Текст книги "Большая Советская Энциклопедия (ЭЛ)"
Автор книги: Большая Советская Энциклопедия
Жанр:
Энциклопедии
сообщить о нарушении
Текущая страница: 7 (всего у книги 47 страниц)
Электрический сом
Электри'ческий сом (Malapterurus electricus), рыба подотряда сомовидных. Длина тела 20—65 см, иногда до 1 м. Спинного плавника нет, есть жировой; брюшные плавники на середине тела, грудные не имеют колючек. 3 пары усиков. Глаза маленькие, светятся в темноте. Жаберная щель очень узкая, нёбные зубы отсутствуют. Есть электрические органы . Э. с. малоподвижен, всеяден. Условия размножения плохо изучены. Обитает в Ниле и некоторых других реках тропической Африки. Разводится в аквариумах. Мясо Э. с. употребляют в пищу.
Лит.: Жизнь животных, т. 4, ч. 1, М., 1971.
Рис. к ст. Электрический сом.
Электрический стул
Электри'ческий стул, специально оборудованное кресло для приведения в исполнение приговора о смертной казни путём использования электрического тока высокого напряжения. Применяется в 24 штатах США, а также на Филиппинах. В США казнь на Э. с. введена в 1889 как якобы «наиболее человечный и лёгкий способ казни». Впервые применена 6 августа 1890 в Обернской тюрьме штата Нью-Йорк. Утверждения о безболезненности и мгновенности наступления смерти, а тем самым и «гуманности» этого вида казни не соответствуют действительности.
Электрический ток
Электри'ческий ток, упорядоченное (направленное) движение электрически заряженных частиц или заряженных макроскопических тел. За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц; если ток создаётся отрицательно заряженными частицами (например, электронами), то направление тока считают противоположным направлению движения частиц.
Различают Э. т. проводимости, связанный с движением заряженных частиц относительно той или иной среды (т. е. внутри макроскопических тел), и конвекционный ток — движение макроскопических заряженных тел как целого (например, заряженных капель дождя).
О наличии Э. т. в проводниках можно судить по тем действиям, которые он производит: нагреванию проводников, изменению их химического состава, созданию магнитного поля. Магнитное действие тока проявляется у всех без исключения проводников; в сверхпроводниках не происходит выделения теплоты, а химическое действие тока наблюдается преимущественно в электролитах . Магнитное поле порождается не только током проводимости или конвекционным током, но и переменным электрическим полем в диэлектриках и вакууме. Величину, пропорциональную скорости изменения электрического поля во времени, Дж. К. Максвелл назвал током смещения . Ток смещения входит в Максвелла уравнения на равных правах с током, обусловленным движением зарядов. Поэтому полный Э. т., равный сумме тока проводимости и тока смещения, может быть определён как величина, от которой зависит интенсивность магнитного поля.
Количественно Э. т. характеризуется скалярной величиной – силой тока 1 и векторной величиной – плотностью электрического тока j. При равномерном распределении плотности тока по сечению проводника сила тока
где qo — заряд частицы, n — концентрация частиц (число частиц в единице объёма), 
— средняя скорость направленного движения частиц, S – площадь поперечного сечения проводника.
Для возникновения и существования Э. т. необходимо наличие свободных заряженных частиц (т. е. положительно или отрицательно заряженных частиц, не связанных в единую электрически нейтральную систему) и силы, создающей и поддерживающей их упорядоченное движение. Обычно силой, вызывающей такое движение, является сила со стороны электрического поля внутри проводника, которое определяется электрическим напряжением на концах проводника. Если напряжение не меняется во времени, то в проводнике устанавливается постоянный ток , если меняется, – переменный ток .
Важнейшей характеристикой проводника является зависимость силы тока от напряжения – вольтамперная характеристика . Она имеет простейший вид для металлических проводников и электролитов: сила тока прямо пропорциональна напряжению (Ома закон ).
В зависимости от способности веществ проводить Э. т. они делятся на проводники , диэлектрики и полупроводники . В проводниках имеется очень много свободных заряженных частиц, а в диэлектриках – очень мало. Поэтому сила тока в диэлектриках крайне мала даже при больших напряжениях, и они служат хорошими изоляторами . Промежуточную группу составляют полупроводники.
