Лит.:Рейнберг М. Г., Электростатическая запись, М., 1974.
М. Г. Рейнберг.
Электростатический генератор
Электростати'ческий генера'тор,высоковольтное устройство, в котором разность потенциалов создаётся механическим переносом электрических зарядов. См. .
Электростатический прибор
Электростати'ческий прибо'р, ,принцип действия которого основан на механическом взаимодействии электродов, несущих разноимённые электрические заряды. В Э. п. измеряемая величина преобразуется в напряжение переменного или постоянного тока, определяемое электростатическим измерительным механизмом ( рис. ). Измеряемое напряжение подводится к подвижному электроду, укрепленному на оси, связанной со стрелкой, и к изолированному от него неподвижному электроду. В результате взаимодействия зарядов, возникающих на электродах, на оси появляется вращающий момент, пропорциональный квадрату приложенного напряжения. Действующая на ось пружина создаёт момент, противодействующий вращающему моменту и пропорциональный углу поворота оси подвижного электрода. При взаимодействии вращающего и противодействующего моментов стрелка измерительного механизма поворачивается на угол, пропорциональный квадрату поданного на электроды напряжения. Шкала, градуируемая в единицах измеряемых величин, получается неравномерной, выполняется часто со световым указателем. Э. п. используют обычно для измерения напряжений переменного или постоянного тока, в том числе высокочастотных. Для этих приборов характерно малое потребление энергии и независимость показаний от частоты. Они подвержены влиянию внешних электростатических полей, которое ослабляется внутренним экранированием прибора. Э. п. выпускаются наивысшего класса точности 0,005.
Лит.:Электрические измерения, под ред. Е. Г. Шрамкова, М., 1972.
Н. Н. Вострокнутов.
Электростатический измерительный прибор: 1 - подвижный электрод; 2 - неподвижный электрод; 3 - ось; 4 - пружина; 5 - стрелка; 6 - шкала.
Электростатический ракетный двигатель
Электростати'ческий раке'тный дви'гатель, реактивный двигатель, в котором рабочее тело, обычно щелочные металлы - цезий, рубидий, а также другие элементы - ртуть, аргон, и т. п., сначала подвергается ионизации, а затем образовавшиеся ионы ускоряются в сильном электростатическом поле до скоростей в десятки и сотни км/сек.См. также .
Электростатический ускоритель
Электростати'ческий ускоритель,одни из типов высоковольтных ускорителей заряженных частиц, в котором источником высокого напряжения служит электростатический генератор. См. .
Электростатический флюксметр
Электростати'ческий флюксме'тр,прибор для измерения напряженности электростатического поля. Его действие основано на связи между плотностью заряда s, индуцированного полем на проводнике, и напряженностью электрического поля Е,т. е. Е=4p s. Различают статические Э. ф., в которых с помощью измеряется величина заряда, наведённая измеряемым полем на хорошо изолированный измерительный электрод (обычно плоскую пластину), и динамические Э. ф., в которых напряжённость поля у измерительного электрода всё время меняется за счёт перемещения дополнительного электрода. Ток или изменения потенциалов, создаваемые Э. ф. динамического типа, являются мерой измеряемой напряжённости ноля. С помощью Э. ф. удаётся измерять поля напряжённостью от 10 -1-1 кв· м -1до 10 6- 10 7 кв· м -1 .меняющиеся с частотой от 0 до 1000 гц.
Э. ф. широко используется в геофизике, технике, особенно для измерения быстро меняющихся величин на движущихся объектах (самолёты, ракеты и т. д.), в средах с большой влажностью (облака), с низкой проводимостью и т. д.
Лит.:Имянитов И. М., Приборы и методы для изучения электричества атмосферы, М., 1957; Чалмерс Дж. А., Атмосферное электричество, пер. с англ., Л., 1974.
И. М. Имянитов.
Электростатическое поле
Электростати'ческое по'ле,электрическое поле неподвижных электрических зарядов, осуществляющее взаимодействие между ними. Как и переменное электрическое поле, Э. п. характеризуется напряжённостью электрического поля Е: отношением силы, действующей на заряд, к величине заряда. Силовые линии напряжённости Э. п. не замкнуты: они начинаются на положительных зарядах и оканчиваются на отрицательных. В диэлектриках Э. п. характеризуется вектором электрической индукции D(см. электрическая и магнитная). Вектор Оудовлетворяет .Э. п. потенциально, т. е. работа этого поля по перемещению электрического заряда между двумя точками не зависит от формы траектории: на замкнутом пути она равна нулю. Вследствие потенциальности Э. п. его можно характеризовать одной скалярной функцией - электростатическим потенциалом j, связанным с вектором Есоотношением Е=-grad j. Потенциал j удовлетворяет .В однородном диэлектрике Э. п. вследствие убывает в e раз, где e - .Внутри проводников Э. п. равно нулю; все точки поверхности проводника имеют один и тот же потенциал j. Если в проводнике есть полость, то Э. п. в ней также равно нулю; на этом основана электростатическая защита электрических приборов.
Лит.:см. при ст. .
Электростимулятор
Электростимуля'тор,генератор электрических колебаний, назначение которого - лечебное воздействие электрическими импульсами на сердце, мочевой пузырь и другие органы и ткани. Подробнее см. .
Электростимуляция
Электростимуля'ция,лечебный метод дозированного воздействия электрическим током на какие-либо органы для стимуляции их деятельности. Подробнее см.
Электрострикция
Электростри'кция(от и лат. strictio - стягивание, сжимание), деформация диэлектриков в электрическом поле Е,пропорциональная квадрату напряжённости электрического поля Е 2и не зависящая от изменения направления поля Ена обратное. Э. обусловлена в электрическом поле и имеет место у всех диэлектриков - твёрдых, жидких и газообразных. Для твёрдых диэлектриков Э. очень мала и не имеет практического значения. Э. следует отличать от линейного по полю обратного пьезоэффекта, который на несколько порядков больше Э. и может наблюдаться только в кристаллических диэлектриках с определённой симметрией (см. ) .Иногда говорят о большой Э. у сегнетоэлектриков. В действительности, это обратный пьезоэффект, но из-за возможности изменения направления спонтанной поляризации доменов при изменении направления поля на противоположное деформация не зависит от направления поля.
В анизотропных кристаллах Э. можно описать зависимостью между 2 тензорами 2-го ранга - тензором квадрата напряжённости электрического поля и тензором деформации:
Здесь r ij-компонента тензора деформации, Em, En -составляющие электрического поля. Коэффициент R ijназывается коэффициентом Э. Число независимых коэффициентов Э. зависит от симметрии кристаллов. Например, для триклинных кристаллов тензоры Э. имеют 36 независимых коэффициентов для изотропных диэлектриков - 2. Величина R ij~ 10 -14-10 -10. В поле Е ~300 вЧ см r ij~10 -6.
В изотропных средах, и т. ч. в газах и в жидкостях, Э. наблюдается как изменение плотности под действием электрического поля и описывается формулой:
DV/V=AE 2 (2)
где DV/V- относительная объёмная деформация, А -постоянная Э., равная:
Здесь b - сжимаемость, r - плотность, e - диэлектрическая проницаемость. Для органических жидкостей (ксилол, толуол, нитробензол) А~ 10 -12.
Под действием переменного электрического поля частоты w диэлектрик в результате Э. колеблется с частотой 2w, что характерно для квадратичных эффектов. Поэтому Э. может использоваться для преобразования электрических колебаний в звуковые.
Лит.:Желудев И. С., Фотченков А. Л., Электрострикция линейных диэлектриков, «Кристаллография», 1958, т. 3, в. 3; Иона Ф., Ширане Д., Сегнетоэлектрические кристаллы, пер. с англ., М., 1965; Желудев И. С., Основы сегнетоэлектричества, М., 1973
И С. Желудев
Электросудорожная терапия
Электросу'дорожная терапия,электрошок, электроконвульсивная терапия, метод лечения психических заболеваний посредством судорожных припадков, вызываемых электрическим раздражением мозга. Предложена в 1938 итальянскими врачами У. Черлетти и Л. Бини как разновидность т. н. судорожной терапии. Э. т. проводят при помощи специального аппарата, который позволяет дозировать как напряжение (от 60 до 120 в), так и длительность воздействия (десятые доли сек) электрического тока, пропускаемого через головной мозг при наложении на голову электродов. Действие электрического тока на головной мозг вызывает судорожный припадок, по миновании которого больной обычно засыпает. Механизм действия Э. т. остается недостаточно ясным; предполагается, что он сходен со Э. т. проводят в виде курса (ежедневно или с интервалами 2-3 дня). В связи с развитием Э. т. имеет ограниченное применение, главным образом при затяжных депрессиях, когда психотропные средства неэффективны. Для предупреждения осложнений Э. т. (переломы костей, вывихи) используют
Электротермический ракетный двигатель
Электротерми'ческий раке'тный дви'гатель,реактивный двигатель, рабочее тело которого нагревается до высокой температуры с помощью электрической дуги, омического нагрева и других методов, далее расширяется в сопле. Скорость истечения может достигать 20 км/сек.См. также
Электротермического оборудования институт
Электротерми'ческого обору'дования институ'т,Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт электротермического оборудования (ВНИИЭТО). Основан и 1961 на базе Особого конструкторского бюро «Электропечь». Находится в Москве; имеет отделения в Истре, Новосибирске и Харькове, производственную базу в Москве и опытный завод в Истре. ВНИИЭТО - научный центр электропечестроения в СССР: ведёт научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по созданию всех видов электротермического оборудования для термических и плавильных процессов, применяемого во всех отраслях народного хозяйства (машиностроение, металлургия, химия, электроника и др.), в т. ч. печей: дуговых сталеплавильных, руднотермических, плазменных, электроннолучевых, электрошлакового переплава, сопротивления и индукционных (включая вакуумные, с контролируемой атмосферой и прецизионные), а также оборудования для низкотемпературного нагрева (в т. ч. для сельского хозяйства), трубчатых нагревателей, приборов бытового электронагрева. Издаёт научные труды «Исследования в области промышленного электронагрева», имеет Учёный совет и аспирантуру.
А. С. Бородачей.
Электротермия
Электротерми'я(от и греч. thйrme - жар, тепло), прикладная наука о процессах преобразования электрической энергии в тепловую; отрасль электротехники, осуществляющая проектирование, изготовление и эксплуатацию электротермических установок; отрасль энергетики, занимающаяся потреблением электрической энергии для нагрева, плавки или отопления в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве, медицине, военном деле и быту; совокупность электротехнологических процессов с использованием теплового действия электрической энергии в различных отраслях техники (в металлургии - ,в химии - ,в машиностроении - высокочастотный нагрев, и т. д.). В Э. различают дуговой нагрев, , ,электронный нагрев, нагрев по ,нагрев в электролите, нагрев излучением оптического квантового генератора ( ).
Понятие «электротермические установки» (или «электротермическое оборудование») включает , ,электрические нагревательные приборы коммунального и бытового назначения. Применение электрической энергии для теплогенерации обеспечивает: возможность концентрации большой энергии в малых объемах, следствием чего могут быть высокие температуры, недостижимые при других способах теплогенерации; большие скорости и нагрева и компактность электротермических установок; возможность регулирования величины и распределения температуры в рабочем пространстве печи, что позволяет осуществлять равномерный нагрев в больших объёмах изделий (при прямом электронагреве) или избирательный нагрев (под поверхностную закалку, для ) и создаёт благоприятные условия для автоматизации теплового и технологического процессов; возможность создания в рабочем пространстве электротермических установок вакуума, что позволяет использовать давление как фактор регулирования технологического процесса (вакуумные или компрессионные электрические печи), применять контролируемые (инертные или защитные) атмосферы для защиты нагреваемых материалов и изделий от вредных воздействий воздуха (и частности, уменьшение угара); отсутствие дымовых газов (продуктов сгорания топлива), что позволяет увеличить коэффициент использования тепла, т. е. кпд электротермических установок, и обусловливает чистоту их рабочего пространства; транспортабельность и простоту подачи электрической энергии (по линиям электропередачи).
Развитие Э. сдерживают недостатки этого способа теплогенерации: более высокая стоимость эксплуатации электротермических установок но сравнению с другими типами печей; большая стоимость электротермического оборудования в изготовлении, комплектации и эксплуатации, а следовательно, в ряде случаев большие капитальные затраты, и более высокие требования к технической культуре производства, нередко также большой расход дорогих и дефицитных материалов на изготовление электротермического оборудования; меньшие надёжность, долговечность и ремонтопригодность электротермических установок; зависимость работы электротермической установки от режима работы энергосистемы.
