Физический эффект и его модель

При взаимодействии объектов ма­териального мира протекают физические процессы, сопровождающиеся различными эффектами. Под эффек­том понимается «... результат, след­ствие некоторых причин, действия» (БСЭ, 3-е изд., 1978, т. 30, С. 322). Многие эффекты нашли широкое при­менение в технике. Для однозначности толкова­ния понятия ФЭ принято следующее его определение: физический эффект — это закономерность проявления ре­зультатов взаимодействия объектов материального мира, осуществля­емого посредством физических полей. При этом закономерность проявления характеризуется последовательностью и повторяемостью при идентичности взаимодействия.

Разнообразие процессов и явлений, которые происходят в природе, об­условлено четырьмя типами взаимо­действий: всемирным тяготением, электромагнитными, ядерными и сла­быми взаимодействиями. Каждому типу взаимодействия соответствуют определенные физические поля. Каж­дое из этих полей имеет ряд модифи­каций, обусловливающих особенно­сти взаимодействия материальных объектов. Например, электрическое поле может быть электростатическим, переменным, вихревым и т. д. Все поля и их модификации будем рассматривать как воздействия.

Воздействие всегда направлено на некоторый материальный объект (в дальнейшем просто «объект»), кото­рым может быть отдельный элемент или совокупность взаимосвязанных элементов, образующих определен­ную структуру. Так, к объектам могут быть отнесены: системы из макротел (в том числе детали приборов, меха­низмов и т. д.), макротела (твердое тело, жидкость, кристалл и т. п.), молекула, атом, части атомов и моле­кул, частицы и т. д.

Результаты воздействия — это эф­фекты, проявляющиеся на объектах (или в окружающем их пространстве), на которые направлены определенные воздействия. Результатами воздей­ствия являются те же физические поля, которые относятся к воздействиям. Этим обусловливается взаимосвязь между ФЭ, которая используется в объектах техники. К результатам воздействия относятся также изме­нения параметров объектов (размеров, формы, диэлектрической проница­емости и т. д.). При постоянстве усло­вий взаимодействия и свойств объекта проявляются одни и те же результаты воздействия.

Основные закономерности проявления физических эффектов

Анализ информации об известных ФЭ позволил выявить следующие об­щие закономерности их проявле­ния.

1. При одном воздействии на объект может проявляться несколько результатов воздействия. Их число зависит от структуры физического объ­екта. Чем менее сложен по своей структуре объект, тем меньшее число результатов воздействия на нем проявляется. Изменяя число и состав структурных элементов, при задан­ном воздействии можно получать не­обходимые результаты воздействия.

Поскольку от одного воздействия могут проявляться ФЭ на разных иерархи­ческих уровнях структуры объекта, то возникают внутренние воздействия, а результаты воздействия, как пра­вило, коррелируют с внутренними воз­действиями.

Выделение структурных элементов объектов целесообразно использовать при физическом анализе процессов, происходящих в отдельных объектах или в их совокупности, а также при определении, какие ФЭ могут про­являться на известном материале и какие результаты воздействий могут возникать.

Внутреннее воздействие и его ре­зультаты широко используются в технике и технологии. Так, для на­гревания заготовки может быть ис­пользована печь (внешнее воздействие) или нагревание путем пропускания через нее электрического тока (вну­треннее воздействие).

2. На один объект может быть ока­зано несколько воздействий. Их можно подразделить на основные и дополни­тельные. Основным воздействием на объект является такое, результат от которого представляет другое, отличное от воздействия, физическое поле. Дополнительное воздействие — такое, которое приводит лишь к количественному изменению результата, по­лучаемого от основного воздействия. Дополнительными воздействиями мо­гут являться постоянно действующие воздействия, например гравитационное и тепловое поля, а также воздействия, оказываемые объектами окружающей среды. Например, на ФЭ возникнове­ния магнитного ноля при протекании электрического тока, где воздействием является электрическое ноле, может быть оказано дополнительное воздей­ствие, например, магнитным полем, что вызовет изменение электрического сопротивления проводника (магнито-резистивный эффект). Дополнитель­ные воздействия не могут вызвать данного результата без основного воздействия.

3. На одном объекте могут про­являться несколько ФЭ. Если какое-либо воздействие приводит к новому результату воздействия, то налицо проявление на одном объекте двух разных ФЭ. Эта особенность является основой для многофункционального ис­пользования элементов объектов техники. Любые два ФЭ или более, проявляющиеся на одном объекте, ока­зывают влияние друг на друга. Это влияние объясняется участием струк­турных элементов объекта в проявле­нии обоих ФЭ.

4. Значение результата воздей­ствия может регулироваться и об­условливается следующими факто­рами: количественным изменением воздействия, введением дополнитель­ных воздействий, введением еще одного основного воздействия, изме­нением структуры объекта, измене­нием параметров объекта. Это свойство лежит в основе технической реализа­ции таких функций объектов техники, как усиление, ослабление, преобра­зование, модуляция, выравнивание, проводимость, непроводимость и др.

5. При постоянстве условий воз­действия и свойств объекта прояв­ляются одни и те же результаты воз­действия, одни и те же значения их параметров. Эта закономерность обусловлена стабильностью струк­туры объекта, на который оказывается воздействие, и стабильностью свойств элементов его структуры.