Câmpul electromagnetic (EMF), care este o colecție de variabile ale câmpurilor electrice și magnetice care cauzează apariția în conductoarele de acestea sunt curenți alternativi, și dielectricilor conduce la rotirea moleculelor dipol, adică. E. La polarizarea care apar la o frecvență determinată de frecvență EMI. La acționarea mișcării de electroni, ioni și molecule dipol câmp expends energie și. În funcție de ce fel de mecanism domeniul interacțiunii cu materia are loc, pentru a vorbi de pierderea de energie a conductivității sau energie pierderi dielectrice a câmpului electromagnetic. Câmp cauzată de mișcarea particulelor încărcate crește energia internă a substanței, adică. E. Cauzarea la căldură, care are loc cu atât mai intens cu cât viteza mișcării de vibrație a particulelor, adică. E. Cu cât frecvența câmpului electromagnetic.
Pentru a crea un câmp electromagnetic de înaltă frecvență sunt generatori speciali, principala parte a acestora fiind un circuit oscilator format dintr-un condensator și un inductor. Încălzirea de înaltă frecvență a materiei se realizează în diferite moduri, în funcție de locația sa față de elementele circuitului oscilator (Fig.). Să luăm în considerare fiecare dintre aceste căi.
Conductorii de încălzire cu curent de înaltă frecvență. Să presupunem că suprafețele frontale ale cilindrului conductor cu o p rezistivitate, o lungime / și o arie a secțiunii transversale S electrozi închise conectate la un generator de tensiune alternativă (Fig. A). Conform legii lui Joule - Lenz cantitate de căldură Q, eliberat în timpul trecerii prin rezistența conductorului R I pentru timpul curent t este
unde I este densitatea curentă; V este volumul conductorului.
Se numește intensitatea încălzirii o cantitate numerică egală cu cantitatea de căldură eliberată per unitate de timp într-un volum unitar al substanței, adică q = Q / Vt. Apoi intensitatea de încălzire a conductorului qpr = j 2 r (4.29).
Astfel, intensitatea încălzirii conductorului de către un curent electric este proporțională cu rezistența sa specifică și cu pătratul densității de curent. Trebuie avut în vedere faptul că pentru un curent alternativ sinusoidal, valoarea lui j este valoarea efectivă a densității de curent, adică j = jm /Ö2, unde jm este valoarea amplitudinii densității curente.
Conductorul de încălzire într-un câmp electric alternativ. Să presupunem acum că un cilindru conductor este în circuitul rezonant între plăcile condensatorului, în care există un câmp electric alternativ care rezultă în mișcarea electronilor conductorului (Fig. B). În conformitate cu legea lui Ohm, densitatea de curent asociat cu câmpul electric. conductor relație j = E / r. Prin urmare, expresia poate fi rescrisă prin înlocuirea QNP la QE, adică privind încălzirea intensitate în domeniul electric:
Aici E înseamnă și valoarea efectivă a intensității câmpului.
Astfel, intensitatea încălzirii într-un câmp electric este proporțională cu pătratul intensității câmpului și invers proporțională cu rezistivitatea conductorului.
Conductorul de încălzire într-un câmp magnetic alternativ. Acum introducem cilindrul într-o bobină conductoare circuit oscilant (Fig. 6). Câmpul magnetic alternativ este creat în conductorul curentului turbionar indus, care încălzește conductorul. Efectuarea calculelor corespunzătoare, se poate demonstra că încălzirea QB intensitate într-un câmp magnetic de inducție B alternativ este proporțională cu pătratul inducției magnetice a câmpului magnetic la pătrat de frecvență și invers proporțională cu rezistivitatea conductorului
)
unde B este valoarea efectivă a inducției câmpului magnetic și K este coeficientul de proporționalitate.
După cum se vede, viteza de încălzire în câmpurile electrice și magnetice variabile este invers proporțională cu rezistivitatea substanței. Aceasta este baza utilizată în tratamentul și în metodele de agricultură pentru combaterea bolilor fungice și dezinfectarea cerealelor. Când iradiind de înaltă frecvență boabe EMI, în care dăunătorii sunt coleoptere, gândaci în organism având o rezistivitate mai mică decât cereale, mai multă căldură este eliberată. Gândacii și mor sunt încălzite și pierde germinare cereale.
