Большая Советская Энциклопедия (ЭЛ)

Большая Советская Энциклопедия

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 f_в и задерживающие колебания с частотами выше f_в, верхних частот (ФВЧ), в которых, наоборот, пропускаются колебания с частотами выше некоторой f_н и подавляются колебания ниже этой границы; полосно-пропускающие (ППФ), или полосовые, выделяющие колебания только в конечном интервале частот от f_в до f_н, 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).