.
При протекании тока по проводнику происходит превращение электрической энергии в тепловую (рис.2.28), причём количество выделенного тепла будет равно работе электрических сил.
Закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме носит совершенно общий характер, т. е. не зависит от природы сил, возбуждающих электрический ток. Закон Джоуля-Ленца, как показывает опыт, справедлив и для электролитов и для полупроводников.
Математическое описание:
,
где:
–
коэффициент пропорциональности,
–
ток,
– сопротивление,
–
время,
– количество теплоты.
Применение.
Тепловое действие тока находит широкое применение в технике. В1873 г. русский инженер А. Н. Лодыгин (1847-1923) впервые использовал тепловое действие тока для устройства электрического освещения (лампа накаливания). На нагревании проводников электрическим током основано действие электрических муфельных печей, электрической дуги (открыта в 1802 русским инженером В. В. Петровым (1761-1834)), контактной электросварки, бытовых электронагревательных приборов и т. д.
А.с. 553 233: Способ получения цементного клинкера путем подготовки, подогревания и спекания сырьевой смеси, отличающийся, тем что, с целью интенсификации процесса клинкерообразования, спекание осуществляют за счет пропуска через сырьевую массу электрического тока с напряжением 10-500 В.
2.7.1.2. Закон Кулона
Входы: заряд.
Выходы: сила.
Графическая иллюстрация:
Рис. 2.29. Взаимодействие двух точечных
электрических заряженных тел
Сущность:
Закон Кулона — это законовзаимодействииточечных электрических зарядов.Сила взаимодействия двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме направлена вдоль линии, соединяющей заряды, прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния.
Изменяя форму поверхности заряженных тел, можно изменить конфигурацию образующихся полей. А это, в свою очередь, открывает возможность управлять силами, действующими на заряженные частицы (тела), помещенные в такое поле.
Математическое описание:
,
,
– сила, с которой заряд 1 действует на
заряд 2,
величина зарядов,
r – расстояние между зарядами.
Применение.
1. А.с. 428 882: Способ соединения концов проводников, при котором осуществляют контактирование проводников, а затем сварку из концов, отличающийся тем, что с целью упрощения технологического процесса, контактирование концов проводников получают при помощи создания между ними электростатического поля от дополнительного источника постоянного напряжения, подключенного к проводникам.
2. А.с. 446 315: Способ разделения диэлектрических волокон по диаметрам в неравномерном электрическом поле, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности процесса, разделение производят при постоянном градиенте квадрата напряженности поля, увеличивающейся в сторону электрода, имеющего тот же знак, что и поверхностный заряд.