В металлах свободными заряженными частицами – носителями тока являются электроны проводимости, концентрация которых практически не зависит от температуры и составляет 1022 —1023см-3. Их совокупность можно рассматривать как «электронный газ». Электронный газ в металлах находится в состоянии вырождения (см. Вырожденный газ ), т. е. в нём отчётливо проявляются квантовые свойства. Квантовая теория металлов (см. Твёрдое тело ) объясняет зависимость электрического сопротивления металлов от температуры (линейное увеличение с ростом температуры) и прямую пропорциональность между силой тока и напряжением (см. Металлы ).
В электролитах Э. т. обусловлен направленным движением положительных и отрицательных ионов. Ионы образуются в электролитах в результате электролитической диссоциации . С ростом температуры число молекул растворённого вещества, распадающихся на ионы, увеличивается и сопротивление электролитов падает. При прохождении тока через электролит ионы подходят к электродам и нейтрализуются. Масса выделившегося на электродах вещества определяется законами электролиза Фарадея.
Газы из нейтральных молекул являются диэлектриками. Э. т. проводят лишь ионизованные газы – плазма . Носителями тока в плазме служат положительные и отрицательные ионы (как в электролитах) и свободные электроны (как в металлах). Ионы и свободные электроны образуются в газе в результате сильного нагревания или внешних воздействий (ультрафиолетового излучения , рентгеновских лучей , при соударениях быстрых электронов с нейтральными атомами или молекулами и т. д.; см. Ионизация ).
Э. т. в электровакуумных приборах (электронных лампах, электроннолучевых трубках и т. д.) создаётся потоками электронов, испускаемых нагретым электродом – катодом (см. Термоэлектронная эмиссия ). Электроны ускоряются электрическим полем и достигают другого электрода – анода.
В полупроводниках носителями тока являются электроны и дырки .
Лит.: Тамм И. Е., Основы теории электричества, 9 изд., М., 1976, гл. 3, 6; Калашников С. Г., Электричество, 4 изд., М., 1977 (Общий курс физики), гл. 6, 14—16, 18.
Г. Я. Мякишев.
Электрический угорь
Электри'ческий у'горь (Electrophorus electricus), рыба семейства Electrophoridae отряда карпообразных. Обитает в пресных водах Центральной и Южной Америки.
Тело голое, длиной до 3 м. Весит до 40 кг. Вдоль боков расположены электрические органы . Спинных и брюшных плавников нет. Анальное отверстие на горле; анальный плавник служит органом движения. Питается Э. у. мелкой рыбой. Размножение не изучено. Мясо Э. у. употребляют в пищу.
Лит.: Жизнь животных, т. 4, ч. 1, М., 1971.
Рис. к ст. Электрический угорь.
Электрический фильтр (в газоочистке)
Электри'ческий фильтр, электрофильтр (в газоочистке), аппарат для удаления из промышленных газов взвешенных жидких или твёрдых частиц путём ионизации этих частиц при прохождении газа через область коронного разряда и последующего осаждения на электродах. Э. ф. в большинстве случаев состоит из двух частей: собственно Э. ф. – осадительной камеры с коронирующими и осадительными электродами – и источника напряжения. В Э. ф. зоны ионизации и осаждения могут быть совмещены или отделены одна от другой. Работают Э. ф. только на постоянном электрическом токе высокого напряжения (40—70 кв ); коронирующие электроды всегда подключены к отрицательному полюсу источника тока. По состоянию газовой среды Э. ф. делятся на мокрые (газы насыщены влагой до точки росы) и сухие. По способу удаления частиц Э. ф. подразделяются на периодические и непрерывные. Работают Э. ф. как при атмосферном давлении, так и при давлении выше и ниже атмосферного; температура газов может достигать 500°С и более; степень очистки газов – до 99,9%. Э. ф. широко применяются для тонкой очистки дымовых газов тепловых электростанций, в чёрной и цветной металлургии и т.д.
Электрический фильтр (электрич. устройство)
Электри'ческий фильтр, электрическое устройство, в котором из спектра поданных на его вход электрических колебаний выделяются (пропускаются на выход) составляющие, расположенные в заданной области частот, и не пропускаются все остальные составляющие. Э. ф. используются в системах многоканальной связи , радиоустройствах, устройствах автоматики, телемеханики, радиоизмерительной техники и т. д. – везде, где передаются электрические сигналы при наличии других (мешающих) сигналов и шумов, отличающихся от первых по частотному составу; они применяются также в выпрямителях тока для сглаживания пульсаций выпрямленного тока. Область частот, в которой лежат составляющие, пропускаемые (задерживаемые) Э. ф., называют полосой пропускания (полосой задерживания). Фильтрующие свойства Э. ф. количественно определяются относительной величиной вносимого им затухания в составляющие спектра электрических колебаний: чем больше различие затуханий в полосе задерживания и полосе пропускания, тем сильнее выражены его фильтрующие свойства. По виду кривой зависимости затухания от частоты (по взаимному расположению полос пропускания и задерживания) различают Э. ф.: нижних частот (ФНЧ), пропускающие колебания с частотами не выше некоторой граничной fв и задерживающие колебания с частотами выше fв, верхних частот (ФВЧ), в которых, наоборот, пропускаются колебания с частотами выше некоторой fн и подавляются колебания ниже этой границы; полосно-пропускающие (ППФ), или полосовые, выделяющие колебания только в конечном интервале частот от fв до fн, полосно-задерживающие (ПЗФ), иначе режекторные фильтры, обратные ППФ по своим частотным характеристикам.
Конструкция Э. ф., технология их изготовления, а также принцип действия определяются прежде всего рабочим диапазоном частот и требуемым видом частотной характеристики. В диапазоне от единиц кгц до десятков Мгц (в отдельных случаях – до единиц Ггц ) получили распространение LC -фильтры (рис. 1 , а, б, г), содержащие дискретные элементы – катушки индуктивности и электрические конденсаторы; в диапазоне от долей гц до сотен кгц наиболее часто используют пассивные или активные RC -фильтры (рис. 1 , б), выполненные на основе резисторов и конденсаторов (активный, кроме того, содержит усилитель электрических колебаний ). Действие LC- и RC -фильтров основано на использовании зависимости сопротивления реактивного (ёмкостного и индуктивного) от частоты переменного тока. Для фильтрации сигналов, частота которых составляет доли гц, служат электротепловые фильтры (ЭТФ), конструктивно представляющие собой стержень с источником тепла и термоэлектрическим преобразователем; введение в ЭТФ усилителей с обратной связью позволяет реализовать электротепловые ФВЧ и ППФ. Известны также электромеханические фильтры, выполненные на основе дисковых, цилиндрических, пластинчатых, гантельных и камертонных резонаторов . В таких Э ф используется явление механического резонанса; применяются в диапазоне от нескольких кгц до 1 Мгц . Высокими фильтрующими свойствами обладают пьезоэлектрические ППФ и ПЗФ, материалом для изготовления которых служит пьезокварц или пьезоэлектрическая керамика (см. также Пьезоэлектричество ). Таковы, например, пьезокварцевые фильтры на дискретных элементах – кварцевых резонаторах в сочетании с катушками индуктивности и конденсаторами; монолитные многорезонаторные пьезокварцевые фильтры. Связь между резонаторами в последних осуществляется посредством акустических волн – объёмных (для фильтров, применяемых в диапазоне частот от нескольких Мгц до десятков Мгц ) либо поверхностных (в диапазоне от нескольких Мгц до 1—2 Ггц ). Особую группу Э. ф. составляют цифровые фильтры (рис. 2 ), часто выполняемые на интегральных схемах. В сверхвысоких частот технике Э. ф. реализуют на основе отрезков линий передачи (коаксиальных кабелей, полосковых линий , металлических радиоволноводов и др.), являющихся по существу распределёнными колебательными системами . В диапазоне 100 Мгц — 10 Ггц применяют гребенчатые, шпилечные, встречно-стержневые, ступенчатые и др. Э. ф. из полосковых резонаторов (рис. 3 ). В диапазоне от нескольких Ггц до нескольких десятков Ггц распространены волноводные Э. ф., представляющие собой волноводную секцию с повышенной критической частотой (волноводный ФВЧ), либо секцию, содержащую резонансные диафрагмы или объёмные резонаторы (волноводный ППФ).
Лит.: Белецкий А. Ф., Теоретические основы электропроводной связи, ч. 3, М., 1959; его же. Основы теории линейных электрических цепей, М., 1967; Знаменский А. Е., Теплюк И. Н., Активные RC-фильтры, М., 1970; Алексеев Л. В., Знаменский А. Е., Лоткова Е. Д., Электрические фильтры метрового и дециметрового диапазонов, М., 1976,
А. Е. Знаменский.
Рис. 3. Электрические фильтры – гребенчатый (а) и шпилечный (б): ШР – штепсельный разъём; Р – резонаторы; ПК – подстроечные конденсаторы; К – корпус (со снятой крышкой).
Рис. 2. Структурная схема и временные диаграммы цифрового фильтра: УД – устройство дискретизации, преобразующее аналоговый сигнал x(t) в последовательность импульсов (решётчатую функцию) x*(t) ; АЦП – аналогово-цифровой преобразователь, с помощью которого мгновенные значения аналогового сигнала заменяются ближайшими дискретными уровнями Х(n × Т) , где n = 0, 1, 2..., T – период следования импульсов; ВУ – вычислительное устройство, преобразующее последовательность чисел (уровней) Х(nТ) в выходную функцию Y(nТ) ; ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь, в котором Y(nT) преобразуется в выходной аналоговый сигнал y(t) .
Рис. 1. Принципиальные схемы некоторых электрических фильтров на катушках индуктивности, конденсаторах и резисторах – нижних частот (а), верхних частот (б), полосно-пропускающего (в), полосно-задерживающего (г) и их частотные характеристики (соответственно д, е, ж, з): L1, L2,..., Ln – катушки индуктивности; C1, С2 ,...,Сп – конденсаторы; R1, R2, Rn – резисторы; f – частота; fн, fв – граничные частоты.
Электрических сигналов усилитель
Электрических сигналов усили'тель, устройство, предназначенное для повышения мощности электрических сигналов . Поскольку усиливаемые электрические сигналы представляют собой изменения (колебания) напряжения или тока во времени, то Э. с. у. по существу является усилителем электрических колебаний . Э. с. у. подразделяются на усилители низкой или высокой частоты, видеоусилители , постоянного тока усилители и т. д. К Э. с. у. относятся также измерительные усилители (ИУ), которые входят в состав различной измерительной аппаратуры – электронных вольтметров , осциллографов , потенциометров , приборов, выполненных на основе мостов измерительных , и др. ИУ позволяют повысить чувствительность и точность при измерениях электрических и неэлектрических величин. Основное требование, предъявляемое к ИУ, – постоянство коэффициента усиления, достигаемое посредством глубокой отрицательной обратной связи . Кроме того, в ряде приборов (например, вольтметрах, осциллографах) ИУ должен обеспечивать их нормальную работу в широком диапазоне частот, иногда от 0 до нескольких Ггц.
Лит. см. при ст. Усилитель электрических колебаний .
Г. В. Войшвилло.
Электрическое взрывание
Электри'ческое взрыва'ние, осуществляется посредством электродетонаторов , включенных в электровзрывную сеть. Предложено в России П. Л. Шиллингом (1812) для взрывания пороховых зарядов при помощи разработанных им угольных запалов, которые в 1839 были заменены электровоспламенителями с металлическим мостиком накаливания. В 1840 для Э. в. были созданы гальванические батареи, в 1843 – первая взрывная машинка (магнитоэлектрическая).
При Э. в. электродетонаторы соединяются между собой и с источником тока посредством проводов. В зависимости от условий взрывных работ применяют схемы последовательного, параллельного или смешанного соединения.
