РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ В ГРУНТОВЫХ И ВОДНЫХ СРЕДАХ
Сила, действующая в электромагнитном поле на элемент объема материи, является результирующей пондероматорных сил, которые действуют в этом поле на все находящиеся в данном элементе объема электрические и магнитные элементарные частицы [1]. В потенциальном электрическом поле проявляются только силы, испытываемые электрическим зарядом, а также силы, испытываемые диполями поляризованного вещества. Произведение этой силы, действующей на элементарный заряд, на расстояние между электродами получается всегда одинаковым и дает энергию, передаваемую заряду, которая остается всегда постоянной и не зависит от расстояния между электродами. Энергия, сообщаемая элементарному заряду, не зависит и от величины силы тока. Сила, действующая на элементарный заряд может быть названа кулоновой (cf) и в случае объемно-распределенного заряда она представляется равенством, содержащим только векторы поля:
(1)
где в общем случае вектор электрической индукции или смещения D = ε0E + P, а в случае линейного диэлектрика D = ε0εrE и P = ε0(εr - 1)E = ε0KE.
С другой стороны, Кельвин впервые обратил внимание еще на существование другой силы, действующей на поляризованные незаряженные тела в потенциальном поле. Эта сила названа кельвиновой (Kf). Ее отношение к единице объема выражается формулой:
(2)
РV в декартовой системе координат
Используя идеи Фарадея, Максвелл нашел выражение тензора потенциального поля, дивергенция которого равна общим пондероматорным силам:
(3)
Раскрывая левую и правую части выражения (3) и применяя операции векторного анализа к векторам электромагнитного поля, Максвелл представил компоненты тензора (потенциального, электрического, безвихревого rotE = 0) следующим образом:
или более общее выражение Рmn = EmDn - (ε0/2)E²δmn.
Легко усмотреть при rotE = 0 существование в вихревом поле еще одной силы, определяемой равенством:
Эта сила названа вихревой (Вf):
(4)
В самом общем случае тензор натяжений электромагнитного поля можно представить следующей формулой:
(5)
Эта формула верна как для линейных сред, когда D = ε0εrE и В = μ0μН, так и для общего случая, когда D = ε0E + Р и В = μ0Н + μ0М.
Дивергенция тензора натяжений электромагнитного поля дает соответствующее выражение силы, обусловленной этим полем:
(6)
Представляя вихревые составляющие по уравнению Максвелла, К.М. Поливанов показал:
(7)
Произведя простые преобразования, он представил два последних слагаемых в формуле (7), как производную по времени от вектора Пойнтинга
(8)
Вектор Пойнтинга, деленный на с², представляет собой прострaнcтвенную плотность импульса П/с² = mu, как объемную плотность силы
(9)
Представляя плотность переноса потока электромагнитных частиц в системе электрод - грунтовый электролит в виде вектора Пойнтинга, нами, впервые в России и за рубежом, выявлена закономерность превращения параметров электрического сопротивления под воздействием изменения уровня постоянной или выпрямленной ЭДС [2]:
где z - кажущееся сопротивление; R - омическое сопротивление; g - общая проводимость; εμ - показатель среды; α - угол распространения энергии; φ - угол преломления энергии; g+ - проводимость анионов (1/r+); g- - проводимость катионов (1/r-).
На рис. 1 представлена схема распространения потока энергии с определенным импульсом, направленной от анода к катоду.
Заметим, что помимо положительно и отрицательно заряженных частиц, никакого другого тока в грунтовых электролитах не образуется. Таким образом, молекулярно-кинетическую схему движения заряженных частиц (ионов) можно представить в виде схемы рис. 2.
Рис. 1. Схема распространения энергии потока частиц, локализованных вектором Пойнтинга
Как видим, электрический ток, движение ионов от анода к катоду, является мерой переноса только электронного заряда, поэтому U/I+ = r+; g+ = 1/r+. Электрический ток, движение от катода к аноду, является мерой переноса ионного тока. Приняв электронный ток равным ионному, направленному от анода к катоду, легко рассчитать полный ток, который является мерой переноса общего заряда, представляющего собой сумму зарядов положительно и отрицательно заряженных ионов.
Рис. 2. Молекулярно-кинетическая схема движения ионов в электролите
Одновременное и противополярное движение заряженных частиц в электролитической «ванне» позволяет сделать вывод, что молекулярно-кинетические скорости будут различаться между собой и суммироваться. Таким образом, мощности для положительно и отрицательно заряженных ионов распределяется между собой следующим образом:
(10)
Поскольку кинетическую энергию движения любого предмета можно измерить в калориях, точно также и в джоулях (исходя из закона Фарадея 1 В = 1,6∙10-19 Дж/эл. заряд; 1 А = 6,35∙1018 эл. заряд за секунду, и закона сохранения заряда) обозначим схему замещения.
На рис. 2 представленная схема движения ионов является математической моделью, по которой можно рассчитать все электрические параметры по данным прямых измерений. Сегодня используются данные косвенных измерений, что приводит к значительным погрешностям, в ряде случаев они достигают 100-200%.
Приведем анализ экспериментального исследования и превращений параметров электрического сопротивления под воздействием изменения уровня постоянной или выпрямленной ЭДС по модели (рис. 2, 3).
В табл. 1 приведены данные, полученные путем измерения пяти фиксированных режимов источника катодной защиты.
Рис. 3. Зависимости проводимостей положительно и отрицательно заряженных частиц от уровня приложенного напряжения
Таблица 1
Данные для пяти фиксированных напряжений от Umin до Umax
|
Напряжение U (B) |
5 |
10 |
15 |
18 |
25 |
|
Ток I (А) |
3 |
5 |
8 |
10 |
12 |
|
Мощность Р (Вт) |
43,75 |
118,75 |
250 |
325 |
550 |
По экспериментальным данным табл. 1, определим сопротивления R и проводимости g для каждого режима. Данные расчета сведем в табл. 2.
По данным g+ и g- можно для каждого фиксированного падения напряжения построить зависимости g+, g- = f(U) (рис. 3).
Таблица 2
Расчетные данные сопротивлений и проводимостей
|
Сопротивление R (Oм), Р/I² = R |
4,86 |
4,75 |
3,9 |
3,25 |
3,8 |
|
Проводимость g (Ом-1) = U²/P) |
1,75 |
1,187 |
1,11 |
1,0 |
0,88 |
|
Проводимость g+ (Ом-1) |
0,6 |
0,5 |
0,53 |
0,55 |
0,48 |
|
Проводимость g- (Ом-1) |
1,15 |
0,67 |
0,58 |
0,44 |
0,4 |
Как видим, точка пересечения кривых определяет эффективную полноту катодной защиты и необходимое напряжение источника.
Список литературы
1. Эйнштейн А., Лауб. О пондероматорных силах, действующих в электромагнитном поле на покоящиеся тела. 1908 г. Т.1, с 126-134 / В книге Эйнштейн А. Собрание научных трудов. - М.: Наука, 1965.
2. Палашов В.В. Закономерность изменения углов преломления потоков электромагнитной энергии заряженных ионов, движущихся встречно под воздействием ЭДС в грунтовых средах. Открытие. Диплом №403. - Москва. Рег. №506. 2010 г.
Под минерализацией в химическом анализе понимается разложение органических веществ и материалов на их основе с целью выделения определяемых элементов в виде устойчивых неорганических соединений. Среди методов разрушения органических компонентов следует выделить сухое и мокрое озоление – нагревание с кислотами – окислителями.
...
25 04 2024 22:43:15
Статья в формате PDF
152 KB...
24 04 2024 13:10:11
Статья в формате PDF
124 KB...
23 04 2024 2:57:31
Статья в формате PDF
105 KB...
22 04 2024 23:40:59
Статья в формате PDF
92 KB...
21 04 2024 17:45:25
Статья в формате PDF
107 KB...
20 04 2024 13:50:50
Статья в формате PDF
103 KB...
19 04 2024 10:12:41
Статья в формате PDF
118 KB...
18 04 2024 20:36:59
Статья в формате PDF
163 KB...
17 04 2024 5:50:40
Статья в формате PDF
112 KB...
16 04 2024 19:23:33
Статья в формате PDF
120 KB...
15 04 2024 6:26:22
При анализе количества видов гельминтов (возбудителей зоонозов) у человека в 1999–2012 гг. увеличилось с 7 до 10 видов (на 30 %), в том числе цестод с 3 до 5 видов (на 40 %) и нематод с 4 до 5 видов (на 20 %). У человека и собак прослеживается биологический прогресс возбудителей зоонозов. Количества видов гельминтов у собак увеличилось с 5 до 8 видов (на 37,5 %), в т.ч. цестод с 2 до 3 видов (на 33,3 %) и нематод с 3 до 5 видов (на 40 %). В составе гельминтофауны общих для человека и животных доминировали классы Nematoda (6 видов) и Cestoda (5 видов) над классом Trematoda (3 вида).
...
14 04 2024 16:28:18
Статья в формате PDF
102 KB...
13 04 2024 5:12:46
Статья в формате PDF
137 KB...
12 04 2024 13:49:44
Статья в формате PDF
121 KB...
11 04 2024 15:12:16
Статья в формате PDF
305 KB...
10 04 2024 1:50:15
Статья в формате PDF
129 KB...
09 04 2024 15:47:26
Статья в формате PDF
111 KB...
08 04 2024 20:36:58
Статья в формате PDF
322 KB...
06 04 2024 22:16:52
Приведены результаты научных исследований сохранения и улучшения экологического состояния агроландшафтов Казахстана. Проведены экспериментальные работы с учетом дифференциации зональных систем земледелия. Исследования показали, что оценка в эрозионных агроландшафтах адаптивности основной обработки богарных светло-каштановых почв на уровне мезо – и микроландшафтных условий, вспашка более эффективна в северных и восточных экспозиций склонов, где плотность пахотного слоя была в среднем за вегетацию зерновых культур в основном на 0,02–0,04 г/см3 меньше по сравнению с плоскорезной обработкой. На склонах южной и западной экспозиций наоборот плоскорезная обработка способствовала снижению уплотненности почвы, на 0,03–0,05 г/см3 и повышению ее противоэрозионной устойчивости в 1,2–1,5 раза. На склонах северной и восточной экспозиции вспашка обеспечивает более эффективную борьбу с сорняками, а плоскорезная – на южных и западных склонах более высокое и равномерное накопление снега и рациональное использование влаги. Важнейшим звеном улучшения экологии почв является оптимизация севооборотов. В статье предлагается построить севооборот по количеству оставляемого в почве органического вещества, каждым предшественником. Для совершенствования севооборотов рекомендуется сидерация, уплотненные посевы, размещение многолетних и однолетних трав, применения органических удобрений и др.
...
05 04 2024 20:39:15
Статья в формате PDF
130 KB...
04 04 2024 13:47:50
Статья в формате PDF
269 KB...
02 04 2024 8:57:39
Статья в формате PDF
138 KB...
01 04 2024 15:45:36
Статья в формате PDF
101 KB...
31 03 2024 22:10:51
Статья в формате PDF
174 KB...
30 03 2024 21:16:18
Статья в формате PDF
121 KB...
29 03 2024 13:32:50
Статья в формате PDF
282 KB...
27 03 2024 21:18:49
Статья в формате PDF
108 KB...
26 03 2024 21:58:12
Статья в формате PDF
88 KB...
25 03 2024 21:35:53
Статья в формате PDF
121 KB...
24 03 2024 3:55:39
Статья в формате PDF
304 KB...
23 03 2024 21:31:20
В статье дается анализ состояния проблемы естественнонаучного образования в свете гуманистических подходов к образованию личности и на фоне основных тенденций и противоречий развития образовательных систем России.
В центре исследования саморазвивающаяся, самообразующаяся личность. Преподаватель рассматривается как создатель проекта, организатор, помощник, фасилитатор учебной деятельности студента.
Естественнонаучная составляющая образования показана как неотъемлемая часть культуры. В качестве альтернативы традиционной (линейной, унифицированной) технологии обучения в высшем учебном заведении предлагается концептуальная авторская модель управления естественнонаучным образованием.
...
22 03 2024 12:16:14
Статья в формате PDF
253 KB...
21 03 2024 3:47:39
Статья в формате PDF
348 KB...
20 03 2024 14:59:58
Статья в формате PDF
103 KB...
19 03 2024 8:57:12
Статья в формате PDF
109 KB...
18 03 2024 2:16:44
Статья в формате PDF
129 KB...
17 03 2024 12:15:19
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::
