Változó elektromágneses mező kölcsönhatása egy anyaggal - stadopedia
Az elektromágneses mező (EMF), amely a gyűjtemény változók az elektromos és mágneses mezők hatására a megjelenése a vezetőkön ott váltakozó áramok, és dielektrikumok vezet forgása dipól-molekulák, azaz. E. polarizáció előforduló meghatározott gyakorisággal EMI frekvencia. Az elektronok, az ionok és a dipólmolekulák mozgatásához a mező energiafelhasználást és c. attól függően, hogy milyen kölcsönhatási mechanizmus valósul meg az anyaggal, szokás beszélni az elektromágneses mező vezetőképességének elvesztéséről vagy dielektromos energia veszteségéről. Field által okozott mozgásban töltött részecskék növelte a belső energiát az anyag, azaz a. E. emiatt hő, ami történik minden intenzívebben nagyobb a sebessége a rezgőmozgás a részecskék, azaz a. E. Minél nagyobb a frekvencia az elektromágneses mező.
Nagyfrekvenciás elektromágneses mező létrehozása speciális generátorok, amelyeknek fő része egy kondenzátorból és induktorból álló oszcilláló áramkör. Az anyag nagyfrekvenciás fűtését különböző módokon hajtják végre, attól függően, hogy az oszcillációs áramkör elemeihez viszonyítva milyen helyet foglal el (2. Vegyük fontolóra mindegyiket.
A vezetékek fűtése nagyfrekvenciás árammal. Engedje meg, hogy az alternáló feszültséggenerátorhoz csatlakoztatott elektródákat egy p vezetőképes henger végfelületeivel, I. hosszával és S keresztmetszeti területével (Fig. A Joule-Lenz-törvénynek megfelelően a Q hőmennyisége, amely az I. áramerősség I-es rezisztenciájának egy vezetőjén át vezet,
ahol I a jelenlegi sűrűség; V a vezető térfogata.
A fűtőteljesítményt az anyag egységnyi térfogatában, azaz q = Q / Vt-ben, számszerűen egyenlőnek kell lennie a felszabadult hőmennyiséggel. Ezután a qpr = j 2 r (4.29) vezeték fűtési intenzitása.
Így a vezeték villamos áram által történő fűtésének intenzitása arányos a fajlagos ellenállással és az áramsűrűség négyzetével. Figyelembe kell venni, hogy egy szinuszos váltakozó áramra j érték az aktuális sűrűség effektív értéke, azaz j = jm /Ö2, ahol jm az áramsűrűség amplitúdója.
Kábel fűtése váltakozó elektromos térben. Tegyük fel, hogy az áramvezető henger a kondenzátor lemezei közötti oszcilláló áramkörben van, amelyben van egy váltakozó elektromos mező, amely a vezető elektronjait vezeti (C ábra). Az Ohm törvénye szerint a jelenlegi sűrűség az elektromos térerősséghez kapcsolódik. vezetője a j = E / r reláció alapján. Ezért a kifejezés újraírható az qnp qE helyettesítésével, azaz. az elektromos tér fűtésének intenzitása:
Itt E jelenti a térerõsség effektív értékét is.
Így az elektromos térben a fűtés intenzitása arányos a térerősség négyzetével, és fordítva arányos a vezető ellenállásával.
Kábel melegítése váltakozó mágneses mezőben. Helyezze a vezetőhengert az oszcilláló áramkör tekercsébe (6. ábra). Egy váltakozó mágneses mező létrehoz egy vortex indukciós áramot a vezetőben, amely a vezetőt fűt. Elvégzése a megfelelő számítások, ki lehet mutatni, hogy az intenzitás qB melegítéssel, egy váltakozó mágneses indukció mező B négyzetével arányos a mágneses indukció a mágneses mező, hogy a tér a frekvencia és fordítottan arányos a fajlagos ellenállása a vezető
)
ahol B a mágneses mező indukciójának tényleges értéke, és K az arányossági együttható.
Amint látható, a váltakozó elektromos és mágneses terek fűtési intenzitása fordítottan arányos az anyag ellenállóképességével. Ez az alapja a gombás megbetegedések és a gabonafélék fertőtlenítésének a terápiában és a mezőgazdaságban alkalmazott módszereinek. Ha nagyfrekvenciás EMF szemcsézettséggel besugározzuk, ahol a kártevők vannak jelen, a bogarak testében, amelyek kisebb fajlagos ellenállással rendelkeznek, mint a gabona, több hőt szabadítanak fel. A bogarak felmelegednek és meghalnak, de a csíra nem veszíti el a csírázást.
A dielektrikumok fűtése nagyfrekvenciás elektromos térben. A dielektrikumokban a váltakozó elektromos mező elektron- és dipóluspolarizációt eredményez. Az elektronpolarizáció relaxációs ideje
10-15 s. Ezért, amikor az EMI által előállított frekvenciáknál rádiós eszközök és használják a biológiai kutatás és Fizioterápiás (10 és 10 Hz között), elektronok követheti a változásokat EMI feszültséget, és az elektronikus polarizáció megegyezik a statikus területen, az egyetlen különbség az, hogy a jelek elektromos terhelés a dielektromos változás ellentétes felületén az EMF frekvenciájával. Ezért az elektron polarizációval rendelkező anyagok dielektromos állandója nem függ az EMF frekvenciájától (2. Mivel az orientációs polarizáció forgás miatt fellépő súlyos bipoláris molekulákat, majd magas frekvenciákon, a tehetetlenség, hogy vezet az a tény, hogy nem tudják követni a változásokat az elektromos térerősség, és nagyon nagy frekvenciájú, hogy gyakorlatilag a helyükön maradnak. Az 1. ábrán. b mutatja a relatív permittivitás függését egy poláris dielektromos folyadék frekvenciáján. Míg az MP frekvenciája kicsi, a dipólusok sikeresen követik a mezőben bekövetkező változásokat, az e érték nagy és közel van az állandó mező értékéhez. Nagyfrekvenciáknál a dielektromos állandó erőteljesen csökken, és értéke megközelíti az elektron polarizációnak megfelelő értéket.
Vizsgáljuk meg egy dielektrikum fûtésének intenzitását váltakozó elektromos térben (C ábra). Ha a kondenzátor lemezei között lévő dielektrikum polarizációja elektronikus karakter, akkor a kondenzátor töltés cseréje energiaveszteség nélkül történik. A váltakozóáramú áramkör olyan szakaszai, amelyekben nincs energiaelengedés, reaktívak.
Valódi szigetelő, amelyben van, bár kicsi, a vezetési áram és a polarizáció által okozott forgó dipól-molekulák, mint már említettük, az áram IF = Ilim + IOR + Ie - áram Ie. az elektronpolarizáció miatt tisztán reaktív. Vezetékáram Ipr. miatt a mozgás meglévő a dielektromos szabad ionok vagy elektronok - .. az aktív áram, azaz, oly módon, hogy közben a folyosón a Joule hő. Az aktív áram nem marad el a feszültség mögött, és a vektordiagram a feszültségvektorral megegyező irányban van irányítva. Ami a jelenlegi Iort illeti. akkor részlegesen aktív és részben reaktív. A dipólusok forgása önmagában vákuumban nem igényelte az energiaköltséget. Azonban a tápközeg ellenállása a dielektrikum melegítéséhez vezet. Ezért a vektordiagramon az Ia, op aktív komponenst is el kell halasztani. és a reaktív Ip vagy orientációs áram (ábra). A kapott eredmény vektor hozzáadásával teljes áram vektor, amely csúsztatva az a reaktív áramvektor által a szög d. a dielektromos veszteség szögnek nevezik. Amint az 1. ábrából látható. b.
A dielektromos veszteség szögének érintője az elektromágneses elektromosság energiafelvételének frakcióját jellemzi a dielektrikában a fűtés során. Ha d = 0, akkor az áram reaktív és nincs energiaveszteség. Ha d = p / 2, akkor a reaktív komponens hiányzik, és minden energiát a test melegítésével töltenek. Megmutatható, hogy a dielektromos qd = E 2 w 2 ee0 tgd fűtőteljesítménye. ahol E, mint az előző képletekben, meg kell érteni a váltakozó elektromos tér erősségének tényleges értékét.
Így a tgd meghatározza az elektromágneses mező energiájának azon részét, amelyet az elveszett a dielektrikum felmelegítésére. A modern elektromos szigetelőanyagok esetében a tgd értéke 0,0001 és 0,05 közé esik. Minél alacsonyabb a veszteség szög tangense, annál jobb a szigetelő anyag tulajdonságaira, mivel kevesebb energia veszteséget okozhat dielektromos melegítés és vezet a pusztulástól. A veszteség szögének érintője az EMF frekvenciájától függ (ábra). Egyre gyakrabban növekvő energia veszteségek miatt a tény, hogy a dipólus gyakran arra kényszerülnek, hogy megváltoztassák magukat egy elektromos mező, amely költenek majd több energiát. De ez csak egy bizonyos frekvencián megy végbe. Nagyon magas frekvenciákon a dipólusoknak nincs ideje a váltakozó mező variációjának követésére, és az energiaveszteségek csökkenése. A dielektrikumok a tisztán elektronikus polarizációs (tiszta poláros folyadékokban, teflon, polisztirol) dielektromos veszteségek nagyon kicsik (TGD »10 -5 - 10 -4), és nem függ frekvencián 1 GHz.
A tgd értékét a dielektromos paraméterek határozzák meg
A közeg vezetőképesnek tekinthető, ha a vezetőképesség csökkenése sokkal nagyobb, mint a dielektromos veszteség, azaz ha tgd >> l, amely félvezető, ha tgd »1, és a dielektrikum tgd < Mivel a veszteség szögének érintője függ a frekvenciától, ugyanez a tápközeg dielektromos vagy vezető tulajdonságokkal is rendelkezhet. Például, tengervíz (a tulajdonságok közel fiziológiás sóoldat) frekvencián 10 MHz viselkedik, mint egy vezeték (TGD = 100), és a feletti frekvenciákon 10 GHz - mint dielektrikum (TGD = 0,01).Kapcsolódó cikkek