Э. в. широко применяется в горном деле, строительстве и военно-инженерных работах. Современные средства и приборы для Э. в. обеспечивают безопасность Э. в. в условиях блуждающих токов, статического электричества, вблизи электролиний высокого напряжения, радиопередатчиков и радаров. Конденсаторные взрывные машинки позволяют инициировать электровзрывные сети с числом электродетонаторов до 1500.
Лит.: Лурье А. И., Электрическое взрывание зарядов, 2 изд., М., 1963.
Электрическое напряжение
Электри'ческое напряже'ние (U ) между двумя точками электрической цепи или электрического поля, равно работе электрического поля по перемещению единичного положит, заряда из одной точки в другую. В потенциальном электрическом поле эта работа не зависит от пути, по которому перемещается заряд; в этом случае Э. н. между двумя точками совпадает с разностью потенциалов между ними.
Если поле непотенциально, то напряжение зависит от того пути, по которому перемещается заряд между точками. Непотенциальные силы, называются сторонними, действуют внутри любого источника постоянного тока (генератора, аккумулятора, гальванического элемента и др.). Под напряжением на зажимах источника тока всегда понимают работу электрического поля по перемещению единичного положительного заряда вдоль пути, лежащего вне источника; в этом случае Э. н. равно разности потенциалов на зажимах источника и определяется Ома законом: U = IR—E, где I – сила тока, R — внутреннее сопротивление источника, а E – его электродвижущая сила (эдс). При разомкнутой цепи (I= 0) напряжение по модулю равно эдс источника. Поэтому эдс источника часто определяют как Э. н. на его зажимах при разомкнутой цепи.
В случае переменного тока Э. н. обычно характеризуется действующим (эффективным) значением, которое представляет собой среднеквадратичное за период значение напряжения. Напряжение на зажимах источника переменного тока или катушки индуктивности измеряется работой электрического поля по перемещению единичного положительного заряда вдоль пути, лежащего вне источника или катушки. Вихревое (непотенциальное) электрическое поле на этом пути практически отсутствует, и напряжение равно разности потенциалов. Э. н. обычно измеряют вольтметром . Единица Э. н. в Международной системе единиц – вольт .
Лит.: Тамм И. Е., Основы теории электричества, 9 изд., М., 1976, гл. 3 и 6; Калашников С. Г., Электричество, 4 изд., М., 1977 (Общий курс физики), гл. 3, 7, 21.
Г. Я. Мякишев.
Электрическое отопление
Электри'ческое отопле'ние, вид отопления , при котором обогрев помещений и поддержание в них заданной температуры обеспечиваются электрическими отопительными приборами, преобразующими электрическую энергию в тепловую. Наиболее распространены отопительные приборы, нагревательным элементом которых служит проводник с большим электрическим сопротивлением: открытый, непосредственно соприкасающийся с нагреваемым воздухом (например, в электрокаминах и рефлекторах), или закрытый, помещенный внутри электронагревателя обычно трубчатого типа и передающий тепло на поверхность отопительного прибора (радиатора) через циркулирующий в нём теплоноситель (например, жидкое масло). Приборы с закрытым нагревательным элементом исключают возможность ожогов и пригорания пыли.
В современном строительстве находят применение отопительные приборы, в которых электрический ток нагревает теплоаккумулирующий материал; последний, в свою очередь, отдаёт тепло отапливаемому помещению. Такие приборы обычно потребляют электроэнергию в те часы суток, когда уменьшается её расход на другие нужды. В качестве теплоаккумуляционных отопительных приборов используют также строительные конструкции (например, железобетонные панели перекрытий), прокладывая в них электронагревательные кабели. В некоторых случаях для Э. о. применяют изделия из токопроводящей резины, токопроводящие обои и т. п.
Существенное преимущество Э. о. перед другими видами отопления – простота и надёжность автоматического регулирования температуры, что позволяет более экономно расходовать электроэнергию. Однако стоимость электроэнергии ещё достаточно высока, поэтому Э. о. в СССР широкого распространения не получило.
Лит.: Отопление и вентиляция, 3 изд., ч. 1, М., 1975; Ливчак И. Ф., Квартирное отопление, М., 1977.
И. Ф. Ливчак.