Электротермические установки применяют: если технологический процесс нельзя осуществить без Э. (в этом случае целесообразность определяется значением получаемой продукции для народного хозяйства); если можно получить продукцию более высокого качества (экономический эффект зависит от того, насколько выгоды от улучшения свойств продукции компенсируют увеличение сё стоимости); если улучшаются условия труда, повышается безопасность обслуживающего персонала; если достигается снижение себестоимости (благодаря более высокой производительности труда) или уменьшение капитальных затрат, включая затраты в смежных отраслях производства.
На долю Э. приходится до 15% потребляемой промышленностью электрической энергии. На базе Э. созданы и развиваются производства специальных сталей, ферросплавов, цветных и лёгких металлов и сплавов, твёрдых сплавов, редких металлов, карбида кальция, фосфора и других продуктов; осуществляются обработка металлов давлением и термическая обработка; происходит электрификация быта.
Лит.:Егоров А. В., Моржин А. Ф., Электрические печи для производства сталей, М., 1975; Свенчанский А. Д., Электрические промышленные печи, 2 изд., ч. 1, М., 1975; История энергетической техники СССР, т. 2, М. - Л., 1957. с. 460-93; Paschkis V., Persson J., Industrial electric furnaces and appliances, 2 ed., N. Y. - L., 1960.
А. В. Егоров, А. Ф. Моржин.
Электротермообработка
Электротермообрабо'тка,методы металлов и их сплавов, при которых нагрев осуществляется электрическим током. Наибольшее распространение Э. (в отличие от пламенного нагрева) получила при поверхностной в электролите и токами высокой частоты (ТВЧ). При закалке в электролите деталь помещают в ванну с электролитом; корпус ванны является анодом, деталь - катодом; при прохождении постоянного тока через электролит выделяется водород, который осаждается на поверхности детали, что приводит к повышению электрического сопротивления и, как результат, к нагреву изделия. После нагрева ток выключают, а деталь закаливают в самом электролите или в отдельном (закалочном) баке. Преимущества закалки в электролите - простота, возможность нагревать отдельные места детали, автоматизировать процесс. Недостатки - трудность регулирования температуры, низкая производительность, необходимость предохранения деталей от коррозии.
Поверхностная закалка токами высокой частоты даёт возможность получить на изделии твёрдый поверхностный слой при мягкой и вязкой сердцевине. Закалка изделия ТВЧ осуществляется с помощью в .В зависимости от формы, размеров деталей и предъявляемых к ним требований различают: одновременный, непрерывно-последовательный и последовательный способы закалки. Преимущества обработки ТВЧ: высокая производительность и экономичность, более высокая по сравнению с другими методами твёрдость закалённой поверхности, высокая скорость нагрева, отсутствие окалины, возможность точного регулирования глубины закалённого слоя и автоматизации процесса, улучшение условий труда и др.
Н. А. Шемелёв.
Электротехника
Электроте'хника(от и ) ,отрасль науки и техники, связанная с применением электрических и магнитных явлений для преобразования энергии, получения и изменения химического состава веществ, производства и обработки материалов, передачи информации, охватывающая вопросы получения, преобразования и использования электрической энергии в практической деятельности человека.
Историческая справка.Возникновению Э. предшествовал длительный период накопления знаний об и ,в течение которого были сделаны лишь отдельные попытки применения электричества в медицине, а также для передачи сигналов. В 17-18 вв. исследованию природы электрических явлений были посвящены труды М. В. . Т.В. ,Б. ,Ш. О. ,П. и др. Для становления Э. решающее значение имело появление первого источника непрерывного тока - (А . ,1800), а затем более совершенных гальванических элементов, что позволило в 1-й трети 19 в. провести многочисленные исследования химических, тепловых, световых и магнитных явлений, вызываемых электрическим током (труды В. В. ,X. К. ,Д. Ф. ,М. ,Дж. ,А. М. ,Г. С. идр.). В этот период были заложены основы ,открыт важнейший закон электрической цепи - .Среди попыток практического использования результатов этих достижений наиболее значительными были работы в (электромагнитный телеграф П. Л. ,1832), в военном деле (гальваноударные морские мины Б. С. ,1840-е гг.), в области электрических измерений (индикатор электрического тока, т. н. мультипликатор, австрийского учёного И. К. Швейгера, 1820). Открытие (1831-32) предопределило появление -двигателей и генераторов. Поскольку все первые потребители электроэнергии использовали постоянный ток (как наиболее изученный), первые электрические машины были .Исторически электродвигатели стали создаваться раньше электромашинных генераторов, т. к. в 1-й трети 19 в. гальванические элементы как источники тока к большей или меньшей мере удовлетворяли требованиям практики. Период совершенствования конструкции электродвигателя - от лабораторных приборов, демонстрировавших возможность превращения электрической энергии в механическую (установка Фарадея, 1821), до машин промышленного типа - охватывает приблизительно 50 лет. В первых электродвигателях подвижная часть совершала возвратно-поступательное или качательное движение, а момент на валу двигателя был пульсирующим (например, в двигателе Генри). Начиная с середины 30-х гг. 19 в. стали строиться двигатели с вращающимся .Таким электродвигателем, получившим практическое применение, был двигатель, разработанный Якоби (1834--38). Испытание этого двигателя, приводившего в движение «электрический бот», показало, с одной стороны, принципиальную возможность его практического применения, а с другой - необходимость создания более экономичного по сравнению с гальваническими элементами источника электроэнергии. Таким источником стал электромашинный генератор, прообразом которого была униполярная машина Фарадея (1831). Первыми практически пригодными электромашинными генераторами были магнитоэлектрические генераторы, в которых магнитное поле создавалось постоянными магнитами, а якорями служили массивные индуктивные катушки (Якоби, 1842). В 1851 немецкий учёный В. Зинстеден предложил заменить постоянные магниты ,катушки которых питались от самостоятельных магнитоэлектрических генераторов. Дальнейшее совершенствование конструкции электромашинного генератора связано с использованием для возбуждения обмотки электромагнита тока самого генератора. Такие генераторы с были предложены почти одновременно датским учёным С. Хиортом (1854), английскими инженерами К. и С. Варли (1867), Л. ,Ч. ,Э. В. .Промышленное производство генераторов было начато в 1870 в Париже после того, как З. Т. впервые применил в генераторе с самовозбуждением кольцевой шихтованный якорь, принципиальная конструкция которого была предложена для электродвигателя в 1860 А. .Генератор Грамма работал не только в генераторном, но и в двигательном режиме, что положило начало практическому внедрению принципа обратимости электрических машин (открытому Э. X. ,1832-38) и позволило значительно расширить область использования электрических машин. Последующее совершенствование машин постоянного тока шло по пути улучшения их конструктивных элементов - замена кольцевого якоря барабанным (Ф. ,1873), усовершенствование шихтованных якорей (американский изобретатель Х. Максим, 1880), введение компенсационной обмотки (1884), дополнительных полюсов (1885) и др. К 80-м гг. 19 в. электрические машины постоянного тока приобрели основные конструктивные черты современных машин. Их совершенствованию способствовало открытие закона о направлении индукционных токов (см. ),обнаружение и исследование противоэдс (Якоби, 1840) и реакции якоря (Ленц, 1847), разработка методов расчёта электрических цепей (Г. Р. ,1847) и магнитных цепей (английский учёный Дж. Гопкинсон, нач. 80-х гг.), изучение магнитных свойств железа (А. Г. ,1871) и др. К концу 70-х гг. относятся работы Дж. К. ,сформулировавшего уравнения (см. ) ,являющиеся основой современного учения об .
Наряду с электромашинными генераторами продолжали совершенствоваться химические источники тока. Значительным шагом в этом направлении было изобретение (французский физик Г. Планте, 1859). Усовершенствованная конструкция этого аккумулятора к 80-м гг. уже имела все основные элементы современных аккумуляторов.
Создание надёжных источников тока сделало возможным удовлетворение возросших потребностей в электрической энергии для практических целей. Дальнейшее развитие Э. связано с возникновением и массовым распространением электрического освещения, которое в 50-70-х гг. 19 в. заменило газовое. Идея применения электрической энергии для освещения была высказана Петровым в 1802 после открытия .Первыми электрическими источниками света были разнообразные ,среди которых наиболее дешёвой и простой была «свеча Яблочкова» (П. Н. ,1876). В 1870-75 А. Н. разработал несколько типов ламп накаливания, усовершенствованных позднее Т. А. и получивших преимущественное распространение к 90 м гг. 19 в. Достижения в создании и применении электрических источников света оказали существенное влияние на становление и развитие