Încălzirea dielectricelor într-un câmp electric de înaltă frecvență. În dielectric, un câmp electric alternativ produce polarizări electronice și dipole. Timpul de relaxare al polarizării electronilor
10 -15 s. Prin urmare, atunci când frecvențele EMI generate de dispozitivele radio și utilizate în cercetarea biologică și fizioterapie (10 până la 10 Hz), electronii pot urmări modificări EMI tensiune, și polarizarea electronică este aceeași ca și în câmpul static, cu singura diferență fiind că semnele sarcini electrice pe suprafețe opuse ale schimbării dielectrice cu frecvența EMF. Prin urmare, constanta dielectrică a substanțelor cu polarizare electronică nu depinde de frecvența EMF (Fig. Deoarece polarizarea de orientare datorită rotației moleculelor dipolari grele, apoi la frecvențe înalte, inerția lor duce la faptul că acestea nu pot urmări schimbările în intensitatea câmpului electric, iar la frecvențe foarte mari, ele rămân, practic, în loc. În Fig. b prezintă dependența permitivității relative la frecvența unui lichid polieter dielectric. În timp ce frecvența MP este mică, dipolii au timp să urmeze modificările de teren, valoarea e este mare și aproape de valoarea pentru un câmp constant. La frecvențe înalte, constanta dielectrică scade brusc și valoarea sa se apropie de valoarea corespunzătoare polarizării electronilor.
Să luăm în considerare intensitatea încălzirii unui dielectric într-un câmp electric alternativ (figura C). Dacă polarizarea dielectricului între plăcile condensatorului are un caracter electronic, schimbul de sarcină al condensatorului are loc fără pierderea de energie. Astfel de secțiuni ale circuitului de curent alternativ în care nu există nici o eliberare de energie sunt numite reactive.
Izolator Real în care există, deși mici, curent conducție și polarizarea cauzată de rotirea moleculelor dipol, așa cum sa menționat deja, fluxurile curente IF = Ilim + Ior + Ie - curent Ie. datorită polarizării electronilor, este pur reactivă. Conductiv curent Ipr. datorită mișcării existente în dielectric ionilor liberi sau electroni - .. curentul activ, adică, astfel încât în timpul trecerii căldurii Joule. Curentul activ nu se află în spatele tensiunii, iar diagrama vectorului este direcționată în aceeași direcție cu vectorul de tensiune. Cât despre actualul Ior. atunci este parțial activ și parțial reactiv. În sine, rotația dipolilor, dacă a avut loc într-un vid, nu a necesitat cheltuieli de energie. Cu toate acestea, rezistența mediului conduce la încălzirea dielectricului. Prin urmare, pe diagrama vectorială, componenta activă la, op ar trebui de asemenea amânată. și curentul Ip reactiv sau orientarea (Fig.). Ca urmare a adăugării vectorilor, se obține vectorul de curent total, care este deplasat față de vectorul de curent reactiv cu un unghi d. numit unghiul pierderii dielectrice. Așa cum se poate vedea din fig. b.
Tangenta unghiului de pierdere dielectrică caracterizează fracția de energie a EMF consumată în dielectric prin încălzirea sa. Dacă d = 0, atunci curentul este reactiv și nici o pierdere de energie. Dacă d = p / 2, atunci componenta reactivă este absentă și toată energia este consumată pentru încălzirea corpului. Se poate demonstra că intensitatea încălzirii dielectrice qd = E 2 w 2 ee0 tgd. unde prin E, ca în formulele anterioare, este necesar să se înțeleagă valoarea efectivă a rezistenței unui câmp electric alternativ.
Astfel, tgd determină fracțiunea de energie a câmpului electromagnetic pierdut de acesta pentru a încălzi dielectricul. Pentru materialele electroizolante moderne, valoarea tgd este în intervalul de la 0.0001 până la 0.05. Mai mică tangenta pierderea unghiului, cu atât mai bine proprietățile de izolare ale materialului, deoarece are mai puține pierderi de energie produc o încălzire dielectrică și să conducă la distrugerea ei. Tangenta unghiului de pierdere depinde de frecvența EMF (Fig.). Odată cu creșterea frecvenței în creștere a pierderilor de energie, ca urmare a faptului că dipolilor sunt adesea nevoiți să se reorienteze într-un câmp electric, care va fi cheltuită pentru mai multă energie. Dar acest lucru se întâmplă doar până la o anumită frecvență. La frecvențe foarte înalte, dipolii nu au timp să urmărească variația câmpului alternativ, iar pierderile de energie scad. In dielectrici cu polarizare pur electronic (lichid pur nonpolar, teflon, polistiren) pierderi dielectrice sunt foarte mici (TGD »10 ~ 5 - 10 -4), și nu depind de frecvențe de până la 1 GHz.
Valoarea tgd poate fi exprimată în termeni de parametri dielectrici
Mediul este considerat conductiv dacă pierderea de conductivitate în el este mult mai mare decât pierderea dielectrică, adică dacă tgd >> l, care este semiconductor dacă tgd »1, și dielectric la tgd < Deoarece tangenta unghiului de pierdere depinde de frecvență, același mediu poate avea proprietăți dielectrice sau conductive. De exemplu, apa de mare (în proprietăți apropiate de soluție salină fiziologică) la frecvențe de până la 10 MHz se comportă ca un conductor (TGD = 100), iar la frecvențe mai mari de 10 GHz - ca un dielectric (TGD = 0,01). Forța electromotoare și momentul electromagnetic - stadopedia Caracteristicile detaliilor și normele de înregistrare a acestora - stadopedia
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: