Физических процессов

Итак, получено формальное решение задачи о форме импульса на выходе согласованного отрезка линии передачи, найдено выражение для частотного коэффициента передачи и выяснены некоторые его характерные свойства. Однако прямое вычисление интегралов вида (7.2) или (7.3) затруднительно, поэтому для формирования представлений о происходящих физических процессах нужно проанализировать ряд частных случаев, когда удается найти либо точное, либо приближенное решение.

3.2.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ В КОНДЕНСАТОРАХ

3.2.1. Общие сведения о физических процессах в конденсаторах........... 157

Структурная и функциональная схемы не дают представления о физических процессах в логических элементах. Эти представления для каждой серии ИМС дают принципиальные схемы их базовых логических элементов.

По аналогии с контактом металл — полупроводник, свойства которого рассмотрены в гл. 1, несимметричная структура МДМ имеет выпрямительную вольт-амперную характеристику, по форме которой можно судить о физических процессах, протекающих в структуре МДМ. При приложении к этой структуре внешнего напряжения U в проводящем направлении, т. е. когда разность между потенциалами (рг и ф2 начинает возрастать, увеличивается инжек-ция. Это приводит к- возникновению перераспределения концентрации электронов, потенциала и напряженности электрического поля в диэлектрике. В результате возрастает плотность тока / и появляется область токов, ограниченных пространственным зарядом. Величина этого заряда зависит от внешнего электрического поля, т. е. изменяется при изменении величины U.

Наглядное представление о протекающих физических процессах дают Т-образные эквивалентные схемы замещения реального транзистора. Одна из таких схем для переменных составляющих токов представлена на 3.6,а. В этой схеме, кроме дифференциальных сопротивлений обоих переходов, показано объемное сопротивление базы г g, обусловленное геометрическими размерами и материалом полупроводниковой пластинки.

Внезапное короткое замыкание генератора. Процессы, возникающие в синхронных машинах при переходных режимах, например при внезапном коротком замыкании или резком изменении нагрузки весьма сложны, что вызывает значительные трудности при их точном количественном расчете. Однако поведение синхронной машины при указанных режимах имеет очень большое практическое значение, так как переходные процессы могут вызвать повреждение машины, а следовательно, и значительные убытки, связанные с перерывом энергоснабжения объектов, получающих питание от генератора, или прекращением работы электроприводов с синхронными двигателями. Поэтому необходимо иметь общее представление о физических процессах, возникающих при переходных режимах, и установить хотя бы приближенно величину аварийных токов, имеющих место при коротком замыкании.

Принцип действия газоразрядных или ионных приборов основан на физических процессах, протекающих при прохождении электрического тока через газ. Прохождение тока через газовую среду называют газовым разрядом. При этом ток создается не только направленным перемещением электронов, но и встречным движением ионов.

Следовательно, решения ряда задач для одного вида поля могут быть использованы, как показано далее, для получения готовых решений аналогичных задач для другого вида поля. Вместе с тем следует помнить, что указанная аналогия является формальной, расчетной и не отражает различия в физических процессах. Так, в проводящей среде расходуется энергия на ее нагрев, тогда как в идеальном диэлектрике этих потерь нет.

Первое направление является определяющим, так как автоматизация выполнения операций, элементы которых не со-ответствуют новейшим достижениям науки и практики, не может обеспечить экономическую эффективность общественного производства в полной мере. Развитие первого направления в настоящее время обусловлено тем, что современные вычислительные средства позволяют построить технологический процесс с учетом его многочисленных внутренних связей на основе математического моделирования. Под математической моделью разрабатываемого технологического процесса сварки или пайки понимают совокупность соотношений, уравнений, неравенств, формул, логических условий и т. п., которые связывают режимы и условия выполнения операции с технологическими требованиями к изготавливаемой детали, исходной информацией о физических процессах при изготовлении, с ограничениями конкретного предприятия и технико-экономическими критериями эффективности выполнения этого технологического процесса.

Несмотря на большое разнообразие импульсных устройств, существуют определенные совокупность приемов их анализа и номенклатура схемотехнических решений, а также общность в физических процессах, лежащих в основе работы различных импульсных устройств.

Приведенные примеры убеждают в широком распространении магнитных цепей с переменной намагничивающей силой, важности понимания протекающих в них физических процессов и необходимости знакомства с методами анализа электрических цепей, содержащих элементы с ферромагнитными сердечниками.

ного поля только частично проходит по сердечнику, замыкаясь в основном по воздуху. Это поле создает свое потокосцепление, которое называется п о -токосцеплением рассеяния и обозначается ?0. Так как магнитное сопротивление участков пути в сердечнике ничтожно мало по сравнению с магнитным сопротивлением воздушных участков, то считают, что интенсивность поля рассеяния пропорциональна силе тока катушки. При этом зависимость Т0(г) выражается уравнением Чга= L0i. При анализе физических процессов в катушке с ферромагнитным

можно заметить, что такое смещение фаз вызвано запаздыванием изменения потока по отношению к намагничивающему току. Чем шире динамическая петля, тем больше сдвиг пулевых фаз потока и тока. Для упрощения анализа физических процессов, происходящих в электромагнитных устройствах, часто прибегают к идеализации динамических петель. Например, пренебрегая потерями в сердечнике совмещают прямую и обратную ветви петли ( 12.6,а). При этом кривая тока становится симметричной и исчезает сдвиг нулевых фаз потока и тока ( 12.6,6).

В зависимости от того, какие из указанных функций выполняет аппарат, определяются его название, конструкция и схема соединений. Аппарат может срабатывать при воздействии оператора или независимо от него, под влиянием физических процессов в электрической цепи. Аппараты первого типа называются ручными, аппараты второго типа — автоматическими.

Сказанное можно проиллюстрировать на материале предыдущих глав. Например, работу элемента, изображенного на 3.5, в, можно рассматривать с точки зрения процессов изменения электрических токов и напряжений в отдельных точках схемы. В этом случае формальным средством описания или языком описания являются дифференциальные уравнения для токов и напряжений в цепях схемы, в основе которых лежат законы физики полупроводников и законы электротехники. На таком уровне описания рассматриваются рабочие процессы электронных схем. Однако если такой подход применить к более сложному устройству, хотя бы, например, к комбинационному параллельному сумматору, то описание окажется весьма сложным и по нему трудно представить себе производимое схемой преобразование информации. Чтобы сделать это нагляднее, необходимо отвлечься от физических процессов, происходящих в схеме сумматора, и рассмотреть его работу на другом, более обобщенном уровне — на уровне комбинационных схем и использовать в качестве языка описания булевы функции. В этом случае в качестве входных и выходных переменных рассматриваются не электрические напряжения и токи в соответствующих точках схемы, а булевы переменные, принимающие всего два значения: 0 и 1.

В зависимости от того, какие из указанных функций выполняет аппарат, определяются его название, конструкция и схема соединений. Аппараты, срабатывающие при воздействии оператора, называют ручными, а срабатывающие независимо от него под влиянием физических процессов в электрической цепи — автоматическими. Как правило, аппаратура устанавливается в панелях управления, распределительных устройствах и пультах управления, монтируемых в шкафы.

В учебных планах ряда специальностей шестой группы (0606, 0608, 0609, 0642) по курсу «Электромагнитная техника» предусмотрены часы для практических занятий, используемые, как правило, для консультаций по курсовому проекту. Опыт автора, читающего лекции по этому курсу, показал, что теоретический материал усваивается лучше, если эти часы использовать для решения задач. Такие практические занятия наряду с лабораторными работами способствуют лучшему пониманию физических процессов в магнитных элементах, связи между магнитными и электрическими величинами, а также основных закономерностей, характерных для различных видов магнитных элементов.

Цель этого раздела — закрепить навыки использования законов ТОЭ (закона электромагнитной индукции, закона полного тока, законов Кирхгофа и др.) для анализа физических процессов в магнитных усилителях; вывести основные закономерности для простейшего магнитного усилителя и усилителя с самонасыщением.

Задачи 2.1 -т- 2.7 иллюстрируют закон равенства на-пряженностей постоянного и переменного магнитных полей с вытекающей из него высокой стабильностью магнитных усилителей. В задачах 2.8, 2.9, 2.14, 2.15 и 2.27 приводится сравнительный анализ физических процессов в магнитных усилителях при изменении тех или иных параметров (числа витков обмоток, размеров сердечников, напряжения питания и т. п.).

Допустим, что начальное значение индукции в сердечнике равно —Вг (отсутствие информации — 0). В этом случае картина физических процессов, имеющих местэ при подаче в обмотку шх импульсов тока различной полярности, будет соответствовать приведенной на 6.6.

Как показывает анализ физических процессов в двигателе, при переходе с характеристики 1 на характеристику 2 (см. 58, а) при равной частоте двигателя среднеквадратичный цикловой ток несколько возрастает за счет увеличения установившегося тока и увеличения продолжительности разгона (поскольку уменьшается динамический момент) . С учетом этих соображений для характеристики 2 зависимость циклового тока от частоты можно представить в виде: