Элагаба'л, Гелиогабал (Heliogabalus) (императорское имя — Цезарь Марк Аврелий Антонин Август) (204—222), римский император с 218. В 217 стал жрецом сирийского бога Элагабала в г. Эмеса (Сирия), где родился (отсюда его имя). Э. был провозглашен императором легионами, находившимися в Сирии. В Риме Э. воздвиг храм богу Элагабалу на Палатине, намереваясь провозгласить его верховным богом римского государства. Расточительность и распутство Э. вызвали мощный протест среди военных и других слоев населения; Э. был убит преторианцами .

Эла'м, древнее государство (3-е тыс. — сер. 6 в. до н. э.), располагавшееся к В. от нижнего течения Тигра, в юго-западной части Иранского плоскогорья (территории современных иранских областей Хузистан и Луристан). Наиболее значительными областями Э. были Барахши, Симашки, Аншан (Анзан); городами — Аван, Сузы — столица Э., Адамдун. Э. представлял собой раннерабовладельческое государство. В храмовом и царском хозяйствах, а также в домашних общинах со 2-го тыс. был распространён труд рабов.

  В 3-м тыс. происходили частые столкновения эламитов с государствами Двуречья. Во 2-й половине 3-го тыс. Э. неоднократно попадал под власть Аккада . Самостоятельность он приобрёл при последнем царе из династии Авана Пузур-Иншушинаке, который был первым царём объединённого царства Э. (23—22 вв.). После кратковременного господства гутиев (кутиев) в конце 3-го тыс. верховная власть над Э. оказалась у царей рода Симашки, которые сначала находились в зависимости от правителей III династии Ура (около 21 в.). Однако Э. не только вскоре освободился от этой зависимости, но эламиты даже ненадолго обосновались в южном Двуречье — в царстве Ларса. Последний царь из династии Симашки был свергнут Эпарти (середина 19 в.), основавшим новую династию из Аншана. В период правления царей из династии Аншана (1-я половина 2-го тыс.) и раньше в Э. существовала система правления, допускавшая двоевластие, порой троевластие. Временами правители Э. создавали сильное централизованное государство, соперничавшее с государствами Двуречья. Во 2-й половине 14 в. Э. был завоёван касситами. При царе Унташ-Напирише (1275—1240) Э. освободился от касситской зависимости, и при Китен-Хутране (около 1237—1205) эламиты стали вторгаться в касситскую Вавилонию. Политический подъём начался с правления Шутрук-Наххунте 1 (около 1185—1155), положившего конец касситской династии в Вавилонии (около 1155). Территория Э. была значительно расширена царём Шилхак-Иншушинаком (1150—1120). В конце 12 в. Э. вынужден был уступить Вавилонии господствующее положение над южным Двуречьем. История Э. последующих веков неизвестна. В 8—7 вв. цари Э. находились в союзе с Вавилонией и вели совместную борьбу против Ассирии. Ашшурбанипал в 639 подчинил страну, однако господство Ассирии продолжалось недолго (в конце 7 в. Ассирия перестала существовать). Э., раздираемый внутренними политическими противоречиями, в начале 6 в. до н. э. был завоёван Мидией, затем — персами.

  История художественной культуры Э. тесно связана с искусством стран Двуречья. Среди памятников 4-го — середины 3-го тыс. до н. э. (найденных главным образом в Сузах) — вылепленные от руки керамические сосуды, украшенные чёрной геометризованной росписью, отличающейся строгим изяществом композиций, плоские печати. К памятникам 2-го тыс. до н. э. относятся остатки комплекса культовых и светских построек в Дур-Унташе, наскальные рельефы на скале Куранган к С.-3. от Шираза, выразительные стелы с рельефами, керамика, цилиндрические печати, глиняная и бронзовая мелкая пластика.

  Лит.: Юсифов Ю. Б., Элам. Социально-экономическая история, М., 1968; König F., Die elamischen Königsinschriften, Graz, 1965; Cameron G. G., History of early Iran, Chi., 1936; Hinz W., Das Reich Elam, Stuttg., 1964; Labat R., Elam, 1600—1200 В. С., Camb., 1963; его же, Elam and western Persia, c. 1200—1000 В. С., Camb., 1964; Porada E., Iran ancien. L'art a l'epoque preislamique, P., 1963.

  Ю. Б. Юсифов.

Элам.

Эла'мский язы'к, язык народа, населявшего древнее государство Элам . Родство Э. я. с другими языками до сих пор не установлено, хотя наиболее плодотворным, по-видимому, является исследование эламо-дравидийских связей. Первые памятники Э. я. (30—22 вв. до н. э.; древнеэламский период) записаны т. н. «протоэламитским» письмом, имевшим ярко выраженный пиктографический характер (см. Пиктографическое письмо ). Эта письменность не дешифрована. В конце данного периода для Э. я. стала применяться аккадская клинопись. От древнеэламского периода сохранилась одна надпись на стеле Нарамсина (23 в. до н. э.). Известны также памятники среднеэламского периода (14—12 вв. до н. э.), среди них несколько аккадо-эламских билингв. Памятники 8 в. до н. э., в отличие от памятников предыдущих периодов, весьма разнообразны в жанровом отношении. Типологически Э. я. относится к агглютинативным языкам. В империи Ахеменидов Э. я. был официальным языком, и наиболее обширные его памятники относятся к этому времени. Однако язык ахеменидских надписей подвергся сильнейшему влиянию древнеперсидского языка, что отражается в лексике, синтаксисе, стиле, наличии многочисленных калек и т. д.

  Лит.: Дьяконов И. М., Языки древней Передней Азии, М., 1967; Reiner E., The Elamite language, в кн.: Handbuch der Orientalistik, Altkleinasiatische Sprachen, Leiden/Köln, 1969.

  А. А. Королев.

Э'ланд (Öland), остров в Балтийском море, территория Швеции. Длина 136 км, наибольшая ширина 16 км. Площадь 1342 км ² . Население 21,2 тыс. человек (1974). Отделен от материка проливом Кальмарсунд, через который построен автомобильный мост (длиной свыше 6 км ). Известняковое плато (высота до 57 м ) местами перекрыто моренными отложениями; развит карст. Широколиственные (дуб, ясень) и сосновые леса, верещатники. Посевы ржи, сахарной свёклы, животноводство. На Э. — г. Боргхольм.

Эла'р, село (с 1963 — г. Абовян, Армянской ССР), у которого раскопаны поселение (1927—28) и могильник (1960—62, исследовано 17 погребений), относящиеся к позднему этапу куро-араксского энеолита (конец 3-го тыс. до н. э.). На поселении открыты остатки круглых в плане жилищ, большие зерновые ямы с зёрнами пшеницы, целые костяки домашних животных. Захоронения в каменных ящиках и глинобитных камерах (костяки лежали в скорченном положении на правом боку); инвентарь — глиняные чернолощеные сосуды, различные украшения, костяные и металлические изделия.

  Лит.: Пиотровский Б. Б., Поселения медного века в Армении, в сборнике: Советская археология, в. 11, М. — Л., 1949; Ханзадян Э. В., Культура Армянского нагорья в III тыс. до н. э., Ер.,1967,

  Р. М. Мунчаев.

ЭЛАС (сокр. от Hellenikos Laikos Apeleuthcrotikos Stratos — Греческая народно-освободительная армия), вооруженные силы Движения Сопротивления в Греции в годы 2-й мировой войны 1939—45. Создана по решению ЦК ЭАМ в декабре 1941 на базе действовавших в Греции партизанских отрядов. В учредительной декларации (16 февраля 1942) указывалось, что целью ЭЛАС является освобождение страны от немецко-фашистских оккупантов, защита завоеваний народа и его свобод. К осени 1943 ЭЛАС освободила около ¹ /₃ территории, к концу октября 1944 (численность ЭЛАС — 77 тыс. солдат и офицеров на действительной службе, 50 тыс. резервистов, 6 тыс. человек в национальной милиции) — всю территорию Греции. В результате перехода (после Ливанского соглашения 1944 ) власти в стране к антидемократическим силам и вооруженного вмешательства английских войск (декабрь 1944) во внутренние дела Греции ЭЛАС по условиям Варкизского соглашения была 28 февраля 1945 расформирована.

Эласмоте'рий (Elasmotherium), род ископаемых носорогов. Жили в плейстоцене. Длина тела до 4,5 м, высота в холке около 2 м. Череп с сильно заострёнными впереди носовыми костями. Глазницы широко расставлены, лобная часть черепа в виде большого купола, покрытого толстой кожей; возможно, на ней имелся крупный рог. Резцы и клыки отсутствуют. Предкоренные и коренные зубы (по 5—6 в каждой половине челюсти) очень высокие, гипселодонтные, со сложными складками эмали. Конечности трёхпалые. Жили, вероятно, в степи, в речных долинах и по берегам озёр; питались сравнительно жёсткой растительностью. Были широко распространены на юге Сибири и Европейской части СССР, где многочисленны их остатки.

Эласмотерии (реконструкция).

Эласта'за, фермент класса гидролаз, вырабатываемый поджелудочной железой животных и человека; катализирует расщепление пептидных связей в белках, главным образом между остатками нейтральных аминокислот. Особенно активен в отношении эластина . Выделяется в форме неактивной проэластазы, которая под действием фермента трипсина превращается в Э. Обнаружена у некоторых бактерий.

Эла'стик (от греч. elastos — гибкий, тягучий), текстурированные нити , обладающие большой (до 400%) упругой растяжимостью, повышенным удельным объёмом, спиралеобразной извитостью и пушистостью. Э. вырабатывают из синтетических, преимущественно полиамидных и полиэфирных комплексных нитей, которые закручивают (до 2500—5000 кручений/м ) и подвергают тепловой обработке с последующим охлаждением, чтобы зафиксировать структуру нити, полученную при кручении. Термостабилизированные нити раскручивают. После чего одиночные нити, получившие левую и правую крутки, сдваивают и подкручивают (50—100 кручений/м ). Э. производят на машинах непрерывного действия. Он идёт на изготовление чулочно-носочных и спортивных изделий, платьевых, блузочных и других тканей. Изделия из Э. обладают повышенной формоустойчивостью, способностью впитывать влагу, хорошими теплозащитными свойствами и т. д. За рубежом аналогичные нити вырабатывают под названием хеланка, флуфлон, суперлофт, эластиш и др.

  Лит.: Усенко В. А., Переработка химических волокон, М., 1975.

  В. А. Усенко.

Эласти'н, белок из группы склеропротеинов , составляет основную массу эластичных волокон соединительной ткани. Особенно богаты Э. шейные связки, стенки аорты (до 40% на сухую массу); в ткани лёгких количество Э. увеличивается с возрастом от 0,05 до 15% (на сухую массу). Э. нерастворим в воде, разбавленных растворах солей, кислот и щелочей даже при нагревании. В Э. велико количество аминокислотных остатков с неполярными боковыми группами, что, по-видимому, обусловливает высокую эластичность его волокон. Подобно коллагену, Э. богат глицином и пролином.

  Э. трудно поддаётся расщеплению протеолитическими ферментами; в пищеварительном тракте переваривается главным образом под влиянием фермента эластазы . Э. обнаружен у всех позвоночных, кроме круглоротых; у беспозвоночных отсутствует.

  Лит.: Гауровиц Ф., Химия и функции белков, пер. с англ., 2 изд., М., 1965; Elastin and Elastic tissue, N. Y. — L., 1977.

Эласти'ческие воло'кна, один из видов волокон межклеточного вещества соединительной ткани . Э. в. — длинные, толщиной не более 2—3 мкм однородные нити. Переплетаются и ветвятся в виде тонкой сети, сильно преломляют свет. Состоят из прочного, не разрушающегося при кипячении, эластичного белка эластина. Э. в. имеются в стенках кровеносных сосудов, эластическом хряще, рыхлой соединительной ткани и др.

Эласти'чность потребле'ния и спро'са, термин, которым в экономической литературе принято обозначать способность спроса или потребления изменяться в определённых границах под влиянием ряда экономических факторов. К. Маркс, отмечая, что на стороне спроса имеется определённая общественная потребность данной величины, указывал на её чрезвычайную эластичность: «она только кажется фиксированной. Если бы жизненные средства были дешевле или денежная заработная плата была бы выше, то рабочие покупали бы их больше, и обнаружилась бы более значительная «общественная потребность» в данных видах товаров...» (Маркс К. и Энгельс Ф., Соч., 2 изд., т. 25, ч. 1, с. 206).

  Родоначальником создания инструментария для определения Э. п. и с. в буржуазной экономической науке считают английского экономиста А. Маршалла , который в конце 19 в. разработал математический аппарат для анализа зависимости спроса от цен и доходов, а также предложения товаров от цен. В дальнейшем эти идеи были развиты Дж. Р. Хиксом, П. Сэмюэлсоном и др.

  Учёт Э. п. и с. имеет важное значение в практике социалистического планирования. По мере развития общественного производства и роста народного благосостояния под влиянием различных социально-экономических факторов в уровне и структуре личного потребления, розничном товарообороте происходят постоянные изменения, которые должны учитываться при планировании производства и потребления товаров. В процессе разработки планов возникает необходимость количественного измерения и выражения в определённых показателях зависимости спроса и потребления от ряда экономических факторов. Эта зависимость выражается коэффициентом Э. п. и с.

  В советской экономической литературе наибольшее распространение получило исчисление коэффициентов Э. п. и с. от дохода и цены, показывающих, на сколько процентов изменится спрос (потребление) при изменении этих факторов на 1%. Если, например, коэффициент эластичности спроса на хлеб от дохода составляет 0,6, то увеличение среднедушевого дохода на 10% приведёт к росту спроса населения на хлеб на 6%. Коэффициент эластичности спроса от дохода определяется по формуле:

где Э — коэффициент эластичности; Dy — прирост спроса на душу населения; Dx — прирост дохода на душу населения; х — среднедушевой доход в базисном году; у — среднедушевой спрос в базисном году. Как правило, коэффициенты эластичности спроса определяются по данным торговой статистики, коэффициенты эластичности потребления — бюджетной статистики.

  Другим методом является исчисление коэффициента эластичности на основе подбора функции, описывающей графически линию развития спроса на исследуемый товар. В этом случае исчислению коэффициента эластичности предшествует подбор и анализ уравнений простой или множественной регрессии. По наиболее часто применяющимся уравнениям простой регрессии выведены специальные формулы для расчёта коэффициентов эластичности. Так, формулой для расчёта коэффициента Э. п. и с. в уравнении прямой у = а + bx будет   и т. д. Однако при простой регрессии отражается влияние только одного фактора. В действительности, на спрос (потребление) одновременное воздействие оказывают несколько факторов. В этих случаях используются методы расчёта частных коэффициентов эластичности (иногда их называют чистыми коэффициентами) по уравнениям множественной регрессии. Если, например, развитие спроса на какой-либо товар находится в линейной зависимости от дохода, цены и размера семьи, то производится поочерёдный расчёт частного коэффициента Э. п. и с. от каждого отдельного фактора при элиминировании двух других.

  Лит.: Маркс К., Капитал, т. 3, Маркс К. и Энгельс Ф., Соч., 2 изд., т. 25, ч. 1; Корженевский И, И., Основные закономерности развития спроса в СССР, 2 изд., М., 1971; Маслов П. П., Измерение потребительского спроса, М., 1971; Крутиков Ф. А., Изучение рынка товаров народного потребления, М., 1972; Столмов Л. Ф., Изучение и прогнозирование покупательского спроса, М., 1972.

  Ю. К. Твилдиани.

Эластоме'ры, полимеры, способные к большим обратимым, так называемым высокоэластическим, деформациям в широком диапазоне температур (для большинства Э. — от —60 до 200 °С). Типичные представители Э. — каучуки и резины на их основе. См. также Высокоэластическое состояние , Каучук натуральный , Каучуки синтетические , Резина .

Э'лва, город в Тартуском районе Эстонской ССР. Расположен на р. Эльва (бассейн Чудского озера), в 28 км к Ю.-З. от г. Тарту. Ж.-д. станция на линии Тарту — Валга. Отделения фабрик: швейной «Сангар», кожевенно-галантерейной «Линда», текстильной «Аренг». Цех Тартуского комбината молочных продуктов. Краеведческий музей.

Э'лгар (Elgar) Эдуард Уильям (2.6.1857, Бродхит, близ Вустера, — 23.2.1934, Вустер), английский композитор и дирижёр. По музыкальному образованию— скрипач; композицию изучал самостоятельно. Является одним из основоположников новой национальной школы. В своих монументальных ораториях и кантатах, опираясь на национальные традиции английских хоровых жанров, стремился воплотить принципы музыкальной драмы Р. Вагнера. Э. был активным деятелем общественного движения за возрождение английской национальной музыкальной культуры (80-е гг. 19 в.), реализовал в своём творчестве художественные принципы, на которых оно основывалось, использовал в своих сочинениях традиции старинной и народной английской музыки. Среди сочинений — оратория «Сновидение Геронтиуса» (1900) и «Апостолы» (1903), кантаты, в том числе «Король Улаф» (1896), 2 симфонии (1908, 1911), увертюры, в том числе «Кокни» («В городе Лондоне», 1901), программные оркестровые пьесы (особенно известны симфония «Энигма-вариации» — «Загадка», 1899), скрипичные концерты, камерно-инструментальные ансамбли и др. Как симфонист близок к И. Брамсу.

  Лит.: Maine В. S., Elgar: his life and works, v. 1—2, L., 1933; Reed W. Н., Elgar (illustrated), L., 1939; Kennedy М., Portrait of Elgar, L., 1968.

  И. В. Розанов.

Э'лгон (Elgon), потухший вулкан в Восточной Африке, на границе Кении и Уганды. Высота 4321 м. Поперечник кратера 15 км. Горные леса и заросли бамбуков; у подножия — тропические леса.

Элдоре'т (Eldoret), город на З. Кении, в провинции Рифт-Валли. 18,2 тыс. жителей (1969). Ж.-д. станция. Центр с.-х. района (кофе, зерновые, мясомолочное животноводство). Пищевая промышленность.

Элеба'ев Мукай (1905, аил Чон-Таш, ныне Тюпского района Иссык-Кульской области,— 1943), киргизский советский писатель. В 1930 окончил Фрунзенский педагогический техникум. Участник Великой Отечественной войны 1941—45. Печатался с 1924. Первый сборник стихов опубликовал в 1931. В 1933 вышел сборник «Битва», сыгравший большую роль в развитии киргизской советской поэзии, в утверждении современной темы, новых поэтических форм. В 1938 издано его «Полное собрание стихотворений». Автор сборников фронтовых стихов «Письмо» (1941) и «Великий марш» (1943). Автобиографическая повесть «Долгий путь» (1936, русский перевод 1959) — своего рода художественный документ, воссоздающий обобщённо-трагическую картину жизни киргизов, искавших убежища на чужбине после подавления восстания 1916. Перевёл на киргизский язык произведения А. С. Пушкина, Л. Н. Толстого, Д. А. Фурманова. Погиб на фронте.

  Соч.: Тандалган ырлар, Фрунзе, 1953; Узак жол, Фрунзе, 1974; Тандалган чыгармалардын бир томдук жыйнагы, Фрунзе, 1974; Кыйын кезец. Повесть жана ацгемелер, Фрунзе, 1974.

  Лит.: История киргизской советской литературы, Фр., 1970; Самаганов Дж., Писатели Советского Киргизстана. Биобиблиографический справочник, Фр., 1969.

Элева'тор зерновой, сооружение для хранения больших партий зерна и доведения его до кондиционного состояния; высокомеханизированное зернохранилище силосного типа. В зависимости от назначения Э. подразделяют на хлебоприёмные или заготовительные (принимают зерно от хозяйств, очищают от примесей, сушат и отгружают потребителю; ёмкость 15—100 тыс. т ); производственные (сооружают при мельницах, крупяных, комбикормовых, крахмалопаточных заводах и. т. п.; 10—150 тыс. т ); базисные (предназначены для длительного хранения зерна, принимаемого с ж.-д. транспорта и отгружаемого в ж.-д. вагоны; 100—150 тыс. т ); перевалочные и портовые (строят в местах перевалок зерна с одного вида транспорта на другой — на крупных ж.-д. станциях, в морских портах; 50—100 тыс. т ).

  Э. — это соединённые в корпуса силосы (ёмкости) из монолитного или сборного железобетона (высотой обычно 30 м, круглые в плане, диаметром 6—7 м ), сблокированные с рабочим зданием, где размещено основное технологическое и транспортное оборудование. Зерно из приёмных бункеров поднимают транспортёрами на верх рабочего здания, взвешивают, очищают от примесей, сушат в зерносушилках и направляют по верхнему конвейеру на надсилосные транспортёры, которые сбрасывают его в силосы. Выгружают зерно на нижние конвейеры (их устанавливают в подсилосном этаже) через отверстия с воронками в днищах силосов. Часть силосов оборудуют установками для дезинфекции зерна и активного вентилирования . Температуру зерна измеряют термоподвесками, устанавливаемыми на разных уровнях. На современных Э. управление машинами и механизмами автоматизировано. На крупных Э. применяют телевидение. Первый силосный Э. построен в США (г. Дулут) в 1845; в России (Н. Новгород) — в 1887.

  За рубежом распространены также Э. с силосами из металла (сталь, алюминий), большего диаметра (до 30 м ) и высоты (до 60 м ), прямоугольными в плане.

  Лит.: Кулаковский А. Б., Федосеев В. В., Элеваторы СССР, М., 1966; Новое в строительстве зернохранилищ и предприятий системы заготовок, М., 1972.

  А. Б. Кулаковский.

Элева'тор (лат. elevator, буквально — поднимающий, от elevo — поднимаю), машина непрерывного действия, транспортирующая грузы в вертикальном или наклонном направлениях. Различают Э. ковшовые, полочные, люлечные. Ковшовые Э. предназначены для подъёма по вертикали или крутому наклону (более 60°) насыпных грузов (пылевидных, зернистых, кусковых), полочные и люлечные Э. — для вертикального подъёма штучных грузов (деталей, мешков, ящиков и т. п.) с промежуточной погрузкой-разгрузкой. Ковшовые Э. используются в металлургии, машиностроении, химическом и пищевом производствах, на обогатительных фабриках и зернохранилищах, а полочные и люлечные — на предприятиях различных отраслей промышленности, базах, в магазинах, а также на складах, в том числе в виде подвижных стеллажей для хранения и выдачи изделий.

  Ковшовый Э. (рис. 1 ) представляет собой замкнутое полотно с тяговым органом, огибающим приводной и натяжной барабаны (звёздочки), и прикрепленными к нему ковшами. Несущей и ограждающей частью Э. является сварной стальной кожух с загрузочным и разгрузочным патрубками. Привод имеет электродвигатель, редуктор, муфты и останов, предотвращающий обратное движение полотна. На Э. применяется винтовое или грузовое натяжное устройство. Скорость движения полотна тихоходных Э. до 1 м /сек, быстроходных до 4 м /сек. Подача ковшовых Э. 5—500 м ³ /ч, высота подъёма Н не превышает 60 м. Основными параметрами ковшовых Э. являются (рис. 1 ) ширина В _К , высота h, вылет А, полезная (до кромки передней стенки) вместимость ковша и расстояние (шаг) между ковшами a _K . Быстроходные Э. имеют расставленные глубокие и мелкие ковши, для которых a _k = (2,5—3) h, a в качестве тягового органа — конвейерную резинотканевую ленту или короткозвенную цепь. На тихоходных Э. применяются сомкнутые (a _k = h ) с бортовыми направляющими остроугольные и со скруглённым днищем ковши, прикрепленные боковыми стенками к двум тяговым цепям.

  Полочный Э. (рис. 2 , а) имеет 2 вертикальные пластинчатые втулочные цепи, огибающие верхние тяговые и нижние натяжные звёздочки. К цепям жестко прикреплены захваты-полки, соответствующие форме и размерам груза. Загрузка полок производится вручную или автоматически с гребенчатого стола, а разгрузка в верхней части нисходящей ветви — при опрокидывании полок. Скорость движения цепей полочного Э. 0,2—0,3 м/сек.

  Люлечный Э. (рис. 2 , б) отличается от полочного способом крепления рабочего органа — люльки, которая благодаря шарнирному подвесу на всех участках трассы сохраняет горизонтальное положение днища. Загрузка люлечных Э. производится на восходящей, а разгрузка — на нисходящей ветви. Скорость движения полотна 0,2—0,3 м/сек.

  Лит.: Спиваковский А. О., Дьячков В. К., Транспортирующие машины, 2 изд., М., 1968; Машины непрерывного транспорта, под ред. В. И. Плавинского, М., 1969.

Рис. 1. Вертикальный ленточный ковшовый элеватор: 1 — тяговый орган; 2 — ковш; 3 — приводной барабан; 4 — останов; 5 — привод; 6 — разгрузочный патрубок; 7 — шпиндель натяжного устройства; 8 — загрузочный патрубок.

Рис. 2. Схемы вертикальных двухцепных элеваторов для штучных грузов: а — полочного; б — люлечного.

Элева'торная печь, термическая печь периодического действия, отличающаяся от колпаковой печи тем, что нагревательный колпак неподвижен, а стенд с нагруженными на него изделиями поднимают к колпаку. После проведения термической обработки стенд вновь опускают на уровень пола цеха и выгружают изделия.

Элева'ция (от франц. elevation — подъём, возвышение), термин в классическом танце. По определению А. Я. Вагановой , состоит из двух элементов: собственно Э. (высокий прыжок по воздуху) и баллона (способность исполнителя сохранять в воздухе позу и положение, как бы замирать в воздухе).

Элево'н (от лат. elevator — поднимающий и элерон ), подвижная поверхность, расположенная вдоль задней кромки крыла самолёта и выполняющая функции руля высоты и элерона. С помощью системы управления правый и левый Э. могут отклоняться одновременно вверх-вниз (действуя, как обычные рули высоты) или в разные стороны (действуя, как элероны). Применяются в основном у самолётов с треугольным крылом, не имеющих горизонтального оперения (например, Ту-144, «Конкорд»). Для повышения эффективности элеронов и рулей на больших скоростях у самолётов с обычным горизонтальным оперением правую и левую половины стабилизатора, а также руля высоты иногда разъединяют, что позволяет им работать, как Э. (см. Оперение самолёта , Воздушные рули ).

Элевси'н, Элефсис (Eleusis), город в Аттике (Греция), в 22 км к 3. от Афин. Поселение в Э. существовало непрерывно с эпохи неолита. Во 2-м тыс. до н. э. — центр одного из государств ахейцев . Остатки оборонительных стен, дворца, царской усыпальницы и погребений знати указывают на значит, роль Э. в 16—12 вв. до н. э. Э. — культовый центр Деметры и Персефоны , где в 1-м тыс. до н. э. проводились элевсинские мистерии . Раскопками (с 1882) открыты часть священной дороги, ведущей из Афин в Э., остатки святилищ 6 в. до н. э. — 3 в. н. э. и др. Архитектурные памятники и комплексы (сохранились фрагментарно): некрополь с толосами и мегарон (оба — 15—13 вв. до н. э.), святилище с остатками расположенных один под другим телестерионов (залов для собраний, посвященных мистериальному культу) времён Перикла (основное строительство — архитектор Иктин) и других правителей, Малыми (около 40 дон. э.) и Большими (2-я половина 2 в. н. э.) пропилеями, древнеримские постройки (2 триумфальные арки, храм Артемиды). В Э. около 525 до н. э. родился Эсхил . В 396 н. э. город был разрушен готами . Археологический музей.

  Лит.: Noack F., Eleusis, Bd 1—2, В. — Lpz., 1927; Kourouniotes К., Eleusis. A guide to the excavations and museum, Athens, 1934; Mylonas G. Е., Eleusis and the Eleusinian mysteries, Princeton, 1961.

Элевсин. Общий вид комплекса святилищ.

Элевси'нские мисте'рии, религиозный праздник в Аттике (Древняя Греция) в честь богинь Деметры и её дочери Персефоны (Коры), культ которых относится к числу древнейших аграрных культов. Э. м., совершавшиеся издревле в Элевсине , после присоединения Элевсина к союзу аттических общин (конец 7 в. до н. э.) стали общегосударственным афинским празднеством. Правом посвящения в Э. м. пользовались все жители Аттики без различия пола и социального положения, в том числе и рабы.

  Справлялись в конце сентября — начале октября; в их ритуал входили среди прочего торжественное шествие по священной дороге из Афин в Элевсин и собственно мистерии, т. е. представления, в которых изображались горести Деметры, потерявшей дочь, поиски её и радость по поводу возвращения Персефоны. Детали Э. м., включающих, по-видимому, пантомиму и декламацию священных текстов, неизвестны.

  Лит.: Новосадский Н. И., Елевсинские мистерии, СПБ, 1887; Foucart P., Les mysteres d'Eleusis, P., 1914; Deubner L., Attische Feste, [2 Aufl.], B., 1966.

Элевте'ры (греч. eléutheroi, буквально — свободные), в Византии с 10 в. определённые категории зависимого сельского населения. Первоначально Э. — юридически свободные, безземельные поселенцы в феодальном поместье. Большинство Э., получая от землевладельцев земельные участки и постепенно приобретая на держание прочные владельческие права, слилось в 12 в. с париками . Часть Э. составляла в этот период челядь феодалов, другие входили в их дружины. В 13—15 вв. Э. — чаще всего неимущие работники в поместье, подвергавшиеся особенно тяжёлой эксплуатации.

  В Византии употреблялся термин «Э.» и в широком значении — все свободные подданные императора.

  Лит.: Острогорски Г., Елевтери, в кн.: Зборник филозофского факултета, књ. 1, Београд, 1948.

Элега'нтный (франц. élégant), изящный, изысканный.

Элеги'ческий ди'стих, двустишие , состоящее из гекзаметра и пентаметра : в античной литературе — основной размер элегии , эпиграммы и других жанров. Пример имитации Э. д. в русской поэзии:

  Слышу умолкнувший звук божественной эллинской речи,

  Старца великого тень чую смущенной душой.

  («На перевод Илиады» А. С. Пушкина).

Эле'гия (греч. elegeia, от elegos — жалобная песня), литературный и музыкальный жанр; в поэзии — стихотворение средней длины, медитативного или эмоционального содержания (обычно печального), чаще всего — от первого лица, без отчётливой композиции. Э. возникла в Греции в 7 в. до н. э. (Каллин, Мим-нерм, Тиртей, Феогнид), первоначально имела преимущественно морально-политическое содержание; потом, в эллинистической и римской поэзии (Тибулл, Проперций, Овидий), преобладающей становится любовная тематика. Форма античной Э. — элегический дистих . В подражание античным образцам Э. пишутся в латинской поэзии средних веков и Возрождения; в 16—17 вв. Э. переходит в новоязычную поэзию (П. Ронсар во Франции, Э. Спенсер в Англии, М. Опиц в Германии, Я. Кохановский в Польше), но долго считается второстепенным жанром. Расцвет наступает в эпоху предромантизма и романтизма («унылые Э.» Т. Грея, Э. Юнга, Ш. Мильвуа, А. Шенье, А. Ламартина, «любовные Э.» Э. Парни, реставрация античной Э. в «Римских элегиях» Гёте); затем Э. постепенно теряет жанровую отчётливость, и термин выходит из употребления, оставаясь лишь как знак традиции («Дуинские элегии» Р. М. Рильке, «Буковские элегии» Б. Брехта). В русской поэзии Э. появляется в 18 в. у В. К. Тредиаковского и А. П. Сумарокова, переживает расцвет в творчестве В. А. Жуковского, К. Н. Батюшкова, А. С. Пушкина («Погасло дневное светило...», «Редеет облаков...», «Безумных лет угасшее веселье...»), Е. А. Баратынского, Н. М. Языкова; со 2-й половины 19 в. слово «Э.» употребляется лишь как заглавие циклов (А. А. Фет) и отдельных стихотворений некоторых поэтов (А. Ахматова, Д. Самойлов).

  Э. в музыке — воплощение элегического стихотворения (например, романс «Для берегов отчизны дальней» Бородина, «Элегия» Массне для голоса с сопровождением фортепьяно и виолончели). По образцу таких сочинений создаются и чисто инструментальные пьесы (Э. из серенады для струнного оркестра Чайковского, Э. для фортепьяно Рахманинова, Листа и др.).

  Лит.: Фризман Л. Г., Жизнь лирического жанра. Русская элегия от Сумарокова до Некрасова, М., 1973.

  М. Л. Гаспаров (Э. в литературе)

Эле'йская шко'ла, школа древнегреческой философии 6—5 вв. до н. э. Основатель — Ксенофан Колофонский, главные представители — Парменид и Зенон из Элеи (греческая колония в Южной Италии, отсюда название), Мелисс Самосский. Э. ш. впервые противопоставила мышление (и мыслимое бытие) чувственному восприятию (и чувственно-воспринимаемому бытию), отмечая неустойчивость, текучесть человеческих ощущений и чувственного бытия и отводя главную роль в познании мышлению. Э. ш. впервые в истории философии выдвинула и сделала основой философствования понятие единого бытия. Оно понимается Э. ш. как непрерывное, неизменное, нераздельное, одинаково присутствующее в каждом мельчайшем элементе действительности, исключающее какую-либо множественность вещей и их движение (знаменитые рассуждения Зенона Элейского о невозможности движения и др.). В дальнейшем понятие единого неизменного бытия послужило одним из источников философии Платона и неоплатонизма .

  Фрагменты: Die Fragmente der Vorsokratiker, griechisch und deutsch, von Н. Diels, hrsg. von W. Kranz, 9 Aufl., Bd I, B., 1959, S. 21, 28, 29, 30.

  Лит.: Мандес М. И., Элеаты. Филологические разыскания в области истории греческой философии, Од., 1911; Лосев А. Ф., История античной эстетики. (Ранняя классика), М., 1963. с. 327—39; Prauss G., Platon und der logische Eleatismus, B., 1966.

  А. Ф. Лосев.

Электи'вные культу'ры, клетки микроорганизмов, выращенные на избирательных (элективных) питательных средах. Предложены русским микробиологом С. Н. Виноградским . Благодаря специально подобранному составу элективных сред создаются условия, благоприятные для преимущественного роста микроорганизмов с определёнными физиологическими свойствами. Например, при посеве почвы, воды или грунта водоёмов в питательную среду, в состав которой входят глюкоза и ряд минеральных солей, но отсутствуют соединения, содержащие азот, на ней начинают расти азотфиксирующие микроорганизмы . Э. к. бактерий, разлагающих целлюлозу, получают на питательной среде, содержащей в качестве единственного источника углерода целлюлозу. Выделению чистых культур этих микробов всегда предшествует получение их Э. к. В присутствии факторов роста (витаминов, аминокислот и др.) Э. к. могут быть получены при внесении в питательную среду меньшего количества клеток бактерий, что позволяет обнаруживать в почве и воде в 4—10 раз больше микробов, чем при посевах на среды без факторов роста.

  А. А. Имшенецкий.

Электи'вные сре'ды (от франц. électif — избранный), специальные питательные среды, создающие более благоприятные условия для роста определённого вида микроорганизмов. Подробнее см. в статьях Питательные среды , Элективные культуры .

Эле'ктра (17 Тельца), звезда 3,7 визуальной звёздной величины , входит в состав рассеянного звёздного скопления Плеяды . Светимость в 97 раз больше солнечной, расстояние от Солнца 62 парсека.

Эле'ктра, в древнегреческой мифологии дочь Агамемнона и Клитемнестры . В сохранившихся трагедиях афинских драматургов 5 в. до н. э. («Э.» Софокла и Еврипида, «Хоэфоры» Эсхила) при различии в оттенках основным содержанием образа Э. является поглощающая всё её существо жажда мести убийцам отца — Клитемнестре и её любовнику Эгисфу и страстное ожидание брата Ореста , который должен осуществить эту месть. К образу Э. обращались драматурги, начиная с эпохи Возрождения (П. Ж. Кребийон, Вольтер, И. Бодмер, Г. Гофмансталь, А. Сюарес и др.).

Эле'ктренай, посёлок городского типа в Тракайском районе Литовской ССР. Расположен в 5 км от ж.-д. станции Каугонис и в 50 км к С.-3. от Вильнюса. Возник при строительстве Литовской ГРЭС им. В. И. Ленина (проект 1959, главный инженер В. Н. Трусов), филиал Каунасского политехникума. С 1960 застраивался по принципу свободной, функционально обоснованной планировки 4—5-этажными жилыми домами из крупных железобетонных панелей (генеральный план 1960, архитекторы Б. Касперавичене-Палукайтите и К. Бучас). Новое здание средней школы с применением сборного железобетонного каркаса, построенное по типовому проекту (архитектора Л. Мардосас, в интерьере — каменная мозаика «Мир», 1963, М. Юшкевичюте-Мачюлене).

Электре'ты, диэлектрики , сохраняющие поляризованное состояние длительное время после снятия внешнего воздействия, вызвавшего поляризацию. Если вещество, молекулы которого обладают постоянными дипольными моментами, расплавить и поместить в сильное постоянное электрическое поле, то молекулы частично ориентируются по полю. При охлаждении расплава до затвердевания и выключения электрического поля в затвердевшем веществе поворот молекул затруднён, и они длительное время сохраняют ориентацию. Э., изготовленный таким способом, может оставаться в поляризованном состоянии в течение довольно длительного времени (от нескольких суток до многих лет). Первый такой Э. был изготовлен из воска японским физиком Ёгути в 1922.

  Остаточная поляризация диэлектрика может быть обусловлена также ориентацией «квазидиполей» в кристаллах (2 вакансии противоположного знака, примесный атом и вакансия и т. п.), миграцией носителей заряда к электродам, а также инжекцией носителей заряда из электродов или межэлектродных промежутков в диэлектрик во время поляризации. Носители могут быть введены искусственно, например облучением диэлектрика электронным пучком. Поляризация Э. со временем уменьшается, что связано с релаксационными процессами (см. Релаксация ), а также с перемещением носителей заряда во внутреннем поле Э.

  Практически все известные органические и неорганические диэлектрики могут быть переведены в электретное состояние. Стабильные Э. получены из восков и смол (канаубский воск, пчелиный воск, парафин и т. д.), из полимеров (полиметилметакрилат, поливинилхлорид, поликарбонат, политетрафторэтилен и др.), неорганических поликристаллических диэлектриков (титанаты щёлочноземельных металлов, стеатит, фарфор и другие керамические диэлектрики), монокристаллических неорганических диэлектриков (например, галогениды щелочных металлов, корунд), стекол и ситаллов и др.

  Стабильные Э. можно получить, нагревая диэлектрики до температуры, меньшей или равной температуре плавления, а затем охлаждая их в сильном электрическом поле (термоэлектреты), освещая в сильном электрическом поле (фотоэлектреты), радиоактивным облучением (радиоэлектреты), просто помещая в сильное электрическое поле (электроэлектреты), в магнитное поле (магнетоэлектреты), при застывании органических растворов в электрическом поле (криоэлектреты), с помощью механической деформации полимеров (механоэлектреты), путём трения (трибоэлектреты), помещая диэлектрик в поле коронного разряда (коронноэлектреты). Все Э. имеют стабильный поверхностный заряд ~10^-8 к/см² .

  Э. применяются как источники постоянного электрического поля (электретные микрофоны и телефоны, вибродатчики, генераторы слабых переменных сигналов и т. п.), для создания электрического поля в электрометрах , электростатического в вольтметрах и др. Э. могут служить чувствительными элементами в устройствах дозиметрии, электрической памяти, как фокусирующие устройства в барометрах, гигрометрах и газовых фильтрах, пьезодатчиками и др. Фотоэлектреты применяются в электрофотографии.

  Лит.: Губкин А. Н., Электреты, М., 1961; Фридкин В. М., Желудев И. С., Фотоэлектреты и электрофотографический процесс, М., 1960; Браун В., Диэлектрики, пер. с англ., М., 1961; Физический энциклопедический словарь, т. 5, М., 1966, с. 442; Лущейкин Г. А., Полимерные электреты, М., 1976.

  А. Н. Губкин.

Электрифика'ции се'льского хозя'йства институ'т Всесоюзный научно-исследовательский (ВИЭСХ) ВАСХНИЛ (Москва). Создан в 1931. Отделы (1978): комплексной механизации и электрификации молочных ферм и комплексов; технологических линий производства кормов; электроснабжения и эксплуатации электроустановок; автоматизации свиноводческих, птицеводческих и овцеводческих ферм и комплексов и др.; лаборатории: применения оптического излучения, электрифицированных тепловых процессов и др.; конструкторское бюро. Два филиала (Тамбов, Смоленск), Истринское опытное хозяйство (Московская область). Исследования по вопросам электрификации сельского хозяйства. Институт имеет очную и заочную аспирантуру. Издаёт «Научные труды по электрификации сельского хозяйства», «Научно-технический бюллетень по электрификации сельского хозяйства» и др.

Электрифика'ция [от электричество и ...фикация ], широкое внедрение в народное хозяйство электрической энергии, вырабатываемой централизованно на электростанциях, объединённых линиями электропередачи в энергосистемы . Э. позволяет правильно использовать природные энергетические ресурсы, более эффективно размещать производительные силы, механизировать и автоматизировать производство, увеличивать производительность труда. Начало Э. относится к концу 19 в., когда были созданы электрические генераторы для производства электроэнергии и освоена её передача на значительные расстояние.

  В 1879 в Петербурге построена ТЭС для освещения Литейного моста, несколькими годами позже в Москве — для освещения Лубянского пассажа. Одна из первых ТЭС общего пользования была построена Т. А. Эдисоном в 1882 в Нью-Йорке. В 1913 Россия занимала 8-е место в мире по выработке электроэнергии. Электростанции принадлежали главным образом иностранному капиталу. Крупнейшее акционерное «Общество электрического освещения 1886» контролировалось немецкой фирмой «Сименс и Гальске», строившей ТЭС в Петербурге, Москве, Баку, Лодзи и других городах. Мощность электростанций в России в 1900 составляла 80 Мвт, а в 1913 — 1141 Мвт; они производили 2 млрд. квт ч электроэнергии.

  Э. в СССР. После Октябрьской революции 1917 началось восстановление и реконструкция электроэнергетического хозяйства страны, разрушенного в годы 1-й мировой (1914—18) и Гражданской (1918—20) войн. В декабре 1917—июне 1918 были национализированы крупнейшие электростанции страны. Одновременно началась подготовка к строительству крупных ГЭС и районных ТЭС. В 1920 по инициативе В. И. Ленина был разработан первый план Э. России — план ГОЭЛРО , в основу которого была положена ленинская формула «Коммунизм — это есть Советская власть плюс электрификация всей страны». В 1922 введены в строй Каширская ГРЭС и «Уткина заводь» (ныне 5-я ГРЭС Ленэнерго); в 1924 — Кизеловская ГРЭС на Урале, в 1925 — Горьковская и Шатурская ГРЭС. 8 ноября 1927 состоялась торжественная закладка Днепровской ГЭС. К 1931 основные задания плана ГОЭЛРО по наращиванию мощности районных электростанций и по производству электроэнергии были выполнены. В годы предвоенных пятилеток (1929—40) созданы крупные энергосистемы на территории Украины, Белоруссии, Северо-Запада и др. В начале Великой Отечественной войны 1941—45 оборудование многих электростанций было эвакуировано в тыловые районы, где в рекордные сроки вводились в эксплуатацию новые энергетические мощности. За 1942—44 введено 3,4 Гвт, главным образом на Урале, в Сибири, Казахстане и Средней Азии. За годы войны разрушена 61 крупная электростанция общей мощностью около 5 Гвт, вывезено в Германию 14 тыс. котлов, 1,4 тыс. турбин и свыше 11 тыс. электродвигателей.

  В послевоенные годы Э. страны развивалась быстрыми темпами. К 1947 СССР вышел на 2-е место в мире (после США) по производству электроэнергии, а в 1975 производил электроэнергии больше, чем ФРГ, Великобритания, Франция, Италия, Швеция и Австрия вместе взятые. Увеличился среднегодовой прирост производства электроэнергии. Если в 1966—70 он составлял в среднем за год 46,9 млрд. квт ·ч, то в 1971—77 — 58,4 млрд. квт ·ч. Установленная мощность электростанций выросла за 1966—77 почти в 2 раза, а доля СССР в мировом производстве электроэнергии в 1977 увеличилась до 16% против 9,2% в 1950. Данные о динамике производства электроэнергии в СССР приведены в табл. 1.

Табл. 1. — Производство электроэнергии и мощность электростанций СССР

  Основу Э. составляют тепловые электростанции (ТЭС), производящие свыше 80% всей электроэнергии (см. Теплоэнергетика , Теплоэлектроцентраль ) Для ТЭС характерна высокая степень концентрации генерирующих мощностей. Крупнейшие ГРЭС в стране — Запорожская и Углегорская мощностью 3,6 Гвт каждая. В 1977 эксплуатировалось 51 ТЭС мощностью свыше 1 Гвт каждая, в работе было 137 энергоблоков мощностью по 300 Мвт, головные энергоблоки по 800 Мвт на Славянской, Запорожской и Углегорской ГРЭС, сооружался блок мощностью 1200 Мвт на Костромской ГРЭС.

  Развитие гидроэнергетики шло по пути комплексного использования водных ресурсов для нужд электроснабжения, орошения, водного транспорта, водоснабжения и рыбоводства. Общая мощность ГЭС (см. Гидроэлектрическая станция ) составила в 1977 45,2 Гвт, а выработка гидроэлектроэнергии — 147 млрд. квт ·ч (13% общей выработки в стране). Крупнейшая электростанция в мире Красноярская ГЭС им. 50-летия СССР в 1973 достигла мощности 6 Гвт (12 гидроагрегатов по 500 Мвт каждый). В 1977 работало 20 ГЭС мощностью свыше 500 Мвт каждая, составляющие около ¹ /₃ всех мощностей ГЭС. Освоено строительство ГЭС в условиях вечной мерзлоты. Введены в строй Усть-Хантайская ГЭС в Таймырском национальном округе, Вилюйская ГЭС в Якутской АССР. К середине 70-х гг. в основном закончено сооружение Волжского и Днепровского каскадов ГЭС, строится крупнейший в стране Ангаро-Енисейский каскад, обеспечивающий около половины выработки электроэнергии ГЭС страны. Введены в эксплуатацию гидроаккумулирующая электростанция — Киевская ГАЭС мощностью 225 Мвт и первая опытная Кислогубская приливная электростанция (ПЭС).

  После пуска в 1954 первой атомной электростанции (АЭС) в Обнинске ядерная энергетика превратилась в одно из наиболее перспективных направлений Э. В 1975 все АЭС произвели 22 млрд. квт (ч электроэнергии (свыше 2% общей выработки). Крупнейшая в СССР в 1977 — Ленинградская АЭС, на которой установлены два многоканальных уран-графитовых реактора мощностью 1 Гвт каждый. В 1976 введён в действие первый реактор такого же типа на Курской АЭС, в 1977 — на Чернобыльской АЭС, работают реакторы водо-водяного типа мощностью 440 Мвт на Нововоронежской, Кольской и Армянской АЭС. В 1973 был пущен реактор на быстрых нейтронах мощностью 350 Мвт на Шевченковской АЭС, которая, кроме производства электроэнергии, осуществляет также опреснение морской воды. Введена в строй теплофикационная Билибинская АЭС в Магаданской области. Строится (1977) ряд крупных АЭС с реакторами мощностью 1 Гвт (Калининская, Смоленская, Южно-Украинская, Ровенская и др.).

  Большое значение для развития Э. имело начавшееся в 1942 создание объединённых энергосистем (ОЭС). Соединение энергосистем Центра, Урала и Среднего Поволжья положило начало формированию Единой энергосистемы Европейской части СССР (ЕЕЭС СССР). С подключением к ней ОЭС Юга, Северо-Запада, Закавказья и Северного Кавказа, Северного Казахстана, Кольской, Омской энергосистем началось формирование Единой электроэнергетической системы СССР (ЕЭС). В 1977 в ЕЭС входило более 900 электростанций, которые производили 867 млрд. квт ·ч электроэнергии (75,4% общей выработки СССР). Помимо ЕЭС, действуют объединённые энергосистемы (мощность в 1977): Сибири (30,1 Гвт ) и Средней Азии (16,1 Гвт ). Централизованное энергоснабжение через все ОЭС составляло в 1977 93,5%.

  Структура потребления электроэнергии в СССР в 1965—77 характеризуется данными табл. 2.

Табл. 2. — Баланс электроэнергии в народном хозяйстве СССР, млрд. квт×ч

  Основные потребители электроэнергии в промышленности — машиностроение и металлообработка, топливная, химическая и нефтехимическая отрасли, чёрная и цветная металлургия. Почти ³ /₄ всей потребляемой промышленностью электроэнергии расходуется в электродвигателях и осветительных приборах. Э. промышленности позволила создать новые отрасли, основанные на технологическом использовании электроэнергии (производство алюминия, ферросплавов, качественных сталей, цветных металлов и различных электрохимических производств, а также электросварку). Электровооружённость труда в промышленности в 1976 превысила уровень 1950 более чем в 4 раза.

  Резкое увеличение в 1966—77 протяжённости газо-, нефте- и нефтепродуктопроводов (более чем в 2 раза) привело к росту потребления электроэнергии в этом виде транспорта: с 5,6 млрд. квт ·ч до 21,5 млрд. квт ·ч. Развитие всех видов городского транспорта за тот же период (трамвай, троллейбусы и метрополитен) увеличило расход электроэнергии на эти нужды с 3,9 млрд. квт ·ч до 7,5 млрд. квт ·ч. Значительно возросла техническая оснащённость городского электрифицированного транспорта. Получила дальнейшее развитие электрификация железных дорог .

  Э. сельского хозяйства — одно из важнейших условий его развития на индустриальной основе. Электроснабжение колхозов и совхозов от государственных энергосистем позволяет демонтировать мелкие неэкономичные сельские электростанции. Если в 1956 энергосистемы давали сельскому хозяйству свыше 30% электроэнергии, то в 1976 — свыше 90%. Резко возросла протяжённость сельских воздушных электросетей (в 1965 — 1,9 млн. км, в 1970 — 2,7 млн. км и в 1975 — 3,1 млн. км ). В 1975 суммарная мощность электродвигателей в сельском хозяйстве составила 45 Гвт. Э. сельского хозяйства охватывает процессы обработки земли, с.-х. продукции и механизацию трудоёмких работ в животноводстве и птицеводстве, в ремонтных мастерских и подсобных предприятиях. Электродойка коров в колхозах и совхозах в 1976 составила 84% (в % ко всему поголовью скота), электрострижка овец — 89% ; подача воды электроагрегатами производилась на 80% ферм крупного рогатого скота и 92% свиноводческих ферм и т. д. Электроэнергия применяется также в тепловых процессах (инкубаторные установки, облучение молодняка, обогрев теплиц, животноводческих и птицеводческих ферм, электрохолодильные установки и т. п.). Электровооружённость труда в сельском хозяйстве за 1971—76 увеличилась более чем в 2 раза и достигла 1962 квт ·ч на одного работника в год.

  Э. в зарубежных социалистических странах. Удельный вес производства электроэнергии социалистическими странами (включая СССР) в мировом производстве электроэнергии составлял в 1977 24,3% (в 1950 — 15% ). Данные о производстве электроэнергии в социалистических странах приведены в табл. 3.

Табл. 3. — Производство электроэнергии в зарубежных социалистических странах, млрд. квт ·ч

  * Данные за 1976. ** Оценка.

  Основу энергоснабжения в социалистических странах составляют ТЭС, производящие 80—99% электроэнергии (за исключением Югославии, КНР и КНДР). Топливом служат главным образом каменные и бурые угли [кроме Румынии, где основное топливо (свыше 50% ) — природный газ]. Крупнейшая ГЭС — Железные Ворота (Джердан) на р. Дунай (на границе Югославии и Румынии) мощностью 2100 Мвт. В ряде стран начала развиваться ядерная энергетика: введены в действие АЭС в ГДР, НРБ, ЧССР, строятся АЭС в ВНР, Югославии и др. Наиболее протяжёнными линиями электропередачи напряжением в 110 кв и выше располагают (в тыс. км ). ПНР — 29,7, ГДР — 22,5, Румыния — 17,3, Чехословакия — 14,6. Энергетические системы европейских стран — членов СЭВ связаны между собой и входят в объединённую энергосистему «Мир». В 1962 для организации параллельной работы энергосистем европейских стран — членов СЭВ в Праге создано Центральное диспетчерское управление (см. также Энергетические объединения ).

  Э. в капиталистических странах. Наиболее высокий уровень Э. достигнут в промышленно развитых странах Европы, в США, Канаде и Японии (см. табл. 4). В 60-х гг. 20 в. начаты работы по Э. ряда стран Африки, Азии и Латинской Америки.

Табл. 4. — Производство электроэнергии в развитых капиталистических странах мира, млрд. квт×ч

  ТЭС составляют основу Э. во всех капиталистических странах, кроме небольшого числа государств, обладающих значительными водными ресурсами (Австрия, Норвегия, Швеция, Канада). Крупнейшие ГЭС капиталистических стран (1976) — Черчилл-Фолс (Канада) мощностью 5225 Мвт, Гренд-Кули (США) мощностью 3450 Мвт, Джон-Дей (США) мощностью 2700 Мвт, Асуанская (Египет) мощностью 2100 Мвт. Для покрытия пиковых нагрузок сооружаются ГАЭС, общая мощность которых в 1974 составила 34 Гвт. Крупнейшая ГАЭС мощностью 1820 Мвт находится в Ладингтоне, США. Быстрыми темпами развивается ядерная энергетика. В 1976 АЭС эксплуатировались и строились в 34 странах. Мощность крупнейшей АЭС — Браунс-Ферри, США,—3,29 Гвт. К середине 70-х гг. созданы межгосударственные энергосистемы: Восточные штаты США и Канада — общая мощность 40 Гвт, Европейский союз по координации производства и распределения энергии (Австрия, Бельгия, Италия, Люксембург, Нидерланды, Франция, ФРГ, Швейцария) — общая мощность 200 Гвт и Скандинавский комитет по энергоснабжению «Нордаль» (Дания, Исландия, Норвегия, Швеция и Финляндия) — общая мощность 50 Гвт. Находятся в эксплуатации линии электропередачи напряжением 735—765 кв переменного тока в США и Канаде и 800 кв постоянного тока в США. В европейских странах применяется напряжение от 110 до 380—400 кв. Сооружена кабельная линия напряжением 200 кв, соединяющая Великобританию с Францией через пролив Ла-Манш.

  Нехватка собственных энергоресурсов заставляет промышленно развитые капиталистические страны ввозить топливо из нефтедобывающих стран. Резкое повышение цен на нефть в 1973 обострило проблему Э. капиталистических стран (см. Энергетический кризис ).

  Лит.: Ленин В. И., Об электрификации. [Сборник], сост. В. Стеклов, Л. Фотиева, 2 изд., М., 1964; Кржижановский Г. М., Соч., т. 1 — Электроэнергетика, М. — Л., 1933; Кржижановский Г. М., Стеклов В. Ю., Ленинский план электрификации в действии, М., 1956; Непорожний П. С., Электрификация и энергетическое строительство, М. — Л., 1961; Жимерин Д. Г., История электрификации СССР, М, — Л., 1962; Флаксерман Ю. Н., Развитие теплоэнергетики СССР, М. — Л., 1966; Электроэнергетика мира в цифрах. (Экономико-статистический справочник), М., 1969; Электрификация СССР, под ред. П. С. Непорожнего, М., 1970; Стеклов В. Ю., Развитие электроэнергетического хозяйства СССР, 3 изд., М., 1970; Энергетика СССР в 1971—1975 гг., М., 1972; Развитие электроэнергетики союзных республик, под ред. А. С. Непорожнего, М., 1972; Энергетика СССР в 1976—1980 гг., М., 1977.

  В. Ю. Стеклов.

Электрифика'ция желе'зных доро'г, перевод железных дорог на электрическую тягу и создание новых электрифицированных ж. д. На электрифицированных ж. д. тяговые электродвигатели электровозов получают энергию от контактной сети , подключенной к тяговой подстанции; одновременно осуществляется электроснабжение районов, прилегающих к ж. д., промышленных и с.-х. предприятий (в 1975, например, нетранспортным потребителям передано 26 млрд. квт ·ч при общем потреблении ж.-д. транспортом 48,9 млрд. квт ·ч ). Э. ж. д. повышает пропускную и провозную способности, надёжность работы, сокращает эксплуатационные расходы, позволяет сделать ж.-д. транспорт более комфортабельным. На электрифицированных ж. д. имеется возможность возврата части электрической энергии в контактную сеть при движении поезда на спусках и при торможении (см. рекуперативное торможение ). Кроме того, для выработки электроэнергии на ТЭЦ обычно используют низкосортное топливо, которое нельзя применять в тепловозах . Электрическая тяга (практически) была впервые применена в 1895 на магистральном участке ж. д. Балтимор — Огайо в США. Во многих странах Э. ж. д. уделяется большое внимание. Например, в Швейцарии электрифицировано почти 100% ж. д. (около 3000 км ), в Швеции — свыше 60% (более 7500 км ), в Италии — около 50% (более 8000 км ).

  Э. ж. д. России началась после Великой Октябрьской социалистической революции как часть плана ГОЭЛРО. В 1926 сдан в эксплуатацию 1-й электрифицированный пригородный участок Баку — Сабунчи— Сураханы; в 1929 — участок Москва — Мытищи Северной ж. д.; в 1932 — участок Хашури—Зестафони Закавказской ж. д. Всего к 1941 на электрическую тягу переведено 1865 км ж. д. В 1946—55 осуществлен переход от электрификации отдельных участков к электрификации целых ж.-д. направлений. В 1956 ЦК КПСС и Совет Министров СССР приняли Генеральный план Э. ж. д., по которому главнейшие магистральные направления ж. д. подлежали переводу на электрическую тягу. В 1958—65 длина электрифицированных ж.-д. линий возросла с 9,5 до 24,9 тыс. км. На электрическую тягу были переведены крупнейшие ж.-д. направления: Москва— Иркутск (свыше 5 тыс. км ), Москва—Горький—Свердловск (около 2 тыс. км ) и др., а также пригородные участки крупных городов и промышленных центров.

  В контактной сети электрифицированных ж. д. в СССР используется постоянный электрический ток напряжением 3 кв или переменный однофазный ток промышленной частоты напряжением 25 кв. При питании переменным током (хотя это и усложняет конструкцию электровоза) значительно упрощаются устройства энергоснабжения электрических железных дорог; повышенное напряжение в контактной сети позволяет увеличить расстояние между тяговыми подстанциями при тех же потерях до 50 км (20—25 км при постоянном токе); стоимость строительства контактной сети снижается в среднем на 7%, расход меди на её сооружение — в 2,5 раза. На электрической тяге осуществляется более 50% всех грузовых перевозок, удельный вес пригородных пассажирских перевозок электропоездами возрос до 77%. По протяжённости электрифицированных ж. д. и темпам электрификации СССР занимает 1-е место в мире. На начало 1978 электрифицировано 40,5 тыс. км ж. д., из них 25 тыс. км используют постоянный ток. См. также Железнодорожный транспорт , Транспортное строительство .

  Лит.: Ленин В. И., Об электрификации, 2 изд., М., 1964; План электрификации РСФСР, 2 изд., М., 1955; Дмитриев В. А., Народнохозяйственная эффективность электрификации железных дорог и применения тепловозной тяги, М., 1976.

  И. П. Исаев.

Электри'ческая ёмкость, характеристика проводника, количественная мера его способности удерживать электрический заряд. В электростатическом поле все точки проводника имеют один и тот же потенциал j. Потенциал j (отсчитываемый от нулевого уровня на бесконечности) пропорционален заряду q проводника (т. е. отношение q к (р не зависит от q ). Это позволяет ввести понятие Э. ё. (С) уединённого проводника, которая равна отношению заряда проводника к потенциалу: С = q/ j). Т. о., чем больше Э. ё., тем больший заряд может накопить проводник при данном ф. Э. ё. определяется геометрическими размерами проводника, его формой и электрическими свойствами окружающей среды (её диэлектрической проницаемостью ) и не зависит от материала проводника. В частности, Э. ё. проводящего шара в вакууме в системе СГСЕ равна его радиусу. Наличие вблизи проводника других тел изменяет его Э. ё., т. к. потенциал проводника зависит и от электрических полей, создаваемых наведёнными в окружающих телах зарядами вследствие явления индукции электростатической .

  В СГС системе единиц Э. ё. измеряется в сантиметрах, а в Международной системе единиц (СИ) — в фарадах: 1 ф = 9×10¹¹ см.

  Понятие Э. ё. относится не только к одному проводнику, но и к системе проводников, в частности к системе двух проводников, разделённых тонким слоем диэлектрика, — конденсатору электрическому . Э. ё. конденсатора (взаимная ёмкость его обкладок): С = q/ (j₁ — j₂ ), где q — заряд одной из обкладок (заряд второй обкладки равен — q ), а j₁ — j₂ — разность потенциалов между обкладками. Э. ё. конденсатора практически не зависит от наличия окружающих тел и может достигать очень большой величины при малых геометрических размерах конденсаторов.

  Лит.: Тамм И. Е., Основы теории электричества, 9 изд., М., 1976, гл. 1; Калашников С. Г., Электричество, 3 изд., М., 1970 (Общий курс физики, т. 2), гл. 4.

  Г. Я. Мякишев.

«Электри'ческая и теплово'зная тя'га», ежемесячный производственно-технический журнал, орган министерства путей сообщения СССР. Основан в 1956 в Москве. Рассчитан на машинистов локомотивов и их помощников, ремонтников, инженерно-технических работников ж.-д. транспорта и метрополитена. Освещает передовой опыт эксплуатации и ремонта локомотивов, электро- и дизельпоездов, тяговых подстанций и контактных сетей, вопросы внедрения новой техники, безопасности движения поездов. Тираж (1978) 133 тыс. экз.

Электри'ческая и'скра, то же, что искровой разряд .

Электри'ческая ла'мпа, источник света , в котором происходит преобразование электрической энергии в световую. Наиболее распространёнными Э. л. являются лампы накаливания и газоразрядные лампы (см. Газоразрядные источники света ).

Электри'ческая маши'на, служит для преобразования механической энергии в электрическую и электрической в механическую, а также электрической энергии в электрическую же, отличающуюся по напряжению, роду тока, частоте и другим параметрам. Действие Э. м. основано на использовании явления электромагнитной индукции и законов, определяющих взаимодействие электрических токов и магнитных полей.

  Для преобразования механической энергии в электрическую служат генераторы электромашинные , электрической энергии в механическую — двигатели электрические . Каждая из этих машин (в соответствии с Ленца правилом ) энергетически обратима, т. е. может работать как в генераторном, так и в двигательном режиме; однако выпускаемые промышленностью Э. м. обычно предназначены для выполнения определённой работы (см. также Переменного тока машина , Постоянного тока машина , Асинхронная электрическая машина , Синхронная машина , Коллекторная машина ).

  Преобразования рода тока, частоты, числа фаз, напряжения осуществляют электромашинными преобразователями (см. Преобразовательная техника ), электромашинными усилителями , трансформаторами электрическими .

  К Э. м. относят также машины специального назначения, например тахогенератор , тяговый электродвигатель .

  Лит.: Костенко М. П., Пиотровский Л. М., Электрические машины, 3 изд., ч. 2, Л., 1973; Вольдек А. И., Электрические машины, 2 изд., Л., 1974.

  М. Д. Находкин.

Электри'ческая мо'щность, физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии.

  В электрических цепях постоянного тока Э. м. Р = UI, где U — напряжение в в, I — ток в а. При переменном токе произведение мгновенных значений напряжения и и тока i представляет собой мгновенную мощность: р = ui, т. е. мощность в данный момент времени, которая является переменной величиной. Среднее за период Т значение мгновенной Э. м. называется активной мощностью : . В цепях однофазного синусоидального тока Р = UI cosj, где U и I — действующие значения напряжения и тока, j — угол сдвига фаз между ними. Активная Э. м. характеризует скорость необратимого превращения электрической энергии в другие виды энергии (тепловую, световую и т. п.). Э. м., характеризующая скорость передачи энергии от источника тока к приёмнику и обратно, называется реактивной мощностью . Q = UI ×sinj. Величина, равная произведению действующих значений периодического электрического тока в цепи, называется полной мощностью и связана с активной и реактивной Э. м. соотношением: S ² = P ² + Q ² . Для цепей несинусоидального тока Э. м. равна сумме соответствующих средних мощностей отдельных гармоник:

; ;

  Для трёхфазных цепей Э. м. определяется как сумма мощностей отдельных фаз. При симметричной нагрузке:

; ;

где U _p , I _p — линейные напряжение и ток; j_ф — угол сдвига фаз между фазными напряжением и током.

  П. В. Ермуратский.

Электри'ческая нагру'зка, мощность, фактически отдаваемая источником энергии её потребителю (приёмнику). При малых изменениях напряжения Э. н. характеризуется величиной тока. Э. н. называют часто также сами приёмники энергии (двигатели, осветит. приборы и др.). В электрических цепях постоянного тока Э. н. бывает только активной, в цепях переменного тока — активной и реактивной. Активная Э. н. выражается энергией, расходуемой на механическую работу, тепло и т. п. (например, в нагревательных и осветительных приборах). Реактивная Э. н. отражает обмен энергией между источником и приёмником (например, между электрической сетью и первичной обмоткой трансформатора, работающего вхолостую).

Электри'ческая печь, плавильная или нагревательная печь, в которой используется тепловой эффект электрических явлений. По способу преобразования электрической энергии в тепловую различают следующие типы Э. п.: дуговые печи , индукционные печи , электрические печи сопротивления , электроннолучевые печи ; установки диэлектрического нагрева . По области применения различают Э. п. промышленные, лабораторные, коммунально-бытового назначения. Важные характеристики Э. п. — рабочая среда (воздух, агрессивная среда, инертная атмосфера и др.), род или частота тока, конструктивное исполнение. Э. п. выполняет технологические, теплотехнические и электротехнические функции. Поэтому существует понятие электропечной установки, в состав которой входят собственно Э. п., силовое электрооборудование (электропечной трансформатор, выпрямитель, генератор повышенной частоты, ламповый генератор и т. п.), вспомогательное электрооборудование (дроссель, балластное сопротивление, конденсатор, анодный выпрямитель и т. п.), коммутационная аппаратура (выключатель, разъединитель и т. п.), контрольно-измерительные приборы, пирометрическая аппаратура, система автоматического регулирования. Все составляющие электропечной установки, кроме Э. п., сосредоточены на печной подстанции. Размеры установки характеризуются ёмкостью (массой материалов или изделий) или линейным размером рабочего пространства Э. п. и мощностью силового электрооборудования.

  Лит.: Электротермическое оборудование. Справочник, М., 1967; Егоров А. В., Моржин А. Ф., Электрические печи, М., 1975; Фарнасов Г. А., Рабинович В. Л., Егоров А. В., Электрооборудование и элементы автоматизации электроплавильных установок. Справочник, М., 1976.

  А. В. Егоров, А. Ф. Моржин.

Электри'ческая печь сопротивле'ния, электрическая печь , в которой тепло выделяется в результате прохождения тока через проводники с активным сопротивлением. Э. п. с. широко применяются при термической обработке, для нагрева перед обработкой давлением, для сушки и плавления материалов. Распространение Э. п. с. определяется их достоинствами: возможностью получения в печной камере любых температур до 3000°С; возможностью весьма равномерного нагрева изделий путём соответствующего размещения нагревателей по стенкам печной камеры или применением принудительной циркуляции печной атмосферы; лёгкостью автоматического управления мощностью, а следовательно, и температурным режимом печи; удобством механизации и автоматизации печей, что облегчает работу персонала и включение печей в автоматические линии; хорошей герметизацией и проведением нагрева в вакууме, защитной (от окисления) газовой среде или специальной атмосфере для химико-термической обработки (цементация, азотирование); компактностью и пр.

  Большая часть Э. п. с. — косвенного действия; в них электрическая энергия превращается в тепловую при протекании тока через нагревательные элементы и передаётся нагреваемым изделиям излучением, конвекцией либо теплопроводностью. Печь состоит из рабочей камеры, образованной футеровкой из слоя огнеупорного кирпича, несущего на себе изделия и нагреватели и изолированного от металлического кожуха теплоизоляционным слоем (рис. 1 ). Работающие в камере печи детали и механизмы, а также нагревательные элементы выполняются из жаропрочных и жароупорных сталей и других жароупорных материалов. Для нагрева больших партий одинаковых деталей применяют печи непрерывного действия (методические), в которых изделия непрерывно перемещаются от одного торца к другому. Производительность таких печей больше, нагрев изделий более однороден, расход энергии меньше; как правило, они в высокой степени механизированы. В Э. п. с. с рабочими температурами до 700° С (как периодического действия, так и в методических) широко используется принудительная циркуляция газов с помощью вентиляторов, встраиваемых в печь или вынесенных из печи вместе с нагревателями в электрокалориферы. Э. п. с. косвенного действия для расплавления легкоплавких металлов (свинец, баббит, алюминиевые и магниевые сплавы) конструируются либо в виде печей с металлическим тиглем и наружным обогревом, либо в виде отражательных печей с ванной и расположенными над ней в своде нагревателями. К лабораторным Э. п. с. относятся небольшие трубчатые, муфельные и камерные печи, а также термостаты и сушильные шкафы.

  В печах прямого действия изделие (пруток, труба) непосредственно нагревается протекающим через него током (рис. 2 ), что позволяет сосредоточить в нём большую мощность и обеспечить очень быстрый нагрев (секунды, доли минуты).

  Почти все промышленные и лабораторные печи снабжаются автоматическим регулированием температурного режима.

  Лит.: Свенчанский А. Д., Электрические промышленные печи, 2 изд., ч. 1., М., 1975.

  А. Д. Свенчанский.

Рис.2. Схема устройства печи сопротивления прямого действия: 1 - нагреваемое изделие; 2 - понизительный трансформатор; 3, 4 - контакты.

Рис. 1. Схема устройства камерной печи сопротивления периодического действия: 1 - нагревательные элементы; 2 - огнеупорная часть кладки; 3 - теплоизоляция; 4 - жароупорная подовая плита.

Электри'ческая постоя'нная (по старой терминологии — диэлектрическая проницаемость вакуума), коэффициент пропорциональности e₀ в Кулона законе , определяющем силу взаимодействия двух покоящихся точечных электрических зарядов. В Международной системе единиц (СИ)  ф/м = (8.85418782 ± 0,00000007) ф/м. В СГС системе единиц (гауссовой) e₀ принимают равной единице (безразмерной). В отличие от диэлектрической проницаемости e (зависящей от типа вещества, температуры, давления и других параметров) e₀ зависит только от выбора системы единиц.

Электри'ческая про'чность, напряжённость однородного электрического поля, при которой наступает пробой диэлектриков . При определении Э. п. для исключения теплового пробоя измерения производятся, как правило, в импульсном режиме, но импульсы напряжения должны быть достаточно длительными, чтобы процессы, приводящие к Э. п., протекали без перенапряжений. Такими процессами являются ударная ионизация либо туннельное просачивание, либо то и другое.

  При напряжениях выше Э. п. диэлектрик становится проводником (когда напряжённость электрического поля Е достигает пробивной Е_пр , электропроводность скачкообразно возрастает). Переход в проводящее состояние часто приводит к разрушению материала из-за перегрева. Э. п. обладают все газы, в том числе пары металлов, твёрдые и жидкие диэлектрики. У слюды, кварца и других хороших диэлектриков Э. п. достигает 10⁶ —10⁷ в/см; в тщательно очищенных и обезгаженных жидких диэлектриках Э. п. также достигает 10⁶ в/см; в газах Э. п. зависит от давления и других условий и составляет для воздуха при нормальных условиях и толщине слоя порядка 1 см около 3×10⁴ в/см; у полупроводников (Ge, Si) Э. п. порядка 10⁵ в/см, однако при очень низких температурах, когда пробой вызывается ударной ионизацией примесей, Э. п. в Ge порядка 5 в/см.

Электри'ческая разве'дка, электроразведка, группа методов разведочной геофизики, основана на изучении естественных или искусственно возбуждаемых электрических и электромагнитных полей в земной коре. Физическая основа Э. р. — различие горных пород и руд по их удельному электрическому сопротивлению, диэлектрической проницаемости, магнитной восприимчивости и другим свойствам.

  Впервые Э. р. для поисков полезных ископаемых применили в конце 19 в. К. Барус (США) и Е. И. Рагозин (Россия). В 1912 К. Шлюмберже (Франция) разработал и практически использовал методы, основанный на исследовании постоянных электрических полей. В 1919—22 К. Лундберг и Х. Зундберг (Швеция) положили начало методам Э. р., изучающим переменные электромагнитные поля. Первые электроразведочные работы в СССР выполнил в 1924 А. А. Петровский. При этом изучались естественные электрические поля, возникающие в результате электрохимических процессов, происходящих на контакте руды с вмещающими породами.

  По характеру исследуемых электромагнитных полей методы Э. р. делятся на несколько групп.

  Методы кажущегося сопротивления. Основаны на изучении постоянных электрических полей, создаваемых в земной коре двумя заземлёнными проводниками (заземлениями), подключенными к полюсам источника постоянного тока. Электрическое поле исследуется при помощи измерительной цепи, состоящей из двух заземлений и прибора для измерения разности потенциалов между этими заземлениями. Результаты измерений выражаются в виде т. н. кажущегося сопротивления, изменение которого даёт представление о геологическом строении исследуемой площади.

  Методы электрохимической поляризации. Этими методами изучают электрические поля, возникающие вокруг рудных залежей, минерализованных зон и других геологических объектов вследствие их электрической поляризации. Причиной поляризации могут быть естественные электрохимические процессы, в которых участвует рудное тело (окисление, восстановление и др.), либо электрохимические процессы, искусственно вызванные пропускаемым током. По распределению потенциалов этого поля определяют наличие поляризующихся объектов и их положение. Основная область применения — поиски рудных месторождений.

  Методы магнитотеллурического поля. С помощью этих методов исследуется переменная составляющая естественного электромагнитного поля Земли. Глубина проникновения магнитотеллурического поля в землю благодаря скин-эффекту зависит от его частоты, поэтому поведение низких частот поля (сотые и тысячные доли гц ) отражает строение земной коры на глубинах в несколько км, а более высоких частот (десятки и сотни гц ) — на глубинах в несколько десятков м. Исследование зависимости измеренных электрических и магнитных компонент поля от его частоты позволяет изучать геологическое строение исследуемой территории.

  Методы электромагнитного зондирования позволяют изучать геологический разрез в вертикальном направлении. Измерения проводятся в одной и той же точке профиля при изменении расстояния между электродами (дистанционное зондирование) или изменении частот электромагнитного поля (частотное зондирование). Электромагнитные зондирования применяются главным образом для изучения полого залегающих геологических структур (в т. ч. благоприятных для скопления нефти и газа). Индуктивные (или электромагнитные) методы. При работе этими методами поле возбуждается индуктивным способом (незаземлёнными контурами с переменным током). См. Электромагнитная разведка . Радиоволновые методы основаны на изучении поглощения радиоволн при их распространении в горных породах. Основной радиоволновой метод — радиоволновое просвечивание, при котором в одной из скважин или горных выработок помещается радиопередатчик, а в соседних измеряется напряжённость электромагнитного поля. Хорошо проводящие рудные залежи, находящиеся в пространстве между скважинами или выработками, поглощают большей частью электромагнитного поля и создают в области измерений радиотень. По её положению и размерам устанавливают наличие рудных тел и их контуров. Изучение геологического строения приповерхностных частей геологического разреза (до глубин 20—30 м ) основано на использовании полей радиовещательной станций, распространяющихся вдоль поверхности земли и индуцирующих в проводящих объектах вторичные токи.

  По характеру решаемых геологических задач выделяют рудную, структурную и инженерно-геологическую Э. р. Специфическая область применения — археология, гляциология и др. Существуют наземные, воздушные, скважинно-рудничные и морские модификации Э. р.

  Электроразведочная аппаратура состоит из источников тока, источников электромагнитного поля и измерительных устройств. Источники тока — батареи сухих элементов, генераторы и аккумуляторы; источники поля — заземлённые на концах линии или незаземлённые контуры, питаемые постоянным или переменным током. Измерительные устройства состоят из входного преобразователя (датчика поля), системы промежуточных преобразователей сигнала, преобразовывающей сигнал для его регистрации и фильтрующей помехи, и выходного устройства, обеспечивающего измерение сигнала. Электроразведочная аппаратура, предназначенная для изучения геологического разреза на глубине, не превышающей 1—2 км, изготавливается в виде лёгких переносимых комплектов. Для изучения больших глубин применяются электроразведочные станции .

  При первичной обработке результатов полевых наблюдений вычисляют кажущиеся сопротивления, потенциалы постоянных полей и др.; представляют их в виде графиков, карт, таблиц. В процессе дальнейшей геологической интерпретации проводится сравнение наблюдаемого поля с результатами теоретически рассчитанных моделей геологического разреза, используются сведения об электромагнитных свойствах пород, результаты работ другими методами.

  Применение Э. р. позволяет удешевить и ускорить геологические исследования за счёт сокращения объёма дорогостоящих горно-проходческих и буровых работ. Развитие Э. р. связано с разработкой новых методов, увеличением исследуемой глубины земной коры и повышением степени надёжности получаемых результатов.

  Лит: Заборовский А. И., Электроразведка, М., 1963; Якубовский Ю. В., Электроразведка, М., 1973; Якубовский Ю. В., Ляхов Л. Л., Электроразведка, 3 изд., М., 1974.

  Ю. В. Якубовский.

Электри'ческая сепара'ция, разделение сыпучих тонкозернистых или измельченных полезных ископаемых и материалов (абразивы, промышленные отходы: и т. п.) в электрическом поле сепаратора . При Э. с. частицы в зависимости от электрических свойств, химического состава, размеров, плотности и т. п. получают различные электрические заряды и рассортировываются в бункера.

  Методы Э. с.: электростатические (использующие различия в электропроводности, электризации трением, диэлектрической проницаемости, пироэлектрический эффект), коронные, трибоадгезионные, флюидизационно-электростатические и комбинированные (например, коронно-электростатические). При разделении по электропроводности хорошо проводящие частицы, соприкасаясь с электродом, получают одноимённый заряд и отталкиваются от электрода, а остальные практически не заряжаются. При трибоэлектростатических методах частицы заряжаются при распылении, ударе и трении о поверхность аппарата; разнородные частицы заряжаются одинаково по величине, но различно по знаку. При пироэлектрической сепарации нагретые смеси охлаждаются, соприкасаясь с холодным барабаном (электрод). Одни компоненты смеси поляризуются, а другие остаются незаряженными. Метод диэлектрической сепарации минеральных смесей основан на различии в траекториях частиц с различной диэлектрической проницаемостью в неоднородном электрическом поле. При коронной сепарации коронный разряд создается в воздухе между электродом в виде острия и заземлённым электродом (барабанном). Проводящие частицы отдают свои заряд заземлённому электроду. Трибоадгезионная сепарация основана на использовании явлений поляризации трением и адгезии (прилипания); исходные материалы разделяются на барабанных сепараторах в основном по размеру частиц и их химическому составу. При флюидизационно-электростатической сепарации в псевдосжиженном (кипящем) слое частицы заряжаются во время трения друг о друга и о стенки аппарата и разделяются при прохождении через электростатические поля, образованные сетчатыми электродами.

  В СССР и за рубежом (США, Канада, Швеция и др.) получили распространение электростатические, коронные и трибоадгезионные методы Э. с. На электростатических сепараторах обогащаются материалы крупностью 1,2 (1,5)—0,05 мм, на коронных—до 8 мм (можно выделять фракции 50—0 мкм ), на трибоадгезионных классифицируются в любом диапазоне материалы до 5 мм (можно выделять фракции 20—0 мкм ), на флюидизационно-электростатических — в любом диапазоне порошки 100—0 мкм.

  Извлечение полезного компонента около 92—98%, содержание его в концентрате 95—97%. Расход электроэнергии на процесс около 0,1 (квт ·ч )/т.

  Первые попытки использовать электрическое поле для Э. с. известны с конца 19 в.; в 1901 изобретён электрический сепаратор (США), в 1936 — коронный, в 1952 — трибоадгезионный, в 1961 — диэлектрический (непрерывнодействующий), в 1967 — флюидизационно-электростатический (все в СССР). Серийно электросепараторы изготавливают в СССР с 1971.

  Лит.: Олофинский Н. Ф., Новикова В. А., Трибоадгезионная сепарация, М., 1974; Волкова 3. В., Жусь Г. В., Кузьмин Д. В., Диэлектрическая сепарация различных поликонцентратов и материалов, М., 1975; Олофинский Н. Ф., Электрические методы обогащения, 4 изд., М., 1977; Ревнивцев В. И., Олофинский Н. Ф., Состояние и перспективы развития электросепарации полезных ископаемых и материалов, М., 1977 (Всемирный электротехнический конгресс. Москва. 1977. Секция 4Б. Доклад 58).

  Н. Ф. Олофинский.

Электри'ческая сеть, совокупность устройств, служащих для передачи и распределения электроэнергии от ее источников к электроприёмникам. Э. с. общего назначения, по которым передается и распределяется около 98% всей вырабатываемой электроэнергии, объединяют электростанции и потребителей электроэнергии в электрические системы, а также системы между собой посредством воздушных и кабельных линий электропередачи (ЛЭП). Э. с. обеспечивают надёжное централизованное электроснабжение территориально рассредоточенных потребителей при требуемом качестве электроэнергии и высоких экономических показателях. Существуют также Э. с., не связанные с линиями электропередачи, автономные сети (самолётные, судовые, автомобильные и др.).

  Э. с. можно классифицировать по ряду признаков. Так, по назначению различают: питающие и распределительные сети, служащие соответственно для передачи и распределения электрической энергии от узловых подстанций до электроприёмников (городских, промышленных, с.-х. и других потребителей). В зависимости от напряжения Э. с. делят на две группы: до 1 кв и выше 1 кв. Кроме того, различают Э. с. по роду тока — сети переменного и постоянного тока, по исполнению — воздушные и кабельные сети: по конфигурации — кольцевые и радиальные; по режиму нормальной работы — разомкнутые и замкнутые и т. д. Кроме линий электропередачи, в состав Э. с. входят подстанции электрические для преобразования, распределения электроэнергии и управления режимом работы сети (повышения и понижения напряжения, преобразования трёхфазного переменного тока в постоянный и наоборот, изменения числа отходящих линий по сравнению с числом подходящих и т. д.). Понижение (или повышение) напряжения происходит обычно несколькими ступенями. Каждой ступени напряжения соответствует своя сеть линий электропередачи и электрических подстанций, через которые электрическая энергия поступает в сеть следующей ступени напряжения. Э. с. получаются как бы многоярусными, состоящими из ряда взаимосвязанных сетей различного напряжения.

  Преимущественное распространение получили Э. с. переменного тока. В СССР приняты номинальные напряжения для таких Э с.: 12, 24, 36, 48, 60, 127, 220, 380, 660 в ; 3, 6, 10, 20, 35, 110, 150, 220, 330, 500, 750 кв. Э. с. напряжением до 220 в применяют для питания электроприёмников малой мощности (осветительные бытовые приборы, электрические аппараты и др.). В условиях повышенной опасности, например для местного освещения рабочих мест на промышленных предприятиях, используют напряжение не выше 36 в , а в шахтах — 12 в. Э. с. напряжением 380 в—10 кв предназначаются для питания более мощных электроприёмников, главным образом крупных электродвигателей. Э. с. напряжением 6 кв и выше используют в основном для передачи и распределения электроэнергии с последующим понижением напряжения. Питающие сети и большая часть распределит, сетей выполняются воздушными линиями электропередачи. Однако в плотно застроенной местности, в районах с тяжёлыми климатическими условиями (часты гололёд, ветры, грозы), с ценными с.-х. угодьями и т. п. получили распространение кабельные Э. с., которые выполняются главным образом подземными, а также подводными, в некоторых случаях — надземными. Максимальное напряжение питающих кабельных Э. с. переменного тока в СССР — 500 кв, пропускная способность 0,5 Гвт. Известны также кабельные Э. с. напряжением 750 кв (например, во Франции). Распределительные Э. с. постоянного тока служат главным образом для электроснабжения городского и частично ж.-д. электротранспорта и некоторых электрохимических предприятий. Питающие Э. с. постоянного тока применяют: для сверхдальней передачи потоков электроэнергии более 5 Гвт без промежуточных отборов на расстояния свыше 1500 км (например, линия Экибастуз — Центр в СССР напряжением 750 кв, протяжённостью 2500 км, с передаваемой мощностью 6 Гвт ), для связи электрических систем переменного тока с разными частотами (принято в Японии, Канаде); для связи (при ограниченной пропускной способности) между крупными объединениями энергосистем (например, линия Волгоград — Донбасс напряжением ± 400 кв, Тихоокеанская передача в США напряжением ± 400 кв ), для передачи электроэнергии по кабельным линиям через водные пространства (линия Швеция — о. Готланд напряжением 100 кв , линия Великобритания — Франция напряжением ± 100 кв ). Общая длина питающих линий постоянного тока во всём мире менее 1% длины питающих линий переменного тока.

  Рост единичной мощности электростанций и размещение крупнейших электростанций в Азиатской части СССР вызывают необходимость интенсивного роста пропускной способности Э. с., увеличения расстояний передачи электроэнергии. Эти положения определяют основные направления в развитии Э. с. Высшее номинальное напряжение воздушной Э. с. переменного тока в СССР и США в 70-е гг. 20 в. достигло 750 кв (пропускная способность 2,5 Гвт на одну цепь). Ближайшая следующая ступень напряжения — 1150 кв (около 6 Гвт ), а в перспективе — 1500 кв (до 15 Гвт ). Сооружение воздушных линий и открытых подстанций переменного тока ещё более высоких напряжений сдерживается главным образом резким возрастанием при этом габаритов опорных конструкций, ограниченными возможностями воздушной изоляции, экологическими факторами. Предполагаемое максимально возможное напряжение воздушной Э. с. постоянного тока ± 1100 кв при пропускной способности до 15 Гвт. Дальнейшее повышение пропускной способности Э. с. требует принципиально новых технических решений, например создания ЛЭП новых видов с проводами, имеющими газовую изоляцию (элегаз, фреон) и прокладываемыми в герметизированных трубах диаметром до 3 м. Пропускная способность таких Э. с. переменного тока напряжением 500 кв к 1977 составила 6,5 Гвт. Принципиально возможно создание линий с газовой изоляцией напряжением до 3000 кв с пропускной способностью 180 Гвт.

  Лит.: Электрические системы, т. 1—7, М., 1970—77; Холмский В. Г., Расчёт и оптимизация режимов электрических сетей, М., 1975; Тиходеев Н. Н., Передача электроэнергии сегодня и завтра, Л., 1975.

  Д. В. Холмский.

Электри'ческая ста'нция, см. Электростанция .

Электри'ческая схе'ма, графическое изображение электрической цепи , в котором реальные элементы представлены в виде условных обозначений. Различают Э. с.: принципиальные, отражающие функциональные элементы электрической цепи и связи между ними; монтажные (подключения и соединения), на которых указывается расположение элементов цепи и соединительных проводов; развёрнутые, в которых условные обозначения элементов располагают в соответствии с принципом действия устройства и удобством чтения схемы; расчётные, в которых все элементы или некоторые из них представлены т. н. схемами замещения. В расчётных схемах источники эдс, источники тока, сопротивления, индуктивности, ёмкости и т. п. считаются элементами с сосредоточенными параметрами. Э. с. используют при изучении работы электрических цепей, расчёте их режимов.

Электри'ческая цепь , совокупность источников, приёмников электрической энергии и соединяющих их проводов. Кроме этих элементов, в Э. ц. могут входить выключатели, переключатели, предохранители и другие электрические аппараты защиты и коммутации, а также измерит, и контрольные приборы. В Э. ц. осуществляются передача, распределение и преобразование электрической (электромагнитной) или других видов энергии, связанные с наличием в цепи электрического тока , разности потенциалов , электродвижущей силы (эдс) и т. п. В источниках осуществляется преобразование какого-либо вида энергии в электрическую, приёмники преобразуют электрическую энергию в тепловую, механическую и др. Режим Э. ц. характеризуется значениями токов и напряжений на всех участках. Связь между токами, эдс и напряжениями в Э. ц. описывается законами Кирхгофа (см. Кирхгофа правила ). Основные элементы Э. ц. резисторы , в которых электрическая энергия преобразуется в тепловую, индуктивности катушки , запасающие энергию в магнитных полях токов, проходящих в их обмотках, и конденсаторы электрические , накапливающие энергию в электрических полях зарядов на обкладках.

  Э. ц. называется цепью с сосредоточенными параметрами, если каждый из её элементов может быть отнесён к одной точке цепи. Процессы в таких цепях описываются обыкновенными дифференциальными уравнениями. Э. ц. называется цепью с распределёнными параметрами, если необходимо учитывать геометрические размеры её элементов. Такие цепи описываются дифференциальными уравнениями в частных производных.

  Э. ц. называется линейной, если она состоит из элементов, у которых зависимость между током и напряжением, током и потокосцеплением, зарядом и напряжением линейная. В противном случае Э. ц. называется нелинейной. Для линейных Э. ц. законы Кирхгофа записываются в виде системы линейных уравнений, в результате решения которой определяется режим работы Э. ц. В линейных Э. ц. справедлив суперпозиции принцип . Расчёт нелинейных Э. ц. производится графическими или численными методами с использованием приближения и интерполирования функций.

  Различают Э. ц. постоянного тока и Э. ц. переменного тока, среди последних наиболее распространены цепи гармонического тока. В них эдс и токи представляют собой синусоидальные функции времени одной частоты. При расчёте режимов Э. ц. гармонического тока пользуются символическим методом. Большое распространение получили трёхфазные цепи . Э. ц. можно представить в виде соединения двухполюсников (источники, приёмники электрической энергии), четырехполюсников (линии связи, усилители, трансформаторы и др.) или многополюсников (сумматоры ЭВМ, запоминающие устройства и др.). Понятие Э. ц. применяют в электротехнике, радиотехнике, автоматике, бионике и др.

  Лит.: Основы теории цепей. 4 изд., М., 1975.

  П. В. Ермуратский.

Электри'ческие измере'ния, измерения электрических величин: электрического напряжения, электрического сопротивления, силы тока, частоты и фазы переменного тока, мощности тока, электрической энергии, электрического заряда, индуктивности, электрической ёмкости и др. Э. и. — один из распространённых видов измерений. Благодаря созданию электротехнических устройств, преобразующих различные неэлектрические величины в электрические, методы и средства Э. и. используются при измерениях практически всех физических величин. Область применения Э. и.: научные исследования в физике, химии, биологии и др.; технологические процессы в энергетике, металлургии, химической промышленности и др.; транспорт; разведка и добыча полезных ископаемых; метеорологические и океанологические работы; медицинская диагностика; изготовление и эксплуатация радио и телевизионных устройств, самолётов и космических аппаратов.

  Большое разнообразие электрических величин, широкие диапазоны их значений, требования высокой точности измерений, разнообразие условий и областей применения Э. и. обусловили многообразие методов и средств Э. и. Измерение «активных» электрических величин (силы тока, электрического напряжения и др.), характеризующих энергетическое состояние объекта измерений, основывается на непосредственном воздействии этих величин на средство Э. и. и, как правило, сопровождается потреблением некоторого количества электрической энергии от объекта измерений (см. Амперметр, Векторметр , Вольтметр , Логометр , Ваттметр , Счётчик электрический , Частотомер ). Измерение «пассивных» электрических величин (электрического сопротивления, его комплексных составляющих, индуктивности, тангенса угла диэлектрических потерь и др.), характеризующих электрические свойства объекта измерений, требует возбуждения объекта измерений посторонним источником электрической энергии и измерения ответной реакции (см. Омметр , Мегомметр , Индуктивности измерители , Ёмкости измеритель , Добротности измеритель ).

  Методы и средства Э. и. в цепях постоянного и переменного тока существенно различаются. В цепях переменного тока они зависят от частоты и характера изменения величин, а также от того, какие характеристики переменных электрических величин (мгновенные, действующие, максимальные, средние) измеряются. Для Э. и. в цепях постоянного тока наиболее широко применяют измерительные магнитоэлектрические приборы и цифровые измерительные устройства . Для Э. и. в цепях переменного тока — электромагнитные приборы , электродинамические приборы , индукционные приборы , электростатические приборы , выпрямительные электроизмерительные приборы , осциллографы , цифровые измерительные приборы. Некоторые из перечисленных приборов применяют для Э. и. как в цепях переменного, так и постоянного тока (см. Электроизмерительный комбинированный прибор ).

  Значения измеряемых электрических величин заключаются примерно в пределах: силы тока — от 10^-16 до 10⁵ а, напряжения — от 10^-9 до 10⁷ в, сопротивления — от 10^-8 до 10¹⁶ ом, мощности — от 10^-16 вт до десятков Гвт, частоты переменного тока — от 10^-3 до 10¹² гц. Диапазоны измеряемых значений электрических величин имеют непрерывную тенденцию к расширению. Измерения на высоких и сверхвысоких частотах, измерение малых токов и больших сопротивлений, высоких напряжений и характеристик электрических величин в мощных энергетических установках выделились в разделы, развивающие специфические методы и средства Э. и. (см. Радиоизмерения , Диэлектрические измерения , Высоких напряжений техника , Импульсная техника , Импульсная техника высоких напряжений). Расширение диапазонов измерений электрических величин связано с развитием техники электрических измерительных преобразователей, в частности с развитием техники усиления и ослабления электрических токов и напряжений (см. Электрических сигналов усилитель , Делитель напряжения , Шунт , Измерительный трансформатор ). К специфическим проблемам Э. и. сверхмалых и сверхбольших значений электрических величин относятся борьба с искажениями, сопровождающими процессы усиления и ослабления электрических сигналов, и разработка методов выделения полезного сигнала на фоне помех.

  Пределы допускаемых погрешностей Э. и. колеблются приблизительно от единиц до 10^-4 %. Для сравнительно грубых измерений пользуются измерительными приборами прямого действия. Для более точных измерений используются методы, реализуемые с помощью мостовых и компенсационных электрических цепей (см. Компенсационный метод измерений , Потенциометр , Мост измерительный ).

  Применение методов Э. и. для измерения неэлектрических величин основывается либо на известной связи между неэлектрическими и электрическими величинами, либо на применении измерительных преобразователей (датчиков ). Для обеспечения совместной работы датчиков с вторичными измерительными приборами, передачи электрических выходных сигналов датчиков на расстояние, повышения помехоустойчивости передаваемых сигналов применяют разнообразные электрические промежуточные измерительные преобразователи, выполняющие одновременно, как правило, функции усиления (реже, ослабления) электрических сигналов, а также нелинейные преобразования с целью компенсации нелинейности датчиков. На вход промежуточных измерительных преобразователей могут быть поданы любые электрические сигналы (величины), в качестве же выходных сигналов наиболее часто используют электрические унифицированные сигналы постоянного, синусоидального или импульсного тока (напряжения). Для выходных сигналов переменного тока используется амплитудная, частотная или фазовая модуляция. Всё более широкое распространение в качестве промежуточных измерительных преобразователей получают цифровые преобразователи.

  Комплексная автоматизация научных экспериментов и технологических процессов привела к созданию комплексных средств Э. и. измерительных установок, измерительно-информационных систем , а также к развитию техники телеметрии , радиотелемеханики .

  Современное развитие Э. и. характеризуется использованием новых физических эффектов: (например, Джозефсона эффекта , Холла эффекта ) для создания более чувствительных и высокоточных средств Э. и., внедрением в технику Э. и. достижении электроники, микроминиатюризацией средств Э. и., сопряжением их с вычислительной техникой, автоматизацией процессов Э. и., а также унификацией метрологических и других требований к ним. В СССР разработана агрегатированная система средств электроизмерительной техники — АСЭТ. С 1 июля 1978 введён в действие ГОСТ 22261—76 «Средства измерений электрических величин. Общие технические условия», регламентирующий единые технические, в частности метрологические, требования к средствам Э. и. (см. Измерительная техника ).

  Лит: Электрические измерения. Средства и методы измерений, (Общий курс), под ред. Е. Г. Шрамкова, М., 1972; Основы электроизмерительной техники, под ред. М. И. Левина М., 1972; Илюкович А. М., Техника электрометрии, М., 1976; Шваб А., Измерения на высоком напряжении, пер. с нем., М., 1973; Электрические измерительные преобразователи, под ред. Р. Р. Харченко, М. — Л., 1967; Цапенко М. П., Измерительные информационные системы, 1974.

  В. П. Кузнецов.

Электри'ческие колеба'ния, электромагнитные колебания в системе проводников в случае, когда можно не учитывать электромагнитные поля в окружающем пространстве, а рассматривать только движения электрических зарядов в проводниках. Обычно это возможно в так называемых квазистационарных системах с размерами, малыми по сравнению с длиной электромагнитной волны.

Электри'ческие о'рганы, парные образования у ряда рыб, способные генерировать электрические разряды; служат для защиты, нападения, внутривидовой сигнализации и ориентации в пространстве. Э. о. развились в процессе эволюции независимо у нескольких неродственных групп пресноводных и морских рыб. Были широко представлены у ископаемых рыб и бесчелюстных; известны у более 300 современных видов. Расположение, форма и строение Э, о. у различных видов разнообразны. Они могут находиться симметрично по бокам тела в виде почкоподобных образований (электрические скаты и электрические угри) или подкожного тонкого слоя (электрический сом), нитевидных цилиндрических образований (мормириды и гимнотиды), в подглазничном пространстве (американский звездочёт), могут составлять, например, до ¹ /₆ (электрические скаты) и ¹ /₄ (электрические угри и сом) массы (рыбы. Каждый Э. о. состоит из многочисленных собранных в столбики электрических пластинок (ЭП) — видоизменённых (уплощённых) мышечных, нервных или железистых клеток, мембраны которых являются электрическими генераторами. Кол-во ЭП и столбиков в Э. о. разных видов рыб различно: у электрического ската около 600 расположенных в виде пчелиных сотов столбиков по 400 ЭП в каждом, у электрического угря — 70 горизонтально размещенных столбиков по 6000 ЭП в каждом, у электрического сома ЭП (около 2 млн.) распределены беспорядочно. ЭП в каждом столбике соединены последовательно, а электрические столбики — параллельно. Э. о. иннервируются ветвями блуждающего, лицевого и языкоглоточного нервов, подходящими к электроотрицательной стороне ЭП. Разность потенциалов, развиваемая на концах Э. о., может достигать 1200 в (электрический угорь), а мощность разряда в импульсе от 1 до 6 квт (Torpedo occidentalis). Разряды излучаются сериями залпов, форма, продолжительность и последовательность которых зависят от степени возбуждения и вида рыбы. Частота следования импульсов связана с их назначением (например, электрический скат излучает 10—12 «оборонных» и от 14 до 562 «охотничьих» импульсов в сек в зависимости от размера жертвы). Величина напряжения в разряде колеблется от 20 (электрические скаты) до 600 в (электрические угри), сила тока — от 0,1 (электрический сом) до 50 а (электрические скаты). Рыбы, обладающие Э. о., переносят без вреда напряжения, которые убивают рыб, не имеющих Э. о. (электрический угорь — до 220 в ). Электрические разряды крупных рыб опасны для человека.

  Лит.: Проссер Л., Браун Ф., Сравнительная физиология животных, пер. с англ., М., 1967; Протасов В. Р., Биоэлектрические поля в жизни рыб, М., 1972; Лаздин А. В., Протасов В. Р., Электричество в жизни рыб, М., 1977.

  В. Р. Протасов.

Электрический скат: а — электрические органы.

Электри'ческие систе'мы , совокупность объединённых для параллельной работы электростанций , линии электропередачи , преобразовательных подстанций и потребителей электроэнергии. Э. с. имеет общий резерв и централизованное оперативно-диспетчерское управление для координации работы станций, подстанций и сетей. Часто Э. с. отождествляют с электроэнергетическими системами (ЭЭС), охватывающими теплоэлектроцентрали и тепловые сети. Электроэнергетическая система наряду с централизованным электроснабжением осуществляет централизованное теплоснабжение городов и промышленных центров. В научно-техническом плане переход к более широкому понятию — «ЭЭС» означает рассмотрение и не только электрической части системы и происходящих в ней электрических и электромеханических процессов, но и учёт связанных и с ними механических и тепломеханических процессов, протекающих в турбинах, котлах, трубопроводах.

  ЭЭС различают по установленной мощности , наличию связей с другими системами, структуре, генерирующим мощностям, территориальному охвату, плотности нагрузки, конфигурации. По установленной мощности системы разделяются (в первом приближении) на 3 группы: системы мощностью свыше 5 Гвт, от 1 до 5 Гвт, до 1 Гвт (к последней группе относятся также автономные системы электроснабжения, в том числе системы подвижных объектов — кораблей, самолётов и др.). Структура ЭЭС и установленная мощность зависят от типа и мощности входящих в систему электростанций (тепловых, гидроэлектрических, атомных и др.). Конфигурация ЭЭС и её коммутация могут быть различными (под конфигурацией системы понимается взаимное расположение входящих в ЭЭС электростанций, основных электрических сетей или, в случае объединённой системы, отдельных подсистем; под коммутацией ЭЭС понимаются связи между электростанциями и центрами потребления электроэнергии). Отдельные ЭЭС соединены между собой (в электрической части) магистральными связями, служащими для однонаправленной передачи мощности из одной системы в другую, и межсистемными связями , предназначенными для взаимного обмена мощностью.

  Работа Э. с. (или ЭЭС) характеризуется режимом — совокупностью процессов, определяющих в любой момент времени значения мощностей, напряжений, токов, частоты и других величин, меняющихся в процессе работы системы. Различают установившийся и переходный режимы работы ЭЭС. При установившемся режиме ЭЭС мощность, напряжения, токи и т. д. практически неизменны; при переходном режиме они меняются либо в результате управления, т. н. целенаправленного воздействия персонала или автоматических устройств, — нормальные переходные процессы, либо под действием появившихся случайных возмущений, нарушающих режим системы, аварийные переходные процессы. Соответственно различают нормальный режим, т. е. работу ЭЭС в заданных условиях, при нормальных показателях электроэнергии качества , и аварийный режим, т. е. работу ЭЭС при возникновении в ней аварий, или при показателях качества электроэнергии, отличных от нормальных. Послеаварийный режим определяется как состояние системы после устранения аварийных условий. Качество работы Э. с. в первую очередь зависит от надёжности электроснабжения и показателей качества электроэнергии. Надёжность ЭЭС в целом определяется главным образом устойчивостью э. с. и их способностью противостоять развитию аварий, т. е. живучестью системы. Надёжная работа ЭЭС при авариях в значит. мере обеспечивается противоаварийной автоматикой, содержащей автоматическое регулирование возбуждения , релейную защиту , а также профилактическую защиту, сообщающую о состоянии элементов системы и возникающей опасности их отказа. Противоаварийная автоматика содержит автоматическую разгрузку по частоте (АРЧ), а в ряде случаев и по напряжению (отключение части потребителей при опасном изменении этих параметров режима), автоматическое включение резерва (АРВ), автоматическое повторное включение (АПВ) элементов системы, автоматическую ликвидацию асинхронного хода у части системы, а также ряд других мероприятий.

  Основная задача ЭЭС — обеспечить централизованное энергоснабжение при едином оперативно-диспетчерском регулировании процессов производства, передачи и распределения электроэнергии. В СССР управление работой ЭЭС возложено на диспетчерские службы районных энергоуправлений, подчинённых объединённым диспетчерским управлениям (ОДУ) ЭЭС. Оперативно-диспетчерское управление работой объединённых ЭЭС (ОЭЭС) осуществляется Центральным диспетчерским управлением Единой энергетической системы СССР (см. Энергосистемы диспетчерское управление ).

  Достижение оптимального уровня электрификации страны при наиболее экономичном и бесперебойном электроснабжении требует решения многих научных задач, в том числе по оптимизации развития и оперативному управлению работой ЭЭС. При решении этих задач широко используют системный подход , системный анализ и средства кибернетики .

  Создание ЭЭС обеспечивает экономически целесообразное увеличение мощности электрических станций и энергоагрегатов; повышает надёжность энергоснабжения за счёт более гибкого маневрирования резервами Э. с.; снижает общий (совмещенный) максимум нагрузки вследствие несовпадения суточных пиков нагрузки по отд. районам, что приводит к снижению потребной мощности в объединённой энергосистеме; позволяет устанавливать наиболее выгодные режимы работы для различных типов электростанций и агрегатов; способствует сокращению перевозок топлива и широкому использованию гидроэнергетических ресурсов, часто удалённых от основных потребителей электроэнергии на значительные расстояния.

  Создание связей между Э. с. усиленно ведётся также в странах Западной Европы и в США. Однако образование Единой Э. с. в национальном масштабе не увязывается с капиталистическим способом производства. Электроснабжение, осуществляемое отд. Э. с., связанными только взаимной продажей электроэнергии, часто не обеспечивает требуемого качества электроэнергии, что находит отражение в несоответствии развитой техники технико-экономическим и социальным условиям. Для преодоления этого несоответствия в США, например, пошли по пути создания т. н. пулов и сверхпулов — объединений частных компаний, задача которых заключается в совместной разработке и эксплуатации Э. с.

  В СССР развитие Э. с. неразрывно связано с концентрацией производства электроэнергии и централизацией её распределения. К 1970 было практически завершено создание Единой электроэнергетической системы Европейской части СССР (ЕЭЭС). В её состав вошли 61 районная ЭЭС и 7 ОЭЭС. Созданы ОЭЭС Сибири и Средней Азии. Большое развитие получила международная ЭЭС «Мир» , объединяющая ЭЭС стран — членов СЭВ (см. Энергетические объединения международные ).

  Лит.: Электрические системы. — 1—7, М., 1970—77; Веников В. Л., Мелентьев Л. А., Задачи оптимального оперативного управления в электроэнергетических системах, «Вести. АН СССР», 1975, №7; Чернухин А. А., Флакеерман Ю. Н., Экономика энергетики СССР, 2 изд., М., 1975; Виленский М. А., Экономические проблемы электрификации СССР, М., 1975; Мелентьев Л. А., Оптимизация развития и управления больших систем энергетики, М., 1976.

  В. А. Веников.

Электри'ческие ска'ты (Тогреdiniformes), отряд рыб, называемый иногда отрядом гнюсообразных. Тело уплощённое, почти круглое, толстое и мясистое. Длина до 1,8 м, весят до 90 кг. Имеют электрические органы , расположенные по бокам туловища. Обитают в тропических и субтропических морях, в основном на мелководье, некоторые виды — на глубине до 1000 м. Питаются преимущественно донными беспозвоночными. В отряде 3 семейства: Э. с., или гнюсы (Torpedinidae), Narkidae и Temeridae. Особенно широко распространено семейство Torpedinidae, включающее 7 родов с 30 видами. Наиболее богат видами род Torpedo, из которого более других известен обыкновенный Э. с. (Т. marmorata), знакомый ещё древним обитателям Средиземноморья: они использовали его для лечения подагры. У Новой Зеландии обитает слепой Э. с. (Typhlonarke aysoni). Промысловое значение Э. с. невелико.

  Лит.: Жизнь животных, т. 4, ч. 1, М., 1971.

  В. М. Макушок.

«Электри'ческие ста'нции», ежемесячный производственно-технический журнал министерства энергетики и электрификации СССР и Центрального правления научно-технического общества энергетики и электротехнической промышленности. Издаётся в Москве с 1930. Освещает вопросы проектирования и эксплуатации электростанций, электросетей и энергосистем, опыт работы передовых производственных коллективов Минэнерго СССР. Тираж (1978) 10 тыс. экз.

Электри'ческие то'ки в атмосфере, направленные движения заряженных частиц. В тропосфере и стратосфере Э. т. сводятся к токам конвекции i _k , создаваемым переносом объёмных электрических зарядов потоками воздуха или силой тяжести, токам проводимости i _п , вызванным электрическим полем атмосферы, и токам турбулентной диффузии i _т , возникающим за счёт градиента плотности объёмных зарядов и турбулентного перемешивания в атмосфере. В ионосфере Э. т. создаются также вторжением солнечных корпускул и движением ионосферной плазмы в магнитном поле. Токи конвекции определяют разделение зарядов; их плотность, равная произведению плотности объёмных зарядов на скорость перемещения последних, может существенно меняться во времени и отличаться в разных районах, испытывая периодические суточные и сезонные вариации. В зонах хорошей погоды у земной поверхности вертикальная составляющая j _k ~ 10^-12 a ·m ^-2 , а горизонтальная j _k может доходить до 10^-9 — 10^-8 a ·m ^-2 , внутри грозовых облаков вертикальная составляющая j _k £ 10^-6 a ·m ^-2 . Токи i _п и i _т ограничивают процесс разделения зарядов, вызванный токами конвекции. Плотность тока проводимости j _п равна произведению напряжённости поля Е на электропроводность атмосферы l. В зонах хорошей погоды i _п = (1—3)·10^-12 а ·м ^-2 (см. также Атмосферное электричество ). Плотность тока j _т может составлять заметную долю j _п . В стационарных условиях вплоть до значит, высот можно принять, что Э. т. в атмосфере по вертикали постоянен, т. е. j _k +j _п +j _т = const.

  Временные вариации суммарного для всей Земли Э. т. в основном повторяют вариации j _k . Заметные токи возникают в атмосфере при коронировании заострённых предметов в сильном электрическом поле атмосферы, вызывая свечение, — т. н. Эльма огни . Значительные токи, доходящие до сотен тысяч ампер, возникают при разрядах молний .

  Лит.: Чалмерс Дж. А., Атмосферное электричество, пер. с англ., Л., 1974; Имянитов И. М., Чубарина Е. В., Шварц Я. М., Электричество облаков, Л., 1971.

  И. М. Имянитов.

Электри'ческие часы', см. Часы .

Электри'ческий аппара'т, электротехническое устройство, предназначенное для изменения, регулирования, измерения и контроля электрических и неэлектрических параметров различных устройств, машин, механизмов и т. п., а также для их защиты от перегрузок при недопустимых или аварийных режимах работы. Э. а. используются в системах защиты электрических сетей, в пускорегулирующих устройствах, применяемых в различных производственных процессах (особенно быстро протекающих), транспортных средствах, в системах автоматики и телемеханики, связи и др. Требования, предъявляемые к Э. а., определяются областью их применения, назначением, режимами работы и многими другими факторами.

  По выполняемым функциям Э. а. можно разделить на коммутационные, пускорегулирующие, регулирующие, ограничивающие, измерительные, контрольные. Однако чёткой границы между этими группами нет. Э. а. можно классифицировать также по принципу действия, в зависимости от того, какое физическое явление использовано в основе их устройства (например, электромагнитные, тепловые, индукционные Э. а.). Иногда действие одного Э. а. основывается на нескольких физических явлениях. Различают автоматические и неавтоматические Э. а. В пределах одной группы Э. а. разделяют: по классу точности, напряжению (высокое и низкое), роду тока (постоянный или переменный), способу защиты от окружающей среды (открытые, защищенные, герметизированные и др.), конструктивному исполнению и ряду других признаков.

  Коммутационные Э. а. предназначены для переключений электрических цепей (их коммутации) при нормальных режимах работы, когда действие Э. а. связано с изменением режимов работы цепи, включением и снятием напряжения, или для отключения цепи в аварийном режиме. В этот класс входят сравнительно простые неавтоматические аппараты (например, кнопки управления , рубильники , разъединители ) и более сложные автоматические устройства (например, высоковольтные выключатели). Частота операций, производимых Э. а. этого класса, сравнительно небольшая — от 1 операции в год до нескольких десятков операций в 1 сут.

  Пускорегулирующие Э. а. служат либо для пуска, регулирования частоты вращения и остановки электрических машин, либо для включения и отключения потребителей электроэнергии, а также регулирования процесса потребления энергии. К этому классу Э. а. относятся контакторы , контроллеры , магнитные пускатели , реостаты , дроссели электрические и др. Некоторые из этих Э. а. по непосредственно выполняемым функциям могут быть отнесены к коммутационным (например, магнитные пускатели, контроллеры), но отличаются от них относительно большей частотой выполняемых операций — до нескольких сотен или тыс. операций в 1 ч (см. Пускорегулирующая электроаппаратура ).

  Регулирующие Э. а. используются в электрических цепях для регулирования по заданному закону или поддержания на заданном уровне значений определённых параметров (например, регуляторы, поддерживающие неизменным ток или напряжение — стабилизаторы электрические ).

  Ограничивающие Э. а. служат для защиты электрических цепей в аварийных режимах работы и от токов перегрузки или для ограничения действующего значения токов короткого замыкания. К этому классу Э. а. относятся реакторы электрические , плавкие предохранители , разрядники .

  Измерительные Э. а. предназначены для измерения больших токов и напряжений с использованием стандартных измерительных приборов. К таким Э. а. относятся, например, трансформаторы тока и трансформаторы напряжения . Применение измерительных Э. а. позволяет обеспечить надёжное гальваническое разделение вторичных цепей (измерения и защиты) и первичных высоковольтных цепей.

  Контрольные Э. а. применяют для измерения и контроля заданных электрических параметров и для воздействия на цепь управления. Информация об изменении параметров поступает обычно на контрольные Э. а. от измерительных трансформаторов или преобразователей.

  Лит.: Чунихин А. А., Электрические аппараты, 2 изд., М., 1975: Таев И. С., Электрические аппараты автоматики и управления, М., 1975; Ройзен С. С., Стефанович Т. Х., Магнитные усилители в электроприводе и автоматике, М., 1970.

  А. М. Бронштейн.

Электри'ческий вал, многодвигательный электропривод , обеспечивающий согласованное вращение двух или более механизмов, не связанных между собой механически. Наиболее распространён Э. в., в котором два исполнительных двигателя Д₁ и Д₂ (рис. ) соединены с рабочими машинами валами 1 и 2 и с асинхронными электродвигателями A₁ и А₂ . Статорные обмотки электродвигателей подключены к сети трёхфазного тока, а роторные соединены между собой через контактные кольца. Такое включение электродвигателей Д₁ , Д₂ , A₁ и А₂ при несинхронном вращении валов 1 и 2 обеспечивает действие синхронизирующего момента, выравнивающего их частоту вращения; при этом достигается как бы эластичная связь между рабочими машинами.

  Большое практическое значение имеют Э. в. с асинхронными микродвигателями, применяемыми в системах синхронной связи между элементами устройств автоматики.

  Лит.: Сергеев П. С., Электрические машины, М. — Л., 1962.

  М. Д. Находкин.

Электрический вал: 1 и 2 — валы рабочих машин; Д1 и Д2 — электродвигатели рабочих машин; A1 и A2 — асинхронные электродвигатели.

Электри'ческий генера'тор, устройство для преобразования какого-либо вида энергии (механической, химической, тепловой, световой) в электрическую. Понятие «Э. г.» является собирательным и не имеет чётких терминологических границ. Часто Э. г. называют генератор электромашинный , хотя в широком смысле понятие Э. г. распространяют на гальванические элементы, электрохимические генераторы , магнитогидродинамические генераторы , термоэмиссионные генераторы, фотоэлектрические генераторы , солнечные батареи и др.

Электри'ческий дви'гатель, см. Двигатель электрический .

Электри'ческий заря'д, источник электромагнитного поля, связанный с материальным носителем; внутренняя характеристика элементарной частицы, определяющая её электромагнитные взаимодействия . Э. з. — одно из основных понятий учения об электричестве. Вся совокупность электрических явлений есть проявление существования, движения и взаимодействия Э. з.

  Различают 2 вида Э. з., условно называемые положительным и отрицательным; при этом одноимённо заряженные тела (частицы) отталкиваются, а разноимённо заряженные притягиваются (впервые установлено Ш. Ф. Дюфе в 1733—34). Заряд наэлектризованной стеклянной палочки назвали положительным, а смоляной (в частности, янтарной) — отрицательным. В соответствии с этим условием Э. з. электрона (электрон по-гречески — янтарь) отрицателен. Э. з. дискретен: существует минимальный, элементарный электрический заряд , которому кратны все Э. з. тел. Полный Э. з. замкнутой физической системы, равный алгебраической сумме зарядов слагающих систему элементарных частиц (для обычных макроскопических тел — протонов и электронов), строго сохраняется во всех взаимодействиях и превращениях частиц системы (см. Заряда сохранения закон ). Сила взаимодействия между покоящимися заряженными телами (частицами) подчиняется Кулона закону . Связь Э. з. с электромагнитным полем определяется Максвелла уравнениями .

  В Международной системе единиц Э. з. измеряется в кулонах .

  Л. И. Пономарев.

Электри'ческий объёмный заря'д в атмосфере, мера электрической заряженности атмосферы; численно равен разности между числом положительных и отрицательных зарядов всех частиц в некотором объёме. Величина Э. о. з. характеризуется его плотностью — величиной избыточного заряда единицы объёма. Возникает Э. о. з. в результате разделения разноимённо заряженных частиц в пространстве (например, в туманах, облаках и осадках), при отрыве частиц от земли (например, при пыльных бурях) или от воды (при сильном волнении водной поверхности), при метелях, при вулканических извержениях, вблизи высоковольтных линий, при работе автомобильных и авиационных двигателей и т. д.

  Величина Э. о. з. колеблется во времени в зависимости от состояния погоды.

  В условиях хорошей погоды у земной поверхности плотность Э. о. з. ж » ±(1—5)×10^-12 к ×м ^-3 , а в грозовых облаках она может доходить до ± 3×10^-8 к ×м ^-3 . В областях хорошей погоды плотность Э. о. з. у земли меняется как в течение суток, так и года, а с высотой уменьшается по экспоненциальному закону, составляя на высоте >10 км меньше 0,01 своего значения у земной поверхности. Под влиянием электрического поля Земли непосредственно у её поверхности накапливается Э. о. з. до 5×10^-10 к ·м ^-3 . В целом атмосфера имеет положительный объёмный заряд около 3×10⁵ к.

  Лит.: Тверской П. Н., Атмосферное электричество, Л., 1949; Чалмерс Дж. А., Атмосферное электричество, пер. с англ., Л., 1974; Имянитов И. М., Чубарина Е. В., Шварц Я. М., Электричество облаков, Л., 1971.

  И. М. Имянитов.

Электри'ческий при'вод, см. Электропривод .

Электри'ческий про'вод, см. Провода электрические.

Электри'ческий разря'д в га'зах, прохождение электрического тока через газовую среду под действием электрического поля, сопровождающееся изменением состояния газа. Многообразие условий, определяющих исходное состояние газа (состав, давление и т. д.), внешних воздействий на газ, форм, материала и расположения электродов, геометрии возникающего в газе электрического поля и т. п. приводит к тому, что существует множество видов Э. р. в г., причём его законы сложнее, чем законы прохождения электрического тока в металлах и электролитах. Э. р. в г. подчиняются Ома закону лишь при очень малой приложенной извне разности потенциалов, поэтому их электрические свойства описывают с помощью вольтамперной характеристики (рис. 1 и 3 ).

  Газы становятся электропроводными при их ионизации . Если Э. р. в г. происходит только при вызывающем и поддерживающем ионизацию внешнем воздействии (при действии т. н. внешних ионизаторов), его называют несамостоятельным газовым разрядом. Э. р. в г., продолжающийся и после прекращения действия внешнего ионизатора, называется самостоятельным.

  Когда ионизация газа происходит при непрерывном действии внешнего ионизатора и малом значении разности потенциалов между анодом и катодом в газе, начинается «тихий разряд». При повышении разности потенциалов (напряжения) сила тока тихого разряда сперва увеличивается пропорционально напряжению (участок кривой OA на рис. 1 ), затем рост тока с ростом напряжения замедляется (участок кривой AB ), и когда все заряженные частицы, возникшие под действием ионизатора в единицу времени, уходят за то же время на катод и на анод, усиления тока с ростом напряжения не происходит (участок ВС ). При дальнейшем росте напряжения ток снова возрастает и тихий разряд переходит в несамостоятельный лавинный разряд (участок СЕ на рис. 1 ). В этом случае сила тока определяется как интенсивностью воздействия ионизатора, так и газовым усилением, которое зависит от давления газа и напряжённости электрического поля в пространстве, занимаемом разрядом.

  Тихий разряд наблюдается при давлении газа порядка атмосферного. Внешними ионизаторами могут быть: естественное радиоактивное излучение, космические лучи , потоки фотонов (сильное световое облучение), пучки быстрых электронов и т. д. Ионизаторы двух последних типов используются (преимущественно в импульсном режиме) в газовых лазерах.

  Переход несамостоятельного Э. р. в г. в самостоятельный характеризуется резким усилением электрического тока (точка Е на кривой рис. 1 ) и называется электрическим пробоем газа. Соответствующее напряжение U ₃ называется напряжением зажигания (см. Зажигания потенциал ). В случае однородного поля оно зависит от сорта газа и от произведения давления газа р на расстояние между электродами d (см. рис. 2 и ст. Пашена закон ). Разряд после лавинного пробоя принимает форму тлеющего разряда, если давление газа низко (несколько мм рт. ст. ). При более высоком давлении (например, при атмосферном) лавинное усиление Э. р. в г. приводит к возникновению электрического пространственного заряда , что меняет характер процесса пробоя. Образуется один или несколько узких проводящих (заполненных плазмой ) каналов, исходящих от одного из электродов. Такие каналы называются стримерами . Время образования стримеров очень мало (около 10^-7 сек ).

  После короткого переходного процесса самостоятельный газовый разряд становится стационарным. Обычно такой разряд осуществляют в закрытом изолирующем сосуде (стеклянном или керамическом). Ток в газе течёт между двумя электродами: отрицательным катодом и положительным анодом.

  Одним из основных типов газового разряда, формирующимся, как правило, при низком давлении и малом токе (участок в на рис. 3 ), является тлеющий разряд . Главные четыре области разрядного пространства, характерные для тлеющего разряда, это: 1 — катодное тёмное пространство; 2 — тлеющее свечение; 3 — фарадеево тёмное пространство; 4 — положительный столб. Области 1 —3 находятся вблизи катода и образуют катодную часть разряда, в которой происходит резкое падение потенциала (катодное падение ), связанное с большой концентрацией положительных ионов на границе областей 1 —2. В области 2 электроны, ускоренные в области 1 , производят интенсивную ударную ионизацию. Тлеющее свечение обусловлено рекомбинацией ионов и электронов в нейтральные атомы или молекулы. Для положительного столба разряда вследствие постоянной и большой концентрации электронов характерны незначительное падение потенциала в нём, свечение, вызываемое возвращением возбуждённых молекул (атомов) газа в основное состояние (состояние с наинизшей возможной энергией), и большая электропроводность.

  Стационарность в положительном столбе объясняется взаимной компенсацией процессов образования и потерь заряженных частиц. Образование таких частиц происходит при ионизации атомов и молекул в результате столкновений с ними электронов. К потерям заряженных частиц приводит амбиполярная диффузия к стенке сосуда, ограничивающего разрядный объём, и следующая за этим рекомбинация. Диффузионные потоки, направленные не к стенке, а вдоль разрядного тока, часто ведут к образованию в положительном столбе своеобразных «слоев» (обычно движущихся).

  При увеличении разрядного тока обычный тлеющий разряд становится аномальным (рис. 3 ) и начинается стягивание (контракция) положительного столба. Столб отрывается от стенок сосуда, в нём начинает происходить дополнительный процесс потери заряженных частиц (рекомбинация в объёме). Предпосылкой этого является высокая плотность заряженных частиц. При дальнейшем повышении разрядного тока газ нагревается настолько, что становится возможной его термическая ионизация. Столкновения между атомами или молекулами в этом случае столь сильны, что происходит отщепление электронов. Такой разряд называется дуговым разрядом . С возрастанием тока электропроводность столба повышается, вольтамперная характеристика дугового разряда приобретает падающий характер (рис. 3 ). Следует отметить, что хотя он может «гореть» в широком диапазоне давлений газа и иных условий, в большинстве случаев дуговой разряд наблюдается при давлении порядка атмосферного.

  Во всех случаях особую важность представляет участок перехода между столбом разряда и электродами, причём ситуация у катода сложнее, чем у анода. При тлеющем разряде непрерывная связь между катодом и положительным столбом обеспечивается за счёт сильного катодного падения. В самостоятельном дуговом разряде в результате сильного локального нагрева катода появляются т. н. катодные пятна. В них обычно происходит термоэлектронная эмиссия или более сложная эмиссия электронов из облака испаряющегося материала катода. Процесс эмиссии из катода дугового разряда в настоящее время (1978) ещё не до конца понят и интенсивно исследуется.

  Все рассмотренные выше Э. р. в г. происходят под действием постоянного электрического напряжения. Однако газовые разряды могут протекать и под действием переменного электрического напряжения. Такие разряды имеют стационарный характер, если частота переменного напряжения достаточно высока (или, наоборот, настолько низка, что полупериод переменного напряжения во много раз больше времени установления разряда, так что каждый электрод просто попеременно служит катодом и анодом). Типичным примером может служить высокочастотный (ВЧ) Э. р. в г. ВЧ-разряд может «гореть» даже при отсутствии электродов (безэлектродный разряд ). Переменное электрическое поле создаёт в определённом объёме плазму и сообщает электронам энергию, достаточную для того, чтобы производимая ими ионизация восполняла потери заряженных частиц вследствие диффузии и рекомбинации. Внешний вид и характеристики ВЧ-разрядов зависят от рода газа, его давления, частоты переменного поля и подводимой мощности. Элементарные процессы на поверхности твёрдого тела (металла или изолятора разрядной камеры) играют определённую роль только в процессе «поджига» разряда. Стационарный ВЧ-разряд подобен положительному столбу тлеющего разряда.

  Кроме стационарных разрядов, основные характеристики которых не зависят от времени, существуют нестационарные (импульсные) Э. р. в г. Они возникают по большей части в сильно неоднородных или переменных во времени полях, например у заострённых и искривленных поверхностей проводников и электродов. Величина напряжённости поля и степень его неоднородности вблизи таких тел столь велики, что происходит ударная ионизация электронами молекул газа. Два важных типа нестационарного разряда — коронный разряд и искровой разряд .

  При коронном разряде ионизация не приводит к пробою, потому что сильная неоднородность электрического поля, обусловливающая её, существует только в непосредственной близости от проводов и остриёв. Коронный разряд представляет собой многократно повторяющийся процесс поджига, который распространяется на ограниченное расстояние от проводника — до области, где напряжённость поля уже недостаточна для поддержания разряда. Искровой разряд, в отличие от коронного, приводит к пробою. Этот Э. р. в г. имеет вид прерывистых ярких зигзагообразных разветвляющихся, заполненных ионизованным газом (плазмой), нитей-каналов, которые пронизывают промежуток между электродами и исчезают, сменяясь новыми. Искровой разряд сопровождается выделением большого количества тепла и ярким свечением. Он проходит следующие стадии: резкое умножение числа электронов в сильно неоднородном поле близ проводника (электрода) в результате последовательных актов ионизации, начинаемых немногими, случайно возникшими свободными электронами; образование электронных лавин; переход лавин в стримеры под действием пространственного заряда, когда плотность заряженных частиц в головной части каждой лавины превысит некоторую критическую. Совместное действие пространственного заряда, ионизующих электронов и фотонов в «головке» стримера приводит к увеличению скорости развития разряда. Примером естественного искрового разряда является молния , длина которой может достигать нескольких км, а максимальная сила тока — нескольких сотен тысяч ампер.

  К настоящему времени (1970-е гг.) все виды Э. р. в г. исследуются и применяются во многих областях науки и техники. Тлеющий, дуговой и импульсные разряды используются при возбуждении газовых лазеров . Плазматроны , в которых основным рабочим процессом служит дуговой или ВЧ-разряд, являются важными устройствами в ряде областей техники, в частности при получении особо чистых полупроводников и металлов. Мощные плазматроны используются в качестве реакторов в плазмохимии . На применении искрового разряда основаны прецизионные методы электроискровой обработки . При фокусировке лазерного светового излучения происходит пробой воздуха в фокусе и возникает безэлектродный разряд (подобный ВЧ-разряду и искре), называется лазерной искрой. Мощные, сильноточные разряды в водороде служили первыми шагами на пути к управляемому термоядерному синтезу .

  В системе естественных наук изучение Э. р. в г. занимает место в физике плазмы. При Э. р. в г. образуется низкотемпературная плазма, для которой характерна малая степень ионизации. В отличие от высокотемпературной (полностью ионизованной) плазмы, в низкотемпературной плазме атомы или молекулы нейтрального газа играют важную роль. Электроны, ионы и нейтральные частицы «мягко» взаимодействуют. Вследствие этого может возникнуть термодинамически неравновесная ситуация, при которой электроны, ионы и нейтральный газ имеют разные температуры. Эта ситуация ещё более усложняется, если в балансе энергии Э. р. в г. нельзя пренебречь световым излучением (например, в сильноточных дуговых разрядах). В таких случаях низкотемпературную плазму необходимо описывать с помощью кинетической теории плазмы.

  Лит.: Энгель А., Штенбек М., Физика и техника электрического разряда в газах, пер. с нем., т. 1—2, М. — Л., 1935—1936; Грановский В. Л., Электрический ток в газе. Установившийся ток, М., 1971; Капцов Н. А., Электроника, 2 изд., М., 1956; Мик Дж. М., Крэгс Дж., Электрический пробой в газах, пер. с англ., М., 1960; Браун С., Элементарные процессы в плазме газового разряда, [пер. с англ.], М., 1961; Физика и техника низкотемпературной плазмы, под ред. С. В. Дресвина, М., 1972; Райзер Ю. П., Лазерная искра и распространение разрядов, М., 1974.

  М. Штеенбек, Л. Ротхардт (ГДР).

Рис. 3. Вольамперная характеристика разряда: аб — несамостоятельного лавинного; бвг — тлеющего; гд — дугового.

Рис. 1. Вольтамперная характеристика тихого разряда.

Рис. 2. Кривые Пашена для различных газов. По оси абсцисс отложены произведения p × d в мм рт. ст . × мм , по оси ординат - напряжение пробоя U₃ в вольтах .

Электри'ческий раке'тный дви'гатель (ЭРД), ракетный двигатель (РД), в котором в качестве источника энергии для создания тяги используется электрическая энергия бортовой энергоустановки космического летательного аппарата (обычно солнечные или аккумуляторные батареи). Достоинство ЭРД — в их высоком удельном импульсе (удельной тяге) благодаря большой скорости истечения рабочего тела (РТ), достигающей 10—100 км/сек. По удельному импульсу ЭРД многократно превосходят химические ракетные двигатели , у которых скорость истечения РТ не превышает 4,5 км /сек. По принципу действия ЭРД подразделяются на электротермические, электростатические (ионные, коллоидные) и электромагнитные (плазменные).

  В электротермических РД электрическая энергия используется для нагрева РТ с целью обращения его в газ с температурой 1000—5000 К; газ, истекая из реактивного сопла (аналогичного соплу химического РД), создаёт тягу. В качестве РТ используются вещества с малой молекулярной массой (например, водород, аммиак, гидразин), нагреваемые при помощи поверхностных нагревателей (рис. 1 ), дугового разряда (рис. 2 ) или (в экспериментальных ЭРД) высокочастотного электромагнитного поля. Удельный импульс электротермического РД составляет 1,5—10 (кн ·сек )/кг, плотность тяги (отношение тяги к поперечному сечению реактивной струи) 0,3—3 Мн/м ² , время работы от нескольких ч до нескольких сотен ч.

  В электростатическом (ионном) РД вначале производится ионизация РТ, после чего ионы и электроны раздельно ускоряются в электростатическом поле (при помощи системы электродов), а затем вновь перемешиваются для нейтрализации объёмного заряда и, истекая, создают тягу (рис. 3 ). Различают электростатические РД с поверхностной ионизацией и объёмной ионизацией (электронным ударом); в качестве РТ в первых используется легко ионизируемый цезий, во вторых — любые вещества с большой атомной массой (например, висмут). Вместо ионов в электростатических РД могут ускоряться заряженные (например, за счёт контактной разности потенциалов при отрыве капли от поверхности электрода) микроскопические капли. Такие ЭРД называются коллоидными. Значение ускоряющего потенциала составляет для них около 10—20 кв (для ионных РД — 2—7 кв ) при плотности тока в несколько ма/см ² . Удельный импульс электростатических РД 15—100 (кн ·сек )/кг, плотность тяги 30—50 н/м ² , время работы — 1 год и более.

  В электромагнитном РД рабочим телом является плазма любого вещества, ускоряемая за счёт силы Ампера в скрещенных электрическом и магнитном полях. Различают ЭРД с внешним и собственным магнитным полем. К первым относятся классические Е-Н ускорители плазмы и т. н. холловские ЭРД с замкнутым дрейфом электронов; во-вторых, магнитное поле создаётся током, протекающим в ускоряемой плазме; они подразделяются на импульсные и квазистационарные ЭРД. Рабочий цикл импульсного ЭРД соответствует периоду электрического пробоя РТ (обычно фторопласта), при котором создаётся плазма; начальный потенциал пробоя — несколько кв, удельный импульс 40—100 (кн ·сек )/кг, плотность тяги 10^-9 —10^-8 н/м ² , число циклов ЭРД достигает 1 млн. В квазистационарном ЭРД с целью создания сильного магнитного поля через РТ пропускается ток силой в десятки ка и напряжением в десятки в. Удельный импульс составляет 30—50 (кн ·сек )/кг, плотность тяги несколько кн/м ² , время работы — десятки ч. О типах плазменных ЭРД и методах создания плазмы в них см. в ст. Плазменные ускорители .

  Ограниченное применение ЭРД связано с необходимостью большого расхода электроэнергии (10—100 квт на 1 н тяги). Из-за наличия бортовой энергоустановки (и др. вспомогательных систем), а также из-за малой плотности тяги аппарат с ЭРД имеет малое ускорение. Поэтому ЭРД могут быть использованы только в космических летательных аппаратах (КЛА), совершающих полёт либо в условиях слабых гравитационных полей, либо на околопланетных орбитах. Они применяются для ориентации, коррекции орбит КЛА и др. операций, не требующих больших затрат энергии. Электростатические, плазменные холловские и др. ЭРД рассматриваются как перспективные в качестве основных двигателей КЛА. Из-за малой отбрасываемой массы РТ время непрерывной работы таких ЭРД будет измеряться месяцами и годами; их использование вместо существующих химических РД позволит увеличить массу полезного груза КЛА.

  Идея использования электрической энергии для получения тяги выдвигалась ещё К. Э. Циолковским и другими пионерами космонавтики. В 1916—17 Р. Годдард (США) подтвердил опытами реальность этой идеи. В 1929—33 В. П. Глушко (СССР) создал экспериментальный ЭРД. В 1964 в СССР на КЛА типа «Зонд» испытаны плазменные импульсные РД, в 1966—71 на КЛА «Янтарь» — ионные РД, в 1972 на КЛА «Метеор» — плазменные квазистационарные РД. Различные типы ЭРД испытаны начиная с 1964 в США: в баллистическом, а затем в космическом полёте (на аппаратах АТС, СЕРТ-2 и др.). Работы в этой области ведутся также в Великобритании, Франции, ФРГ, Японии.

  Лит.: Корлисс У. Р., Ракетные двигатели для космических полетов, пер. с англ., М., 1962; Штулингер Э., Ионные двигатели для космических полетов, пер. с англ.. М., 1966; Гильзин К. А., Электрические межпланетные корабли, 2 изд., М., 1970; Гуров А. Ф., Севрук Д. Д., Сурнов Д. Н., Конструкция и расчет на прочность космических электроракетных двигателей, М., 1970; Фаворский О. Н., Фишгойт В, В., Янтовский Е. И., Основы теории космических электрореактивных двигательных установок, М., 1970; Гришин С. Д., Лесков Л. В., Козлов Н. П., Электрические ракетные двигатели, М., 1975.

  Ю. М. Трушин.

Рис. 3. Схема электростатического (ионного) двигателя: 1 — подвод рабочего тела; 2 — ионизатор; 3 — пучок ионов; 4 — фокусирующий электрод; 5 — ускоряющий электрод; 6 — замедляющий электрод; 7 — нейтрализатор; 8 — основной источник энергии; 9 — вспомогательный источник энергии.

Рис. 1. Схема электротермического двигателя с поверхностным нагревателем: 1 — подвод рабочего тела; 2 — камера нагрева и сопло (вольфрам); 3 — нагревающий элемент (вольфрамовая проволока): 4 — опора нагревающего элемента. Рис. 2. Схема электротермического двигателя с нагревом при помощи дугового разряда: 1 — подвод рабочего тела; 2 — катод (вольфрам); 3 — анод (вольфрам); 4 — сопло (вольфрам); 5 — резьбовая втулка.

Электри'ческий сом (Malapterurus electricus), рыба подотряда сомовидных. Длина тела 20—65 см, иногда до 1 м. Спинного плавника нет, есть жировой; брюшные плавники на середине тела, грудные не имеют колючек. 3 пары усиков. Глаза маленькие, светятся в темноте. Жаберная щель очень узкая, нёбные зубы отсутствуют. Есть электрические органы . Э. с. малоподвижен, всеяден. Условия размножения плохо изучены. Обитает в Ниле и некоторых других реках тропической Африки. Разводится в аквариумах. Мясо Э. с. употребляют в пищу.

  Лит.: Жизнь животных, т. 4, ч. 1, М., 1971.

Рис. к ст. Электрический сом.

Электри'ческий стул, специально оборудованное кресло для приведения в исполнение приговора о смертной казни путём использования электрического тока высокого напряжения. Применяется в 24 штатах США, а также на Филиппинах. В США казнь на Э. с. введена в 1889 как якобы «наиболее человечный и лёгкий способ казни». Впервые применена 6 августа 1890 в Обернской тюрьме штата Нью-Йорк. Утверждения о безболезненности и мгновенности наступления смерти, а тем самым и «гуманности» этого вида казни не соответствуют действительности.

Электри'ческий ток, упорядоченное (направленное) движение электрически заряженных частиц или заряженных макроскопических тел. За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц; если ток создаётся отрицательно заряженными частицами (например, электронами), то направление тока считают противоположным направлению движения частиц.

  Различают Э. т. проводимости, связанный с движением заряженных частиц относительно той или иной среды (т. е. внутри макроскопических тел), и конвекционный ток — движение макроскопических заряженных тел как целого (например, заряженных капель дождя).

  О наличии Э. т. в проводниках можно судить по тем действиям, которые он производит: нагреванию проводников, изменению их химического состава, созданию магнитного поля. Магнитное действие тока проявляется у всех без исключения проводников; в сверхпроводниках не происходит выделения теплоты, а химическое действие тока наблюдается преимущественно в электролитах . Магнитное поле порождается не только током проводимости или конвекционным током, но и переменным электрическим полем в диэлектриках и вакууме. Величину, пропорциональную скорости изменения электрического поля во времени, Дж. К. Максвелл назвал током смещения . Ток смещения входит в Максвелла уравнения на равных правах с током, обусловленным движением зарядов. Поэтому полный Э. т., равный сумме тока проводимости и тока смещения, может быть определён как величина, от которой зависит интенсивность магнитного поля.

  Количественно Э. т. характеризуется скалярной величиной — силой тока 1 и векторной величиной — плотностью электрического тока j. При равномерном распределении плотности тока по сечению проводника сила тока

где q_o — заряд частицы, n — концентрация частиц (число частиц в единице объёма),  — средняя скорость направленного движения частиц, S — площадь поперечного сечения проводника.

  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 —10²³ см ^-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.

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.

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.

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).

Рис. 2. Структурная схема и временные диаграммы цифрового фильтра: УД — устройство дискретизации, преобразующее аналоговый сигнал x(t) в последовательность импульсов (решётчатую функцию) x*(t) ; АЦП — аналогово-цифровой преобразователь, с помощью которого мгновенные значения аналогового сигнала заменяются ближайшими дискретными уровнями Х(n × Т) , где n = 0, 1, 2..., T — период следования импульсов; ВУ — вычислительное устройство, преобразующее последовательность чисел (уровней) Х(nТ) в выходную функцию Y(nТ) ; ЦАП — цифро-аналоговый преобразователь, в котором Y(nT) преобразуется в выходной аналоговый сигнал y(t) .

Рис. 1. Принципиальные схемы некоторых электрических фильтров на катушках индуктивности, конденсаторах и резисторах — нижних частот (а), верхних частот (б), полосно-пропускающего (в), полосно-задерживающего (г) и их частотные характеристики (соответственно д, е, ж, з): L1, L2,..., Ln — катушки индуктивности; C1, С2 ,...,Сп — конденсаторы; R1, R2, Rn — резисторы; f — частота; fн, fв — граничные частоты.

Электрических сигналов усили'тель, устройство, предназначенное для повышения мощности электрических сигналов . Поскольку усиливаемые электрические сигналы представляют собой изменения (колебания) напряжения или тока во времени, то Э. с. у. по существу является усилителем электрических колебаний . Э. с. у. подразделяются на усилители низкой или высокой частоты, видеоусилители , постоянного тока усилители и т. д. К Э. с. у. относятся также измерительные усилители (ИУ), которые входят в состав различной измерительной аппаратуры — электронных вольтметров , осциллографов , потенциометров , приборов, выполненных на основе мостов измерительных , и др. ИУ позволяют повысить чувствительность и точность при измерениях электрических и неэлектрических величин. Основное требование, предъявляемое к ИУ, — постоянство коэффициента усиления, достигаемое посредством глубокой отрицательной обратной связи . Кроме того, в ряде приборов (например, вольтметрах, осциллографах) ИУ должен обеспечивать их нормальную работу в широком диапазоне частот, иногда от 0 до нескольких Ггц.

  Лит. см. при ст. Усилитель электрических колебаний .

  Г. В. Войшвилло.

Электри'ческое взрыва'ние, осуществляется посредством электродетонаторов , включенных в электровзрывную сеть. Предложено в России П. Л. Шиллингом (1812) для взрывания пороховых зарядов при помощи разработанных им угольных запалов, которые в 1839 были заменены электровоспламенителями с металлическим мостиком накаливания. В 1840 для Э. в. были созданы гальванические батареи, в 1843 — первая взрывная машинка (магнитоэлектрическая).

  При Э. в. электродетонаторы соединяются между собой и с источником тока посредством проводов. В зависимости от условий взрывных работ применяют схемы последовательного, параллельного или смешанного соединения.

  Э. в. широко применяется в горном деле, строительстве и военно-инженерных работах. Современные средства и приборы для Э. в. обеспечивают безопасность Э. в. в условиях блуждающих токов, статического электричества, вблизи электролиний высокого напряжения, радиопередатчиков и радаров. Конденсаторные взрывные машинки позволяют инициировать электровзрывные сети с числом электродетонаторов до 1500.

  Лит.: Лурье А. И., Электрическое взрывание зарядов, 2 изд., М., 1963.

Электри'ческое напряже'ние (U ) между двумя точками электрической цепи или электрического поля, равно работе электрического поля по перемещению единичного положит, заряда из одной точки в другую. В потенциальном электрическом поле эта работа не зависит от пути, по которому перемещается заряд; в этом случае Э. н. между двумя точками совпадает с разностью потенциалов между ними.

  Если поле непотенциально, то напряжение зависит от того пути, по которому перемещается заряд между точками. Непотенциальные силы, называются сторонними, действуют внутри любого источника постоянного тока (генератора, аккумулятора, гальванического элемента и др.). Под напряжением на зажимах источника тока всегда понимают работу электрического поля по перемещению единичного положительного заряда вдоль пути, лежащего вне источника; в этом случае Э. н. равно разности потенциалов на зажимах источника и определяется Ома законом: U = IR—E, где I — сила тока, R — внутреннее сопротивление источника, а E — его электродвижущая сила (эдс). При разомкнутой цепи (I = 0) напряжение по модулю равно эдс источника. Поэтому эдс источника часто определяют как Э. н. на его зажимах при разомкнутой цепи.

  В случае переменного тока Э. н. обычно характеризуется действующим (эффективным) значением, которое представляет собой среднеквадратичное за период значение напряжения. Напряжение на зажимах источника переменного тока или катушки индуктивности измеряется работой электрического поля по перемещению единичного положительного заряда вдоль пути, лежащего вне источника или катушки. Вихревое (непотенциальное) электрическое поле на этом пути практически отсутствует, и напряжение равно разности потенциалов. Э. н. обычно измеряют вольтметром . Единица Э. н. в Международной системе единиц — вольт .

  Лит.: Тамм И. Е., Основы теории электричества, 9 изд., М., 1976, гл. 3 и 6; Калашников С. Г., Электричество, 4 изд., М., 1977 (Общий курс физики), гл. 3, 7, 21.

  Г. Я. Мякишев.

Электри'ческое отопле'ние, вид отопления , при котором обогрев помещений и поддержание в них заданной температуры обеспечиваются электрическими отопительными приборами, преобразующими электрическую энергию в тепловую. Наиболее распространены отопительные приборы, нагревательным элементом которых служит проводник с большим электрическим сопротивлением: открытый, непосредственно соприкасающийся с нагреваемым воздухом (например, в электрокаминах и рефлекторах), или закрытый, помещенный внутри электронагревателя обычно трубчатого типа и передающий тепло на поверхность отопительного прибора (радиатора) через циркулирующий в нём теплоноситель (например, жидкое масло). Приборы с закрытым нагревательным элементом исключают возможность ожогов и пригорания пыли.

  В современном строительстве находят применение отопительные приборы, в которых электрический ток нагревает теплоаккумулирующий материал; последний, в свою очередь, отдаёт тепло отапливаемому помещению. Такие приборы обычно потребляют электроэнергию в те часы суток, когда уменьшается её расход на другие нужды. В качестве теплоаккумуляционных отопительных приборов используют также строительные конструкции (например, железобетонные панели перекрытий), прокладывая в них электронагревательные кабели. В некоторых случаях для Э. о. применяют изделия из токопроводящей резины, токопроводящие обои и т. п.

  Существенное преимущество Э. о. перед другими видами отопления — простота и надёжность автоматического регулирования температуры, что позволяет более экономно расходовать электроэнергию. Однако стоимость электроэнергии ещё достаточно высока, поэтому Э. о. в СССР широкого распространения не получило.

  Лит.: Отопление и вентиляция, 3 изд., ч. 1, М., 1975; Ливчак И. Ф., Квартирное отопление, М., 1977.

  И. Ф. Ливчак.

Электри'ческое по'ле, частная форма проявления (наряду с магнитным полем) электромагнитного поля , определяющая действие на электрический заряд силы, не зависящей от скорости его движения. Представление об Э. п. было введено в науку М. Фарадеем в 30-х гг. 19 в. Согласно Фарадею, каждый покоящийся заряд создаёт в окружающем пространстве Э. п. Поле одного заряда действует на другой заряд, и наоборот; так осуществляется взаимодействие зарядов (концепция близкодействия). Основная количественная характеристика Э. п. — напряжённость электрического поля Е, которая определяется как отношение силы F, действующей на заряд, к величине заряда q , Е = F/q. Э. п. в среде наряду с напряжённостью характеризуется вектором электрической индукции (см. Индукция электрическая и магнитная). Распределение Э. п. в пространстве наглядно изображается с помощью силовых линий напряжённости Э. п. Силовые линии потенциального Э. п., порождаемого электрическими зарядами, начинаются на положительных зарядах и оканчиваются на отрицательных. Силовые линии вихревого Э. п., порождаемого переменным магнитным полем, замкнуты.

  Напряжённость Э. п. удовлетворяет принципу суперпозиции, согласно которому в данной точке пространства напряжённость поля Е, создаваемого несколькими зарядами, равна сумме напряжённостей полей (E ₁ , E ₂ , E ₂ ,... ) отдельных зарядов: Е = E ₁ + E ₂ + E ₃ +... Суперпозиция полей вытекает из линейности Максвелла уравнений .

  Лит.: Тамм И. Е., Основы теории электричества, 9 изд., М., 1976, гл. 1, 6; Калашников С. Г., Электричество, 4 изд., М., 1977 (Общий курс физики), гл. 2, 13.

  Г. Я. Мякишев.

Электри'ческое по'ле атмосфе'ры, стационарное электрическое поле, создаваемое электрическими объёмными зарядами в атмосфере, собственным зарядом Земли и зарядами, индуцированными в атмосфере. Характеристики Э. п. а. — напряжённость поля и его потенциал — зависят также от распределения проводимости атмосферы , а следовательно, от метеорологических факторов: туманов, облаков, осадков, метелей, запыления и ионизации атмосферы, вулканических извержений и т. д. Поэтому Э. п. а. в разных точках атмосферы различно и испытывает значительные изменения во времени. Вблизи земной поверхности напряжённость Э. п. а. зависит от формы рельефа — она усиливается около выступающих элементов ландшафта, строений, высотных мачт и ослабевает во впадинах рельефа, на улицах городов и т. д. См. Атмосферное электричество .

  Лит.: Имянитов И, М., Чубарина Е. В., Электричество свободной атмосферы, Л., 1965; Имянитов И. М., Чубарина Е. В., Шварц Я. М., Электричество облаков, Л., 1971; Чалмерс Дж. А., Атмосферное электричество, пер. с англ., Л., 1974.

  И. М. Имянитов.

Электри'ческое по'ле Земли', естественное электрическое поле Земли как планеты, которое наблюдается в твёрдом теле Земли, в морях, в атмосфере и магнитосфере. Э. п. 3. обусловлено сложным комплексом геофизических явлений. Распределение потенциала поля несёт в себе определённую информацию о строении Земли, о процессах, протекающих в нижних слоях атмосферы, в ионосфере, магнитосфере, а также в ближнем межпланетном пространстве и на Солнце.

  Методика измерения Э. п. 3. определяется той средой, в которой наблюдается поле. Наиболее универсальный способ — определение разности потенциалов при помощи разнесённых в пространстве электродов. Этот способ применяется при регистрации земных токов (см. Теллурические токи ), при измерении с летательных аппаратов электрического поля атмосферы, а с космических аппаратов — магнитосферы и космического пространства (при этом расстояние между электродами должно превышать дебаевский радиус экранирования в космической плазме, т. е. составлять сотни метров).

  Существование электрического поля в атмосфере Земли связано в основном с процессами ионизации воздуха и пространственным разделением возникающих при ионизации положительных и отрицательных электрических зарядов. Ионизация воздуха происходит под действием космических лучей ультрафиолетового излучения Солнца; излучения радиоактивных веществ, имеющихся на поверхности Земли и в воздухе; электрических разрядов в атмосфере и т. д. Многие атмосферные процессы: конвекция образование облаков, осадки и другие — приводят к частичному разделению разноимённых зарядов и возникновению атмосферных электрических полей (см. Атмосферное электричество ). Относительно атмосферы поверхность Земли заряжена отрицательно.

  Существование электрического поля атмосферы приводит к возникновению токов, разряжающих электрический «конденсатор» атмосфера — Земля. В обмене зарядами между поверхностью Земли и атмосферой значительную роль играют осадки. В среднем осадки приносят положительных зарядов в 1,1—1,4 раза больше, чем отрицательных. Утечка зарядов из атмосферы восполняется также за счёт токов, связанных с молниями и отеканием зарядов с остроконечных предметов (острий). Баланс электрических зарядов, приносимых на земную поверхность площадью 1 км ² за год, можно характеризовать следующими данными:

  Ток проводимости          + 60 к/(км² ·год)

  Токи осадков                  + 20       »         

  Разряды молний           – 20       »        

  Токи с остриёв              – 100     »        

  __________________________

  Всего        – 40 к/(км² ·год)

  На значительной части земной поверхности — над океанами — токи с остриёв исключаются, и здесь будет положительный баланс. Существование статического отрицательного заряда на поверхности Земли (около 5,7×10⁵ к ) говорит о том, что эти токи в среднем сбалансированы.

  Электрические поля в ионосфере обусловлены процессами, протекающими как в верхних слоях атмосферы, так и в магнитосфере. Приливные движения воздушный масс, ветры, турбулентность — всё это является источником генерации электрического поля в ионосфере благодаря эффекту гидромагнитного динамо (см. Земной магнетизм ) Примером может служить солнечно-суточная электрическая токовая система, которая вызывает на поверхности Земли суточные вариации магнитного поля. Величина напряжённости электрического поля в ионосфере зависит от местоположения точки наблюдения, времени суток, общего состояния магнитосферы и ионосферы, от активности Солнца. Она колеблется от нескольких единиц до десятков мв /м, а в высокоширотной ионосфере достигает ста и более мв/м. При этом сила тока доходит до сотен тысяч ампер. Из-за высокой электропроводности плазмы ионосферы и магнитосферы вдоль силовых линий магнитного поля Земли электрического поля ионосферы переносятся в магнитосферу, а магнитосферные поля в ионосферу.

  Одним из непосредственных источников электрического поля в магнитосфере является солнечный ветер . При обтекании магнитосферы солнечным ветром возникает эдс Е = v ´b _^ , где b _^ — нормальная компонента магнитного поля на поверхности магнитосферы, v — средняя скорость частиц солнечного ветра.

  Эта эдс вызывает электрические токи, замыкающиеся обратными токами, текущими поперёк хвоста магнитосферы (см. Земля ). Последние порождаются положительными пространственными зарядами на утренней стороне хвоста магнитосферы и отрицательными — на его вечерней стороне. Величина напряженности электрического поля поперёк хвоста магнитосферы достигает 1 мв /м. Разность потенциалов поперёк полярной шапки составляет 20—100 кв.

  Ещё один механизм возбуждения эдс в магнитосфере связан с коллапсом противоположно направленных силовых линий магнитного поля в хвостовой части магнитосферы; освобождающаяся при этом энергия вызывает бурное перемещение магнитосферной плазмы к Земле. При этом электроны дрейфуют вокруг Земли к утренней стороне, протоны — к вечерней. Разность потенциалов между центрами эквивалентных объемных зарядов достигает десятков киловольт. Это поле противоположно по направлению полю хвостовой части магнитосферы.

  С дрейфом частиц непосредственно связано существование магнитосферного кольцевого тока вокруг Земли. В периоды магнитных бурь и полярных сияний электрические поля и токи в магнитосфере и ионосфере испытывают значительные изменения.

  Магнитогидродинамические волны, генерируемые в магнитосфере, распространяются по естественным волноводным каналам вдоль силовых линии магнитного поля Земли. Попадая в ионосферу, они преобразуются в электромагнитные волны, которые частично доходят до поверхности Земли, а частично распространяются в ионосферном волноводе и затухают, На поверхности Земли эти волны регистрируются в зависимости от частоты колебаний либо как магнитные пульсации (10^-2 —10 гц ), либо как очень низкочастотные волны (колебания с частотой 10² —10⁴ гц ).

  Переменное магнитное поле Земли, источники которого локализованы в ионосфере и магнитосфере, индуцирует электрическое поле в земной коре. Напряжённость электрического поля в приповерхностном слое коры колеблется в зависимости от места и электрического сопротивления пород в пределах от нескольких единиц до нескольких сотен мв /км, а во время магнитных бурь усиливается до единиц и даже десятков в /км. Взаимосвязанные переменные магнитное и электрическое поля Земли используют для электромагнитного зондирования в разведочной геофизике, а также для глубинного зондирования Земли.

  Определённый вклад в Э. н. З. вносит контактная разность потенциалов между породами различной электропроводности (термоэлектрический, электрохимический, пьезоэлектрический эффекты). Особую роль при этом могут играть вулканические и сейсмические процессы.

  Электрические поля в морях индуцируются переменным магнитным полем Земли, а также возникают при движении проводящей морской воды (морских волн и течений) в магнитном поле. Плотность электрических токов в морях достигает 10^-6 а/м ² . Эти токи могут быть использованы как естественные источники переменного магнитного поля для магнитовариационного зондирования на шельфе и в море.

  Вопрос об электрическом заряде Земли как источнике электрического поля в межпланетном пространстве окончательно не решён. Считается, что Земля как планета электрически нейтральна. Однако эта гипотеза требует своего экспериментального подтверждения. Первые измерения показали, что напряженность электрического поля в околоземном межпланетном пространстве колеблется в пределах от десятых долей до нескольких десятков мв /м.

  Лит.: Тихонов А. Н. Об определении электрических характеристик глубоких слоев земной коры, «Докл. АН СССР», 1950, т. 73, № 2; Тверской П. Н., Курс метеорологии, Л., 1962; Акасофу С. И., Чепмен С., Солнечно-земная физика, пер. с англ., ч. 2, М., 1975.

  Ю. П. Сизов.

Электри'ческое смеще'ние, то же, что вектор электрической индукции (см. Индукция электрическая и магнитная). Термин имеет историческое происхождение (введён Дж. К. Максвеллом ), в современной физической литературе не применяется.

Электри'ческое сопротивле'ние

  1) величина, характеризующая противодействие электрической цепи (или её участка) электрическому току , измеряется в омах . Э. с. обусловлено передачей или преобразованием электрической энергии в другие виды: при необратимом преобразовании электрической энергии (преимущественно в тепловую) Э. с. называется сопротивлением активным ; Э. с., обусловленное передачей энергии электрическому или магнитному полю (и обратно), называется сопротивлением реактивным .

  При постоянном токе Э с цепи (обозначается R ) в соответствии с Ома законом равно отношению приложенного к ней напряжения U к силе протекающего тока I (при отсутствии в цепи других источников тока или эдс).

  При переменном токе (синусоидальном) Э. с. цепи равно , где r — активное сопротивление, а x —реактивное сопротивление цепи, определяемое наличием в цепи индуктивности и электрической емкости (см. Сопротивление индуктивное , Сопротивление ёмкостное ); величина Z называется полным электрическим сопротивлением.

  Активное сопротивление элемента электрической цепи зависит как от формы элемента и его размеров, так и от материала, из которого он изготовлен. Для однородного по составу элемента в виде бруска, пластины, трубки или проволоки при постоянном его сечении S и длине l, , где r — удельное сопротивление, характеризующее материал элемента; измеряется в ом ·м, ом ·см или . По удельному сопротивлению все вещества делятся на проводники (см. Металлы , Проводники ), полупроводники (см. Полупроводники , Полупроводниковые материалы ), изоляторы (см. Диэлектрики , Электроизоляционные материалы ). При очень низких температурах Э. с. некоторых металлов и сплавов падает до нуля (см. Сверхпроводимость , Сверхпроводники ). Часто вместо удельного сопротивления, особенно при рассмотрении физической природы Э. с., вводят величину, обратную удельному Э. с.,— электропроводность .

  2) Термин «Э. с.» в обиходе часто употребляют применительно к резистору или какому-либо другому элементу, присоединяемому к электрической цепи, например для ограничения или регулирования силы тока в ней (см. Шунт , Реостат , Потенциометр ).

  Лит. см. при ст. Электропроводность .

Электри'чество, совокупность явлений, обусловленных существованием, движением и взаимодействием электрически заряженных тел или частиц. Взаимодействие электрических зарядов осуществляется с помощью электромагнитного поля (в случае неподвижных электрических зарядов — электростатического поля; см. Электростатика ). Движущиеся заряды (электрический ток ) наряду с электрическим возбуждают и магнитное поле, т. е. порождают электромагнитное поле, посредством которого осуществляется электромагнитное взаимодействие (учение о магнетизме , т. о., является составной частью общего учения об Э.). Электромагнитные явления описываются классической электродинамикой , в основе которой лежат Максвелла уравнения .

  Законы классической теории Э. охватывают огромную совокупность электромагнитных процессов. Среди 4 типов взаимодействий (электромагнитных, гравитационных, сильных и слабых), существующих в природе, электромагнитные занимают первое место по широте и разнообразию проявлений. Это связано с тем, что все тела построены из электрически заряженных частиц противоположных знаков, взаимодействия между которыми, с одной стороны, на много порядков интенсивнее гравитационных и слабых, а с другой — являются дальнодействующими в отличие от сильных взаимодействий. Строение атомных оболочек, сцепление атомов в молекулы (химические силы) и образование конденсированного вещества определяются электромагнитным взаимодействием.

  Историческая справка. Простейшие электрические и магнитные явления известны ещё с глубокой древности. Были найдены минералы, притягивающие кусочки железа, а также обнаружено, что янтарь (греч. электрон, elektron, отсюда термин Э.), потёртый о шерсть, притягивает лёгкие предметы (электризация трением). Однако лишь в 1600 У. Гильберт впервые установил различие между электрическими и магнитными явлениями. Он открыл существование магнитных полюсов и неотделимость их друг от друга, а также установил, что земной шар — гигантский магнит.

  В 17 — 1-й половине 18 вв. проводились многочисленные опыты с наэлектризованными телами, были построены первые электростатические машины, основанные на электризации трением, установлено существование электрических зарядов двух родов (Ш. Дюфе ), обнаружена электропроводность металлов (английский учёный С. Грей). С изобретением первого конденсатора — лейденской банки (1745) — появилась возможность накапливать большие электрические заряды. В 1747—53 Б. Франклин изложил первую последовательную теорию электрических явлений, окончательно установил электрическую природу молнии и изобрёл молниеотвод.

  Во 2-й половине 18 в. началось количественное изучение электрических и магнитных явлений. Появились первые измерительные приборы — электроскопы различных конструкций, электрометры. Г. Кавендиш (1773) и Ш. Кулон (1785) экспериментально установили закон взаимодействия неподвижных точечных электрических зарядов (работы Кавендиша были опубликованы лишь в 1879). Этот основной закон электростатики (Кулона закон ) впервые позволил создать метод измерения электрических зарядов по силам взаимодействия между ними. Кулон установил также закон взаимодействия между полюсами длинных магнитов и ввёл понятие о магнитных зарядах, сосредоточенных на концах магнитов.

  Следующий этап в развитии науки об Э. связан с открытием в конце 18 в. Л. Гальвани «животного электричества» и работами А. Вольты , который правильно истолковал опыты Гальвани присутствием в замкнутой цепи 2 разнородных металлов в жидкости и изобрёл первый источник электрического тока — гальванический элемент (т. н. вольтов столб , 1800), создающий непрерывный (постоянный) ток в течение длительного времени. В 1802 В. В. Петров , построив гальванический элемент значительно большей мощности, открыл электрическую дугу, исследовал её свойства и указал на возможность применений её для освещения, а также для плавления и сварки металлов. Г. Дэви электролизом водных растворов щелочей получил (1807) неизвестные ранее металлы — натрий и калий. Дж. П. Джоуль установил (1841), что количество теплоты, выделяемой в проводнике электрическим током, пропорционально квадрату силы тока; этот закон был обоснован (1842) точными экспериментами Э. Х. Ленца (закон Джоуля — Ленца). Г. Ом установил (1826) количественную зависимость электрического тока от напряжения в цепи. К. ф. Гаусс сформулировал (1830) основную теорему электростатики (см. Гаусса теорема ).

  Наиболее фундаментальное открытие было сделано Х. Эрстедом в 1820; он обнаружил действие электрического тока на магнитную стрелку — явление, свидетельствовавшее о связи между электричеством и магнетизмом. Вслед за этим в том же году А. М. Ампер установил закон взаимодействия электрических токов (Ампера закон ). Он показал также, что свойства постоянных магнитов могут быть объяснены на основе предположения о том, что в молекулах намагниченных тел циркулируют постоянные электрические токи (молекулярные токи). Т. о., согласно Амперу, все магнитные явления сводятся к взаимодействиям токов, магнитных же зарядов не существует. Со времени открытий Эрстеда и Ампера учение о магнетизме сделалось составной частью учения об Э.

  Со 2-й четверти 19 в. началось быстрое проникновение Э. в технику. В 20-х гг. появились первые электромагниты. Одним из первых применений Э. был телеграфный аппарат, в 30—40-х гг. построены электродвигатели и генераторы тока, а в 40-х гг.— электрические осветительные устройства и т. д. Практическое применение Э. в дальнейшем всё более возрастало, что в свою очередь оказало существ, влияние на учение об Э.

  В 30—40-х гг. 19 в. в развитие науки об Э. внёс большой вклад М. Фарадей — творец общего учения об электромагнитных явлениях, в котором все электрические и магнитные явления рассматриваются с единой точки зрения. С помощью опытов он доказал, что действия электрических зарядов и токов не зависят от способа их получения [до Фарадея различали «обыкновенное» (полученное при электризации трением), атмосферное, «гальваническое», магнитное, термоэлектрическое, «животное» и другие виды Э.]. В 1831 Фарадей открыл индукцию электромагнитную — возбуждение электрического тока в контуре, находящемся в переменном магнитном поле. Это явление (наблюдавшееся в 1832 также Дж. Генри ) составляет фундамент электротехники . В 1833—34 Фарадей установил законы электролиза ; эти его работы положили начало электрохимии. В дальнейшем он, пытаясь найти взаимосвязь электрических и магнитных явлений с оптическими, открыл поляризацию диэлектриков (1837), явления парамагнетизма и диамагнетизма (1845), магнитное вращение плоскости поляризации света (1845) и др.

  Фарадей впервые ввёл представление об электрическом и магнитном полях. Он отрицал концепцию дальнодействия, сторонники которой считали, что тела непосредственно (через пустоту) на расстоянии действуют друг на друга. Согласно идеям Фарадея, взаимодействие между зарядами и токами осуществляется посредством промежуточных агентов: заряды и токи создают в окружающем пространстве электрическое или (соответственно) магнитное поля, с помощью которых взаимодействие передаётся от точки к точке (концепция близкодействия). В основе его представлений об электрическом и магнитном полях лежало понятие силовых линий , которые он рассматривал как механические образования в гипотетической среде — эфире , подобные растянутым упругим нитям или шнурам.

  Идеи Фарадея о реальности электромагнитного поля не сразу получили признание. Первая математическая формулировка законов электромагнитной индукции была дана ф. Нейманом в 1845 на языке концепции дальнодействия. Им же были введены важные понятия коэффициентов само- и взаимоиндукции токов. Значение этих понятий полностью раскрылось позднее, когда У. Томсон (лорд Кельвин) развил (1853) теорию электрических колебаний в контуре, состоящем из конденсатора (электроёмкость) и катушки (индуктивность).

  Большое значение для развития учения об Э. имело создание новых приборов и методов электрических измерений, а также единая система электрических и магнитных единиц измерений, созданная Гауссом и В. Вебером (см. Гаусса система единиц ). В 1846 Вебер указал на связь силы тока с плотностью электрических зарядов в проводнике и скоростью их упорядоченного перемещения. Он установил также закон взаимодействия движущихся точечных зарядов, который содержал новую универсальную электродинамическую постоянную, представляющую собой отношение электростатических и электромагнитных единиц заряда и имеющую размерность скорости. При экспериментальном определении (Вебер и ф. Кольрауш , 1856) этой постоянной было получено значение, близкое к скорости света; это явилось определённым указанием на связь электромагнитных явлений с оптическими.

  В 1861—73 учение об Э. получило своё развитие и завершение в работах Дж. К. Максвелла . Опираясь на эмпирические законы электромагнитных явлений и введя гипотезу о порождении магнитного поля переменным электрическим полем, Максвелл сформулировал фундаментальные уравнения классической электродинамики, названные его именем. При этом он, подобно Фарадею, рассматривал электромагнитные явления как некоторую форму механических процессов в эфире. Главное новое следствие, вытекающее из этих уравнений, — существование электромагнитных волн, распространяющихся со скоростью света. Уравнения Максвелла легли в основу электромагнитной теории света. Решающее подтверждение теория Максвелла нашла в 1886—89, когда Г. Герц экспериментально установил существование электромагнитных волн. После его открытия были предприняты попытки установить связь с помощью электромагнитных волн, завершившиеся созданием радио, и начались интенсивные исследования в области радиотехники .

  В конце 19 — начале 20 вв. начался новый этап в развитии теории Э. Исследования электрических разрядов увенчались открытием Дж. Дж. Томсоном дискретности электрических зарядов. В 1897 он измерил отношение заряда электрона к его массе, а в 1898 определил абсолютную величину заряда электрона. Х. Лоренц , опираясь на открытие Томсона и выводы молекулярно-кинетической теории, заложил основы электронной теории строения вещества (см. Лоренца — Максвелла уравнения ). В классической электронной теории вещество рассматривается как совокупность электрически заряженных частиц, движение которых подчинено законам классической механики. Уравнения Максвелла получаются из уравнений электронной теории статистическим усреднением.

  Попытки применения законов классической электродинамики к исследованию электромагнитных процессов в движущихся средах натолкнулись на существенные трудности. Стремясь разрешить их, А. Эйнштейн пришёл (1905) к относительности теории . Эта теория окончательно опровергла идею существования эфира, наделённого механическими свойствами. После создания теории относительности стало очевидно, что законы электродинамики не могут быть сведены к законам классической механики.

  На малых пространственно-временных интервалах становятся существенными квантовые свойства электромагнитного поля, не учитываемые классической теорией Э. Квантовая теория электромагнитных процессов — квантовая электродинамика — была создана во 2-й четверти 20 в. Квантовая теория вещества и поля уже выходит за пределы учения об Э., изучает более фундаментальные проблемы, касающиеся законов движения элементарных частиц и их строения.

  С открытием новых фактов и созданием новых теорий значение классического учения об Э. не уменьшилось, были определены лишь границы применимости классической электродинамики. В этих пределах уравнения Максвелла и классическая электронная теория сохраняют силу, являясь фундаментом современной теории Э. Классическая электродинамика составляет основу большинства разделов электротехники, радиотехники, электроники и оптики (исключение составляет квантовая электроника). С помощью её уравнений было решено огромное число задач теоретического и прикладного характера. В частности, многочисленные проблемы поведения плазмы в лабораторных условиях и в космосе решаются с помощью уравнений Максвелла (см. Плазма , Управляемый термоядерный синтез , Звёзды ).

  Лит.: Кудрявцев П. С., История физики, М., 1956; Льоцци М., История физики, пер. с итал., М., 1970; Максвелл Дж. К., Избр. соч. по теории электромагнитного поля, [пер. с англ.], М., 1952; Лоренц Г. А., Теория электронов и ее применение к явлениям света и тепловою излучения, пер. с англ., 2 изд., М., 1953; Тамм И. Е., Основы теории электричества, 9 изд., М., 1976.

  Г. Я. Мякишев.

«Электри'чество», ежемесячный научно-технический журнал, орган АН СССР, Государственного комитета Совета Министров СССР по науке и технике и Центрального правления научно-технического общества энергетики и электротехнической промышленности. Один из старейших технических журналов; основан в 1880 в Петербурге по инициативе П. Н. Яблочкова, В. Н. Чиколева, Д. А. Лачинова, А. Н. Лодыгина и др.; с 1922 издаётся в Москве (перерывы в 1917—22, 1941—1944). Освещает актуальные вопросы теории и практики электроэнергетики и электротехники. Тираж (1978) около 19 тыс. экз.

Электро..., часть сложных слов, указывающая на отношение к электричеству (например, электрод , электроскоп ).

Электроаку'стика, раздел прикладной акустики, содержание которого составляют теория, методы расчёта и конструирование электроакустических преобразователей . Часто к Э. относят теорию и методы расчёта представляющих интерес для прикладной акустики электромеханических преобразователей (например, звукоснимателей, рекордеров, виброметров, электромеханических фильтров и трансформаторов и др.), связанных с электроакустическими преобразователями общностью физического механизма, методов расчёта и конструирования. Э. тесно связана также со многими другими разделами прикладной акустики, поскольку рассматриваемые ею электроакустические преобразователи либо органически входят в состав различной акустической аппаратуры (например, при звуковещании, звукозаписи и воспроизведении звука, в ультразвуковой дефектоскопии и технологии, в гидроакустике, акустической голографии и др.), либо широко применяются при экспериментальных исследованиях (например, в архитектурной и строительной акустике, медицине, геологии, океанографии, сейсморазведке, при измерении шумов и др.).

  Основная задача Э. — установление соотношений между сигналами на входе и выходе преобразователя и отыскание условий, при которых преобразование осуществляется наиболее эффективно или с минимальными искажениями.

  Э. как самостоятельный раздел прикладной акустики сложилась в 1-й половине 20 в., когда применение электроакустических преобразователей приобрело массовый характер и стало постепенно проникать во всё новые области науки и техники. Первые работы по расчётам электроакустических преобразователей относятся к концу 19 и началу 20 вв. и связаны с развитием телефонии, исследованиями колебаний пьезоэлектрических и магнитострикционных резонаторов. Существенным прогрессом в технике электроакустических преобразователей явилось создание метода электроакустических аналогий и эквивалентных схем (см. Электроакустические и электромеханические аналогии ). Важным шагом вперёд в теории расчёта электроакустических преобразователей явилось затем использование метода электромеханических многополюсников и метода эквивалентных схем для систем с т. н. распределёнными постоянными, для которых амплитуда колебаний существенно зависит от их координат аналогично электрическим длинным линиям и волноводам.

  Существенную роль в развитии Э. сыграли работы американских учёных Ф. Морса и Л. Фолди (общая теория электромеханических преобразователей с распределёнными связями), Г. Олсона (теория электромеханических аналогий и эквивалентных схем), У. Мэзона (расчёт пьезоэлектрических преобразователей и фильтров) и советских учёных Н. Н. Андреева и Л. Я. Гутина (заложивших основы современных методов расчёта пьезоэлектрических и магнитострикционных преобразователей), В. В. Фурдуева (установившего различные виды соотношений на основе теоремы взаимности в электромеханических системах), А. А. Харкевича (разработавшего и систематизировавшего общую теорию электроакустических преобразователей) и др.

  Лит.: Гутин Л. Я., Магнитострикционные излучатели и приемники, «Журнал технической физики», 1945, т. 15, в. 12; его же, Пьезоэлектрические излучатели и приемники, там же, 1946, т. 16, в. 1; Фурдуев В. В., Электроакустика, М. — Л., 1948; Харкевич А. А., Теория преобразователей, М. — Л., 1948; Физическая акустика, под ред. У. Мэзона, пер. с англ., М., 1966; Скучик Е., Основы акустики, пер. с англ., т. 1—2. М., 1976.

  Р. Е. Пасынков.

Электроакусти'ческие и электромехани'ческие анало'гии, аналогии в законах движения (колебаний) механических колебательных систем и электрических контуров. Главное достоинство Э. и э. а. — возможность применения методов расчёта и анализа электрических колебательных систем при рассмотрении свойств механических и акустических систем (рис.), основанная на сходстве дифференциальных уравнений, описывающих состояние этих систем. На основании сопоставления сходных уравнений составляется таблица соответствия электрических, механических и акустических аналогов, причём в зависимости от того, выбрано ли уравнение последовательного или параллельного электрического контура для сопоставления, различают 1-ю (прямую) и 2-ю (инверсионную) системы аналогий (см. табл.).

  Примечание. S — площадь, r   — плотность среды, c — скорость звука в среде, V — объём.

  При рассмотрении акустических систем наибольшее распространение получила 1-я система аналогий.

  Э. и э. а. особенно полезны при определении свойств сложных механических систем с несколькими степенями свободы, аналитическое исследование которых решением дифференциальных уравнений весьма трудоёмко. Такие системы представляют в виде совокупности электрических контуров и полученную электрическую схему (эквивалентную схему) анализируют приёмами электротехники. Метод Э. и э. а. применяется для расчёта электромеханических и электроакустических преобразователей .

  Лит.: Фурдуев В. В., Электроакустика, М. — Л., 1948; Ольсон Г., Динамические аналогии, пер. с англ., М., 1947; Матаушек И., Ультразвуковая техника, пер. с нем., М., 1962.

Примеры электрических и механических аналогов: а — последовательный и параллельный одиночные электрические контуры; б — механическая система с одной степенью свободы; в — акустический резонатор.

Электроакусти'ческие преобразова'тели, устройства, преобразующие электрическую энергию в акустическую (энергию упругих колебаний среды) и обратно. В зависимости от направления преобразования различают Э. п.: излучатели и приёмники. Э. п. широко используют для излучения и приёма звука в технике связи и звуковоспроизведения, для измерения и приёма упругих колебаний в ультразвуковой технике, гидролокации и в акустоэлектронике. Наиболее распространённые Э. п. линейны, т. е. удовлетворяют требованию неискажённой передачи сигнала, и обратимы, т. е. могут работать и как излучатель, и как приёмник, и подчиняются принципу взаимности. В большинстве Э. п. имеет место двойное преобразование энергии (рис. ): электромеханическое, в результате которого часть подводимой к преобразователю электрической энергии переходит в энергию колебаний некоторой механической системы, и механоакустическое, при котором за счёт колебаний механической системы в среде создаётся звуковое поле.

  Существуют Э. п., не имеющие механической колебательной системы и создающие колебания непосредственно в среде, например электроискровой излучатель, возбуждающий интенсивные звуковые колебания в результате электрического разряда в жидкости, излучатель, действие которого основано на электрострикции жидкостей. Эти излучатели необратимы и применяются редко. К особому классу Э. п. относятся приёмники звука (также необратимые), основанные на изменении электрического сопротивления чувствительного элемента под влиянием звукового давления, например угольный микрофон или полупроводниковые приёмники, в которых используется т. н. тензорезистивный эффект — зависимость сопротивления полупроводников от механических напряжений. Когда Э. п. служит излучателем, на его входе задаются электрическое напряжение U и ток i, определяющие его колебательную скорость v и звуковое давление р в его поле; на входе Э. п. — приёмника действует давление р или колебательная скорость v, обусловливающие напряжение V и ток I на его выходе (на электрической стороне). Теоретический расчёт Э. п. предусматривает установление связи между его входными и выходными параметрами.

  Колебательными механическими системами Э. п. могут быть стержни , пластинки , оболочки различной формы (полые цилиндры, сферы, совершающие различного вида колебания), механические системы более сложной конфигурации. Колебательные скорости и деформации, возникающие в системе под воздействием сил, распределённых по её объёму, могут, в свою очередь, иметь достаточно сложное распределение. В ряде случаев, однако, в механической системе можно указать элементы, колебания которых с достаточным приближением характеризуются только кинетической, потенциальной энергиями и энергией механических потерь. Эти элементы имеют характер соответственно массы М, упругости 1/С и активного механического сопротивления r (т. н. системы с сосредоточенными параметрами). Часто реальную систему удаётся искусственно свести к эквивалентной ей (в смысле баланса энергий) системе с сосредоточенными параметрами, определив т. н. эквивалентные массу М _экв , упругость 1/С _экв и сопротивление трению r _m . Расчёт механических систем с сосредоточенными параметрами может быть произведён методом электромеханических аналогий (см. Электроакустические и электромеханические аналогии ). В большинстве случаев при электромеханическом преобразовании преобладает преобразование в механическую энергию энергии либо электрического, либо магнитного поля (и обратно), соответственно чему обратимые Э. п. могут быть разбиты на следующие группы: электродинамические преобразователи, действие которых основано на электродинамическом эффекте (излучатели) и электромагнитной индукции (приёмники), например громкоговорители , микрофон; электростатические, действие которых основано на изменении силы притяжения обкладок при изменении напряжения и на изменении заряда или напряжения при относительном перемещении обкладок конденсатора (громкоговорители, микрофоны); пьезоэлектрические преобразователи, основанные па прямом и обратном пьезоэффекте (см. Пьезоэлектричество ); электромагнитные преобразователи, основанные на колебаниях ферромагнитного якоря в переменном магнитном поле и изменении магнитного потока при движении якоря; магнитострикционные преобразователи , использующие прямой и обратный эффект магнитострикции .

  Свойства Э. п. — приёмника характеризуются его чувствительностью в режиме холостого хода g_xx = V/p и внутренним сопротивлением Z_эл . По виду частотной зависимости V/p различают широкополосные и резонансные приёмники. Работу Э. п. — излучателя характеризуют: чувствительность, равная отношению р на определённом расстоянии от него на оси характеристики направленности к U или i; внутреннее сопротивление, представляющее собой нагрузку для источника электрической энергии; акустоэлектрический кпд h_{а /эл} = W_ak /W_эл , где W_ak — активная акустическая мощность в нагрузке, W_эл — активная электрическая потребляемая мощность, W_ak = Z_н v ₀ ² (v ₀ — колебательная скорость точки центра приведения на излучающей поверхности, Z_н — сопротивление акустической нагрузки, равное сопротивлению излучения Z_s , при контакте Э. п. со сплошной средой). Перечисленные параметры зависят от частоты. Величины р и h_{а /эл} достигают максимального значения на частотах механического резонанса, вследствие чего мощные излучатели делают, как правило, резонансными. Конструкции Э. п. существенно зависят от их назначения и применения и поэтому весьма разнообразны.

  Лит.: Фурдуев В. В., Электроакустика, М. — Л., 1948; Харкевич А. А., Теория преобразователей, М. — Л., 1948; Матаушек И., Ультразвуковая техника, пер. с нем., М., 1962; Ультразвуковые преобразователи, под ред. Е. Кикучи, пер. с англ., М., 1972.

  Б. С. Аронов, Р. Е. Пасынков.

Блок-схема электроакустического преобразователя: 1 — электрическая сторона; 2 — механическая колебательная система; 3 — звуковое поле; сплошные стрелки — электромеханическое (механоэлектрическое) преобразование; пунктирные — механоакустическое (акустомеханическое).

Электроаэрозольтерапи'я, лечение аэрозолями лекарственных веществ, частицы которых имеют электрический заряд; метод физиотерапии. В отличие от аэрозолей, электроаэрозоли благодаря одноимённому (чаще отрицательному) заряду частиц обеспечивают максимальную устойчивость дисперсной системы, более глубокое проникновение медикаментов в ткани, их высокую концентрацию и более длительное пребывание в организме. Для получения электроаэрозолей используют специальные аппараты, например ручной генератор электроаэрозолей, генератор электроаэрозолей камерный (ГЭК-1). Э. применяют главным образом в виде ингаляций (для профилактики послеоперационных пневмоний, лечения острых и хронических заболеваний органов дыхания и др.), реже — в виде местного воздействия (при трофических язвах, ранах, заживающих вторичным натяжением, и др.). См. также Аэрозольтерапия .

  Лит.: Эйдельштейн С. М., Основы аэрозольтерапии, М., 1967; Справочник по физиотерапии, М., 1976.

Электробала'нс, см. Энергетический баланс .

Электробалла'стер, балласстер, путевая машина , распределяющая балласт под шпалами, осуществляющая подъёмку и сдвижку (рихтовку) рельсошпальной решётки, а также другие работы при реконструкции, ремонте и строительстве ж.-д. пути. Механизм подъёма рельсошпальной решётки имеет 2 электромагнита для захвата рельсов и электровинтовые приводы для их подъёма и сдвига. Э. оборудуется дозатором балласта и балластёрными рамами для его разравнивания под шпалами, щётками для сметания излишка балласта. По конструкции различают Э. с шарниро-сочленённой рамой и консольные. У первых оборудование размещено на 2 фермах, соединённых между собой шарниром. У консольных Э., используемых при строительстве ж.-д. пути, механизм подъёма рельсо-шпальной решётки расположен впереди на консольной части фермы.

Электробу'р, забойная буровая машина с погружным электродвигателем, предназначенная для бурения глубоких скважин, преимущественно на нефть и газ. Идея Э. для ударного бурения принадлежит русскому инженеру В. И. Дедову (1899). В 1938—40 в СССР А. П. Островским и Н. В. Александровым создан и применен первый в мире Э. для вращательного бурения, спускаемый в скважину на бурильных трубах.

  Э. состоит из маслонаполненного электродвигателя и шпинделя. Мощность трёхфазного электродвигателя зависит от диаметра Э. и составляет 75—240 квт. Для увеличения вращающего момента Э. применяют редукторные вставки, монтируемые между двигателем и шпинделем и снижающие частоту вращения до 350, 220, 150, 70 об /мин. Частота вращения безредукторного Э. 455—685 об /мин. Длина Э. 12—16 м, наружный диаметр 164—290 мм.

  При бурении Э., присоединённый к низу бурильной колонны, передаёт вращение буровому долоту. Электроэнергия подводится к Э. по кабелю, смонтированному отрезками в бурильных трубах. При свинчивании труб отрезки кабеля сращиваются специальными контактными соединениями. К кабелю электроэнергия подводится через токоприёмник, скользящие контакты которого позволяют проворачивать колонну бурильных труб. Для непрерывного контроля пространственного положения ствола скважины и технологических параметров бурения при проходке наклонно направленных и разветвлённо-горизонтальных скважин используется специальная погружная аппаратура (в т. ч. телеметрическая). При бурении Э. очистка забоя осуществляется буровым раствором, воздухом или газом.

  В СССР с помощью Э. проходится свыше 300 тыс. м скважин (свыше 2% общего объёма бурения). Использование Э., благодаря наличию линии связи с забоем, особенно ценно для исследования режимов бурения.

  Лит.: Фоменко Ф. Н., Бурение скважин электробуром, М., 1974.

  Р. А. Иоаннесян.

Электрова'куумные прибо'ры (ЭВП), приборы для генерации, усиления и преобразования электромагнитной энергии, в которых рабочее пространство освобождено от воздуха и защищено от окружающей атмосферы жёсткой газонепроницаемой оболочкой. К ЭВП относятся лампы накаливания , вакуумные электронные приборы (в которых поток электронов проходит в вакууме), газоразрядные электронные приборы (в которых поток электронов проходит в газе).

  Лампы накаливания — наиболее массовый вид ЭВП (в 70-х гг. 20 в. ежегодный мировой выпуск составляет около 10 млрд. штук). Удаление воздуха из баллона лампы предотвращает окисление нити накала кислородом. Для уменьшения испарения накалённой нити лампы накаливания некоторых типов после удаления воздуха наполняют инертным газом. Это позволяет повысить рабочую температуру нити накала и тем самым — световую отдачу ламп без изменения срока их службы. Присутствие инертного газа не влияет на процесс преобразования подводимой к лампе электрической энергии в световую.

  Вакуумные электронные приборы изготовляют с таким расчётом, чтобы в рабочем режиме давление остаточных газов внутри баллона составляло 10^-6 —10^-10 мм рт. ст. При такой степени разрежения ионы остаточных газов не влияют на траектории электронов и шумы, создаваемые потоком этих ионов при их движении к катоду, достаточно малы. Такие ЭВП охватывают следующие классы приборов. 1) Электронные лампы — триоды , тетроды , пентоды и т. д.; предназначены для преобразования энергии постоянного тока в энергию электрических колебаний с частотой до 3×10⁹ гц. Основные области применения электронных ламп — радиотехника, радиосвязь, радиовещание, телевидение. 2) ЭВП СВЧ — магнетроны и магнетронного типа приборы , пролётные и отражательные клистроны , лампы бегущей волны и лампы обратной волны и т. д.; предназначены для преобразования энергии постоянного тока в энергию электромагнитных колебаний с частотами от 3×10⁸ до 3×10¹² гц. ЭВП СВЧ используются главным образом в устройствах радиолокации, телевидения (для передачи телевизионных сигналов по линиям радиорелейной связи, спутниковым линиям), СВЧ радиосвязи, телеуправления (например, ИСЗ и космическими кораблями). 3) Электроннолучевые приборы — осциллографические электроннолучевые трубки , кинескопы , запоминающие электроннолучевые трубки и т. д.; предназначены для различного рода преобразований информации, представленной в форме электрических или световых сигналов (например, визуализации электрических сигналов, преобразования двумерного оптического изображения в последовательность телевизионных сигналов и наоборот). 4) Фотоэлектронные приборы — передающие телевизионные трубки , фотоэлектронные умножители , вакуумные фотоэлементы ; служат для преобразования оптического излучения в электрический ток и применяются в устройствах автоматики, телевидения, астрономии, ядерной физики, звукового кино, факсимильной связи и т. д. 5) Вакуумные индикаторы — электронносветовые индикаторы , цифровые индикаторные лампы и др. Работа индикаторных ламп основана на преобразовании энергии постоянного тока в световую энергию. Применяются в измерительных приборах, устройствах отображения информации, радиоприёмниках и т. д. 6) Рентгеновские трубки ; преобразуют энергию постоянного тока в рентгеновские лучи. Применяются: в медицине — для диагностики ряда заболеваний; в промышленности — для обнаружения невидимых внутренних дефектов в различных изделиях; в физике и химии — для определения структуры и параметров кристаллических решёток твёрдых тел, химического состава вещества, структуры органических веществ; в биологии — для определения структуры сложных молекул.

  В газоразрядных электронных приборах (ионных приборах ) давление газа обычно значительно ниже атмосферного (поэтому их и относят к ЭВП). Класс газоразрядных ЭВП охватывает следующие виды приборов. 1) Ионные приборы большой мощности (до нескольких Мвт при токах до тысячи а ), действие которых основано на нейтрализации объёмного заряда ионами газа. К таким ЭВП относятся ртутные вентили , используемые для преобразования переменного тока в постоянный в промышленности, на ж.-д. транспорте и в других отраслях; импульсные водородные тиратроны и таситроны , служащие для преобразования постоянного тока в импульсный в устройствах радиолокации, электроискровой обработки металлов и др.; искровые разрядники и клипперные приборы , применяемые для защиты аппаратуры от перенапряжений. 2) Газоразрядные источники света непрерывного излучения, используемые для освещения помещений, улиц, в светящихся рекламах, киноаппаратуре и т. д., и импульсные источники света , применяемые в устройствах автоматики и телемеханики, передачи информации, оптической локации и т. д. 3) Индикаторы газоразрядные (сигнальные, знаковые, линейные, матричные), служащие для визуального воспроизведения информации в ЭВМ и других устройствах. 4) Квантовые газоразрядные приборы, преобразующие энергию постоянного тока в когерентное излучение — газовые лазеры , квантовые стандарты частоты .

  Лит. см. при ст. Электронные приборы .

  Р. Ф. Коваленко.

Электрова'куумный дио'д, двухэлектродная электронная лампа , разновидность диода . Используется главным образом в качестве кенотрона . Характеризуется отсутствием обратного тока и выдерживает более высокие обратные напряжения, чем газоразрядные и полупроводниковые диоды. Э. д. подразделяются на низковольтные маломощные (обратное напряжение не превышает 2 кв; выпрямленный ток до 0,4 а), высоковольтные маломощные (30 кв; 0,002 а), высоковольтные импульсные (60 кв; 100 а ), высоковольтные рентгеновские (220 кв; 2 а ). С развитием полупроводниковой электроники Э. д. вытесняются полупроводниковыми диодами , обладающими большим кпд.

  Лит. см. при ст. Электронная лампа .

Электровале'нтная связь, то же, что ионная связь .

Электрово'з, локомотив , приводимый в движение тяговыми электродвигателями, получающими электрическую энергию от контактной сети или (реже) и от аккумуляторов, установленных на самом Э. (контактно-аккумуляторный Э.), или только от аккумуляторов (аккумуляторный Э.). По назначению Э. подразделяются на магистральные (грузовые, пассажирские, грузопассажирские), маневровые, промышленные и рудничные, а по роду используемого тока — на Э. постоянного и переменного тока и комбинированные. Для повышения провозной и пропускной способности железных дорог можно использовать одновременно несколько Э., осуществляя управление из кабины одного из них.

  Первый советский магистральный Э. построен в 1932 (совместно Коломенским заводом и московским заводом «Динамо»). В СССР на железных дорогах работают магистральные Э. постоянного тока напряжением 3 кв и Э. однофазного тока промышленной частоты 50 гц напряжением 25 кв. При работе на участках с 2 системами тока иногда используют Э. двойного питания. За рубежом работают Э. на этих же системах тока и напряжения, а также на более старых системах постоянного тока напряжением 1,5 кв и однофазного тока пониженной частоты 16² /₃ или 25 гц напряжением 11—16 кв. Для безотцепочной работы с экспрессами на железнных дорогах ряда стран Западной Европы (Франция, Бельгия, ФРГ и др.), имеющих разные системы тока, эксплуатируются пассажирские Э. на 4 системы питания: постоянный ток 1,5 и 3 кв, однофазный ток промышленной частоты 50 гц 25 кв и однофазный ток пониженной частоты 16² /₃ гц 15 кв.

  Э. состоит из механической части, электрического и пневматического оборудования. К механической части относятся кузов, в котором располагается большая часть оборудования, ходовая (экипажная) часть и автосцепка . Обычно цельнометаллический кузов опирается на 2- или 3-осные тележки. Они состоят из стальных сварных, литых или брусковых рам, в которых размещены колёсные пары с буксами, имеют рессорное подвешивание, тормозную рычажную систему и тяговую передачу. На тележке установлены тяговые электродвигатели. На грузовых Э. применяется наиболее простое по конструкции тяговой передачи опорно-осевое подвешивание тяговых электродвигателей, при котором возникает повышенное воздействие колёсных пар на путь. У скоростных Э., в том числе на разрабатываемых грузовых, рассчитанных на скорости до 120 км/ч и выше, применяют опорно-рамное подвешивание, обеспечивающее меньшее воздействие на путь из-за крепления тяговых электродвигателей на зарессоренной раме тележки. Вращающий момент от электродвигателя на ось колёсной пары при этом передаётся через более сложную тяговую передачу. Иногда применяется передача вращающего момента от тягового двигателя повышенной мощности не на 1, а на 2 или 3 колёсные пары тележки.

  К электрическому оборудованию относятся тяговые электродвигатели, как правило, постоянного тока, вспомогательные машины (например, двигатель компрессора), преобразователи напряжения для питания вспомогательных низковольтных приборов, пускорегулирующие и защитные аппараты, токосъёмник и др., а на Э. переменного тока — тяговый трансформатор и выпрямители для питания тяговых электродвигателей. Пневматическое оборудование включает компрессор, резервуары для хранения сжатого воздуха, тормозные приборы и др. Сжатый воздух используется для питания рабочих приводов системы управления и тормозной системы поезда.

  Скорость движения Э. регулируют изменением напряжения на тяговых электродвигателях и воздействием на их магнитный поток. На Э. постоянного тока в начале движения все электродвигатели включены последовательно, а затем по мере роста скорости — последовательно-параллельно и далее — параллельно, с включением в каждом случае в цепь двигателей пускового реостата, который в начале имеет максимальное сопротивление, а для плавного набора скорости постепенно выводится. На Э. переменного тока различают системы низковольтного и высоковольтного регулирования напряжения. При низковольтной системе, наиболее распространённой на советских Э., напряжение регулируют изменением числа витков вторичной обмотки тягового (понижающего) трансформатора. При высоковольтной системе, основной за рубежом, в том числе на Э. серии ЧС, меняют число витков со стороны первичной обмотки этого трансформатора. Большинство эксплуатируемых Э. оборудуется устройствами для торможения электрического (реостатного или рекуперативного).

  Основные данные наиболее распространённых в СССР магистральных Э. приведены в табл.

  Характеристики наиболее распространённых в СССР электровозов (1977)

  ¹ Максимально допустимая конструкцией двигателей, условиями охлаждения и т. п., при работе в течение 1 ч (т. н. часовой режим). ² Допустимая конструкцией электровоза при эксплуатации.

  Э. серии ВЛ10, ВЛ8 и часть Э. ВЛ22^м оборудованы рекуперативным торможением. У Э. остальных серий индекс Т. характеризует реостатное торможение; индекс Р — рекуперативное; индекс К обозначает кремниевые полупроводниковые выпрямители.

  Э. ВЛ80 является самым мощным грузовым Э. в мире, а Э. ЧС4^т и ЧС4 — самыми мощными пассажирскими Э.

  Э. всех серий ВЛ (Владимир Ленин) построены в СССР. Э. серии ЧС поставляются заводами ЧССР.

  В 1977 в СССР испытывался пассажирский 8-осный Э. ЧС 200 мощностью 8400 квт с максимальной эксплуатационной скоростью 200 км/ч. В 1978 испытывались грузовые 8-осные Э. однофазного тока повышенной мощности с бесколлекторными вентильными и асинхронными тяговыми электродвигателями, имеющими для регулирования скорости преобразователи на тиристорах .

  Лит.: Быстрицкий Х. Я., Дубровский 3. М., Ребрик Б. Н., Устройство и работа электровозов переменного тока, М., 1973; Устройство и ремонт электровозов постоянного тока, М., 1977.

Советский электровоз ВЛ80.

Электровооружённость труда', показатель, характеризующий обеспеченность труда электрической энергией; составная часть энерговооружённости труда . Повышение Э. т. — важное условие научно-технического прогресса и роста производительности общественного труда.

  Различают Э. т. и электровооружённость рабочих. Коэффициент Э. т. исчисляется делением количества электрической энергии, потребленной на производстве, на число фактически отработанных человеко-часов. Электровооружённость рабочих характеризуется мощностью электропривода в квт (см. Энергетическое хозяйство предприятия ), приходящейся на 1 рабочего; коэффициент электровооружённости рабочих выражается отношением мощности электромоторов и электрических аппаратов к числу рабочих, занятых в наиболее заполненную смену.

  Сопоставление коэффициента электровооружённости и коэффициента энерговооружённости характеризует уровень электрификации производства. Если на конец года на предприятии коэффициент электровооружённости рабочих 2,0 (2 квт мощности электрического привода на 1 рабочего в наиболее заполненную смену), а коэффициент энерговооружённости рабочих 2,5, то отношение 2,0: 2,5 = 0,8 будет коэффициентом электрификации труда по мощности; если за год коэффициент Э. т. 2,8, а коэффициент энерговооружённости труда 3,2, то отношение 2,8: 3,2 = 0,875 будет коэффициентом электрификации производственного процесса по мощности.

  В статистических публикациях Э. т. в промышленности исчисляется как отношение количества электроэнергии, потребленной за год, к среднесписочному числу рабочих, занятых на производстве. В 1976 по сравнению с 1913 произошло увеличение этого показателя в 56 раз. Коэффициент Э. т. в промышленности растет быстрее, чем производительность труда промышленных рабочих. Сопоставление этих показателей выражает изменение электроёмкости продукции. Например, потребление электроэнергии в промышленности СССР составило в 1940 34,8 млрд. квт ·ч, а в 1976 — 692,8 млрд. квт ·ч, т. е. увеличилось в 19,9 раза. Объём промышленной продукции за то же время увеличился в 17,7 раза; значит электроёмкость продукции возросла в 19,9:17,7 = 1,12 раза.

  Лит.: Родштейн А. А., Статистика энергетики в промышленности, М., 1956; Бакланов Г. И., Адамов В. Е., Устинов А. Н., Статистика промышленности, 3 изд., М., 1976.

  Г. И. Бакланов.

Электровы'садочная маши'на, предназначена для получения на прутковых, профильных или трубных заготовках местных утолщений путём высадки . Высаживаемый участок заготовки нагревается при перемещении в индукторе; применяют также нагрев в проходной печи сопротивления и электроконтактный нагрев. Э. м. позволяют получать утолщения как на концах заготовки (законцовки), так и чередующиеся по её длине. Благодаря постепенной подаче заготовки в зону нагрева длина утолщения, полученного на Э. м., может быть значительно большей, чем при высадке на горизонтально-ковочных машинах . Э. м. применяют для производства клапанов, труб с фланцами и сильфонами, ступенчатых валов, профилей с законцовками и других деталей из сталей, титановых, алюминиевых, реже медных и никелевых сплавов. На Э. м. получают также заготовки переменного сечения для последующей штамповки.

Электрогидравли'ческий эффе'кт, возникновение высокого давления в результате высоковольтного электрического разряда между погруженными в жидкость электродами. Давление до 3 кбар (300 Мн/м ² ) получают за счёт энергии импульсное ударной волны, распространяющейся вокруг канала разряда в рабочей среде, обычно в воде. Это давление используют для механического воздействия на материалы при их обработке (например, прессовании, штамповке, гибке), очистке, дроблении, размоле, перемешивании (например, при приготовлении суспензий), распылении и др. Энергия, необходимая для электрического разряда, накапливается в конденсаторе. В зависимости от назначения установок применяют конденсаторы ёмкостью от 10 до 1500 мкф, сила тока в импульсе 15—50 ка, длительность разряда 10—40 мксек, мгновенная мощность до 200 Мвт.

  Лит.: Несветайлов Г. А., Серебряков Е. А., Теория и практика электрогидравлического эффекта, Минск, 1966; Попилов Л. Я., Электрофизическая и электрохимическая обработка материалов, М., 1969.

  Л. Ю. Максимов.

Электрогидравли'ческое буре'ние, основано на разрушении горной породы в заполненном водой забое скважины гидравлическим ударом, создаваемым разрядом тока высокого напряжения (до 200 кв ). Впервые разработано в СССР Л. В. Юткиным в 50-х годах. Бур выполнен в виде невращающегося трубчатого и вращающегося центрального электродов, к которым с поверхности подаются с заданной частотой импульсы тока высокого напряжения. Происходит электрический пробой межэлектродного промежутка по воде. Расширяющаяся газовая полость пробоя создаёт гидравлический удар жидкости, в результате которого происходит разрушение породы на забое.

Электроглянцева'тель, электрический прибор для придания зеркального блеска поверхности позитива, выполненного на глянцевой фотобумаге. Основная часть Э.— стальной полированный хромированный барабан (или пластины), внутри которого помещен электрический нагревательный элемент (для ускорения сушки фотобумаги). Поверхность фотобумаги, прикатанной (например, с помощью резинового валика) фотографическим слоем к барабану (пластине), после высыхания приобретает зеркальный блеск.

Электрого'рск (до 1946 — посёлок Электропередача), город в Павлово-Посадском районе Московской области РСФСР, в 75 км к В. от Москвы. Соединён ж.-д. веткой со станцией Павлово-Посад (на линии Москва — Орехово-Зуево). Возник в связи со строительством (1912—14) электростанции на торфе — ГРЭС им. Р. Э. Классона. Торфопредприятие. Мебельный комбинат, заводы: авторемонтный, 2 механических по ремонту электромеханического оборудования, асфальтобетонный.

Электрогравиме'трия, один из электрохимических методов анализа .

Электрогравирова'льный аппара'т, электронно-гравировальный автомат, электронно-механическое устройство для автоматического изготовления клише однокрасочной или цветной печати. Создан в начале 30-х гг. (Хоуэй, США, 1932, Н. П. Толмачев, СССР, 1934). Принцип действия Э. а. основан на последовательной построчной развёртке (сканировании) иллюстрационного оригинала и преобразовании отражённой от него световой энергии в электрическую. Последняя используется для управления гравировальным устройством, которое имеет резец, создающий на формном материале (металле или пластмассе) необходимые углубления (пробельные элементы клише). Глубина и площадь пробельных элементов обратно пропорциональна тональности оригинала (насыщенности цветом), а их количество, приходящееся на 1 см ² клише, составляет от 400 до 3600 шт. и выше. Скорость гравирования до 12 м/мин. По сравнению с фотоцинкографскими процессами (см. Цинкография ) изготовление клише на Э. а. обеспечивает полную автоматизацию процесса, уменьшение производственной площади, снижение себестоимости продукции и улучшение условий труда работающих. Э. а. широко используются в типографиях и на полиграфических комбинатах. С 60-х гг. выпускаются Э. а. и для изготовления форм глубокой печати на омеднённых цилиндрах, воспроизводящих не только иллюстрации, но и текст.

  Лит.: Рабинович А. Д., Духовный И. Я., Полиграфические электронные гравировальные машины, М., 1961; Далматова С. А., Технология электронно-гравировальных процессов, М., 1973; Грибков А. В., Розенфельд П. Я., Стереотипное и фотомеханическое оборудование, М., 1975.

  Н. Н. Полянский.

Упрощённая схема электрогравировального (цилиндрового) аппарата: 1 и 2 — цилиндры для закрепления оригинала и формной пластины; 3 — развёртывающее устройство с точечным источником света и фотоэлементом; 4 — функциональный электронный усилитель мощности и напряжения; 5 — гравирующее устройство.

Электрографи'ческое копи'рование, то же, что электрофотографическое копирование .

Электрогра'фия (от электро... и ...графия ), совокупность электрических и магнитных способов воспроизведения красочных изображений на различных материалах. К Э. обычно относят электрофотографию , электрографическое копирование, магнитографию (ферромагнитографию) и др. Электрографические способы получения изображений, используемые в полиграфическом производстве, отличаются относительной простотой изготовления печатных форм, но пока ещё уступают классическим полиграфическим способам по скорости и производительности печатного процесса и качеству воспроизведённого оригинала и поэтому применяются ограниченно: для получения небольшого количества копий оригинала, для изготовления малоформатных офсетных печатных форм при оперативном размножении документации небольшими тиражами.

Электро'д сварочный, см. в ст. Сварочные материалы .

Электро'д (от электро... и греч. hodos — путь), конструктивный элемент электронного, ионного или электротехнического прибора или технологической установки, представляющий собой проводник определённой формы, посредством которого участок электрической цепи, приходящийся на рабочую среду (вакуум в техническом смысле, газ, полупроводник, жидкость), соединяется с остальной частью этой цепи (образуемой проводами).

  Э. электронного прибора (электронной лампы , электроннолучевого прибора , полупроводникового прибора и др.) обычно выполняют в виде пластинки, сетки, цилиндра и т. д. функции этих Э. весьма разнообразны. Например, такие Э., как катод , фотокатод , служат источниками электронов; сетки (управляющие, экранирующие, антидинатронные) и Э. электронных пушек используются для создания внутри прибора электрических полей, управляющих движением электронов и ионов в рабочей среде; анод является коллектором электронов.

Электродви'жущая си'ла (эдс), физическая величина, характеризующая действие сторонних (непотенциальных) сил в источниках постоянного или переменного тока; в замкнутом проводящем контуре равна работе этих сил по перемещению единичного положительного заряда вдоль контура. Если через E _стр обозначить напряжённость поля сторонних сил, то эдс в замкнутом контуре (L ) равна , где dl — элемент длины контура.

  Потенциальные силы электростатического (или стационарного) поля не могут поддерживать постоянный ток в цепи, т. к. работа этих сил на замкнутом пути равна нулю. Прохождение же тока по проводникам сопровождается выделением энергии — нагреванием проводников. Сторонние силы приводят в движение заряженные частицы внутри источников тока: генераторов, гальванических элементов, аккумуляторов и т. д. Происхождение сторонних сил может быть различным. В генераторах сторонние силы — это силы со стороны вихревого электрического поля, возникающего при изменении магнитного поля со временем, или Лоренца сила , действующая со стороны магнитного поля на электроны в движущемся проводнике; в гальванических элементах и аккумуляторах — это химические силы и т. д. Эдс определяет силу тока в цепи при заданном её сопротивлении (см. Ома закон ). Измеряется эдс, как и напряжение, в вольтах .

  Лит.: Калашников С. Г., Электричество, М., 4 изд., 1977 (Общий курс физики); Тамм И. Е., Основы теории электричества, 9 изд., М., 1976.

  Г. Я. Мякишев.

Электродетона'тор, устройство для возбуждения детонации заряда взрывчатого вещества с помощью электрического тока. Состоит из капсюля-детонатора и электровоспламенителя, размещенных в одной гильзе. Для инициирования Э. в качестве источников тока используют взрывные машинки , реже силовую или осветительную сеть. Известны конструкции Э. с мостиком накаливания (распространены в СССР), токопроводящим воспламенительным составом и искровые. По времени срабатывания различают промышленные Э. мгновенного, короткозамедленного и замедленного действия. В Э. мгновенного действия инициирование капсюля-детонатора осуществляется непосредственно от электровоспламенителя, в электродетонаторах короткозамедленного и замедленного действия — через замедляющий состав. По назначению и условиям применения Э. подразделяются на водостойкие и неводостойкие, предохранительные (для шахт, опасных по газу и пыли) и непредохранительные, нормальной и низкой чувствительности, антистатические, повышенной термоустойчивости (для взрывных работ в нефтяной промышленности при температуре окружающей среды до 270 °С), сейсмические (для сейсморазведочных работ). Э. получили распространение при промышленных взрывных работах.

  Лит.: Росси Б. Д., Поздняков З. Г., Промышленные взрывчатые вещества и средства взрывания, М., 1971.

  В. М. Комар.

Электродиагно'стика (от электро... и диагностика ), метод исследования функций проводимости двигательных нервов и возбудимости мышц при помощи раздражения их электрическим током. Применяется для выявления заболеваний или травм периферических нервов и мышц. Для Э. пользуются как постоянным, так и переменным током. На поверхности тела имеются определённые точки, которые соответствуют наиболее электрически возбудимым пунктам каждого нерва и мышцы; к ним прикрепляют активный электрод в виде стержня; пассивный электрод, в виде широкой свинцовой пластины помещают в области грудины или поясницы исследуемого. Определяют порог возбудимости (по минимальной силе тока, способной вызвать видимое глазом сокращение мышцы) сначала на здоровой, затем на пораженной стороне и устанавливают количественные изменения. Отсутствие реакции мышцы на сильные раздражения говорит о гибели нерва или мышцы. По восстановлению возбудимости судят о регенерации нерва после травмы. Э. — метод раннего выявления тетании, миастении, миотонии и других заболеваний. Как вид Э. можно рассматривать хронаксиметрию , при которой измерение электровозбудимости тканей проводят с учётом силы тока и длительности его действия (так, при полиомиелите наблюдается резкое удлинение времени для вызова ответной реакции мышцы на раздражение). Э. используется также для распознавания некоторых ушных, глазных, внутренних и других заболеваний.

  Электроодонтодиагностикой называется исследование чувствительных нервов зуба при помощи их раздражения электрическим током; используется в стоматологии для распознавания болезненных изменений пульпы или периодонта.

Электродиа'лиз, см. в ст. Диализ .

Электродина'мика классическая, классическая (неквантовая) теория поведения электромагнитного поля , осуществляющего взаимодействие между электрическими зарядами. Основные законы классической Э. сформулированы в Максвелла уравнениях . Эти уравнения позволяют определить значения основных характеристик электромагнитного поля — напряжённости электрического поля Е и магнитной индукции В — в вакууме и в макроскопических телах в зависимости от распределения в пространстве электрических зарядов и токов.

  Микроскопическое электромагнитное поле, создаваемое отдельными заряженными частицами, в классической Э. определяется Лоренца — Максвелла уравнениями , которые лежат в основе классические статистические теории электромагнитных процессов в макроскопических телах; усреднение уравнений Лоренца — Максвелла приводит к уравнениям Максвелла.

  Законы классической Э. неприменимы при больших частотах и, соответственно, малых длинах электромагнитных волн , т. е. для процессов, протекающих на малых пространственно-временных интервалах. В этом случае справедливы законы квантовой электродинамики .

  Историю возникновения и развития классической Э. см. в ст. Электричество .

  Г. Я. Мякишев.

Электродина'мика дви'жущихся сред, раздел электродинамики, в котором изучаются электромагнитные явления, в частности законы распространения электромагнитных волн , в движущихся средах. Э. д. с. включает также оптику движущихся сред, в которой исследуется распространение света в движущихся средах. Хотя экспериментальный материал накапливался в течение нескольких столетий, полное его объяснение стало возможным только после появления теории относительности.

  18 и 19 вв. ознаменовались бурным развитием ньютоновской механики. На её основе были объяснены не только механическое движение тел и динамика сплошных сред, но и, казалось бы, не связанные с механикой тепловые явления. У подавляющего большинства физиков возникла уверенность, что все явления в природе могут быть объяснены действием законов классической механики. Это нашло свое выражение и в подходе к электромагнитным явлениям. Опыты по интерференции света с неопровержимостью указывали на то, что свет имеет волновую природу. Но из механики было известно, что для распространения волны необходима упругая среда. Поэтому считалось, что и для распространения световых волн также нужна упругая среда. Колебания этой светоносной среды, названной эфиром, и связывались со световыми волнами. Т. к. было известно, что свет распространяется и в пустоте, приходилось считать, что пустота тоже заполнена световым эфиром. Эфир наделялся весьма необычными свойствами: с одной стороны, он должен был обладать очень большой упругостью (поскольку скорость распространения волн тем больше, чем больше упругость среды, а скорость световых волн очень велика), с другой — не должен оказывать никакого механического сопротивления движущимся сквозь него телам (поскольку все тела движутся в пустоте без сопротивления).

  Попытка объяснения электромагнитных явлений с помощью теории эфира неизбежно приводила к вопросу о том, как протекают электромагнитные явления в теле, движущемся через эфир. Основные теории, созданные в конце 19 в. для описания оптических явлений в движущейся классической среде (теории Г. Герца и Х. Лоренца ), базировались на представлении об эфире. Однако они противоречили некоторым известным к тому времени опытам.

  Создание непротиворечивой Э. д. с. стало возможным лишь после появления специальной теории относительности А. Эйнштейна (1905), которая устранила эфир как светоносную среду и как преимуществ. систему отсчёта. Понятия «покоящаяся» и «движущаяся» среды потеряли свой абсолютный характер и стали определяться только выбором системы отсчёта (и связанным с ней «наблюдателем»).

  В 1908 Г. Минковский показал, что Максвелла уравнения для покоящихся сред в сочетании с принципом относительности Эйнштейна (см. Относительности принцип ) однозначно определяют электромагнитное поле в движущейся среде. Эти же уравнения могут быть получены и другим путём — усреднением микроскопических уравнений электронной теории Лоренца (см. Лоренца — Максвелла уравнения ) с учётом того, что у всех частиц среды имеется скорость упорядоченного движения.

  Уравнения для полей в движущейся среде совпадают с уравнениями Максвелла в покоящейся среде:

; div D = 4pr;   (1)

; div B = 0

  Здесь Е и Н — векторы напряжённостей электрического и магнитного полей, D и В — электрическая и магнитная индукции, r и j — плотности внешних зарядов и токов.

  Эта система уравнений должна быть дополнена т. н. материальными уравнениями, связывающими напряжённости полей с индукциями. В покоящейся среде материальные уравнения имеют вид: D = eЕ, В = mН (1a), где e и m — диэлектрическая и магнитная проницаемости среды. Из вида этих соотношений в покоящейся среде однозначно следует их вид в среде, движущейся со скоростью u:

  (2)

  (квадратные скобки обозначают векторное произведение). Это т. н. материальные уравнения Минковского; при u= 0 они переходят в уравнения (1a). Материальные уравнения (2), вытекающие из принципа относительности, в сочетании с уравнениями Максвелла (1) удовлетворительно объясняют результаты всех экспериментов по изучению электромагнитных явлений в движущихся средах. Ниже рассмотрены некоторые из следствий теории Э. д. с.

  Распространение электромагнитных волн в движущейся среде. Пусть в среде, движущейся со скоростью u, распространяется электромагнитная волна

Е=Eoei ^{( kr - w t )} ,                  (3)

H =H _o e^{i (kr- w t )} .

  Здесь E _o и Н _о — амплитуды электрического и магнитного полей, k — волновой вектор, w — круговая частота волны, r, t — координата и время. Из уравнений (1) — (3) вытекает, что волновой вектор и частота в движущейся среде связаны соотношением

          (4)

  При u = 0 (для покоящейся среды) получаем k ² = emw² /c ² . В соотношение (4) входит угол J между направлением распространения волны (вектором k ) и скоростью u (k u = k u cos J); поэтому условия распространения волны для разных направлений различны. При малых u, ограничиваясь величинами первого порядка по u/c, из (4) можно получить выражение для фазовой скорости u фаз волны, распространяющейся под углом J к скорости среды:

;            (5)

  направление фазовой скорости совпадает с направлением волнового вектора k. Эта формула была подтверждена в Физо опыте . Из (5), в частности, видно, что скорость света в движущейся среде не равна сумме скоростей света в неподвижной среде и самой среды.

  Поляризация волны, т. е. направления векторов E ₀ и H ₀ , зависит от скорости среды: вектор E ₀ перпендикулярен не k, как в покоящейся среде, а вектору

, (6)

  представляющему собой линейную комбинацию скорости среды и волнового вектора; вектор H ₀ не перпендикулярен k и E ₀ .

  До сих пор предполагалось, что среда перемещается как целое равномерно и прямолинейно. Если скорость среды зависит от координат и времени, например если среда вращается, то методы специальной теории относительности становятся недостаточными для определения электромагнитного поля в этом случае. Вид уравнений поля может быть получен с помощью общей теории относительности . (При малых угловых скоростях вращения применима специальная теория относительности.)

  Отражение и преломление света на движущихся границах раздела. Если электромагнитная волна падает на движущуюся границу раздела двух сред, то, как и в случае покоящейся границы, волна частично отражается, а частично проходит через границу. Однако движение границы приводит к ряду новых физических эффектов. Так, оказывается, что угол падения не равен углу отражения, а частоты всех трёх волн — падающей, отражённой и преломленной — различны. Имеются и другие отличия: например, при некоторых скоростях границы может отсутствовать отражённая волна, но зато имеются две преломленные с разными частотами.

  Рассмотрим простейший пример — отражение света от движущегося в пустоте зеркала (Эйнштейн, 1905). В этом случае прошедшая волна отсутствует, имеются лишь падающая и отражённая волны (рис. 1 ). Если скорость u зеркала направлена по нормали к его плоскости, а волна падает на зеркало под углом a₁ к нормали, то угол отражения a₂ след. образом выражается через угол падения:

,              (7)

  где b = u/c (предполагается, что зеркало движется навстречу падающей волне). При b = 0 (зеркало покоится) получим cos a₁ = cos a₂ , т. е. равенство углов падения и отражения. Напротив, если скорость зеркала стремится к скорости света, то из (7) следует, что при любом угле падения угол отражения равен нулю, т. е. даже при скользящем падении отраженная волна уходит от зеркала по нормали. Частота отраженной волны связана с частотой падающей волны соотношением:

.     (8)

  Если волна падает на движущееся зеркало по нормали, то из (8) получается

. (9)

  Если скорость зеркала близка к скорости света, частота отражённой волны во много раз больше частоты падающей.

  Движущееся зеркало — один из примеров движущейся границы раздела. В общем случае граница раздела не является идеально отражающей, поэтому кроме падающей и отражённой имеется преломленная волна. Помимо этого, и граница раздела, и среды по обе стороны от неё могут двигаться с различными скоростями. Если скорости сред по обе стороны от границы параллельны плоскости раздела, отражение волны от такой границы сопровождается поворотом плоскости поляризации, причём угол поворота пропорционален относит, скорости граничащих сред.

  Для определения отражённой и преломленной волн необходимо знать условия, которым удовлетворяют поля на границе раздела. В системе отсчёта, в которой граница раздела покоится, граничные условия оказываются такими же, как в электродинамике неподвижных тел.

  По изменению частоты при отражении волны от движущейся границы может быть определена скорость границы. Было также предложено использовать этот эффект для умножения частоты электромагнитных волн; при этом в качестве отражающих тел предлагалось применять пучки ускоренной плазмы . Эксперимент подтвердил такую возможность, однако достигнутая эффективность преобразования частот пока невелика.

  Излучение электромагнитных волн в движущейся среде . Источниками излучения в движущейся среде, как и в покоящейся, являются электрические заряды и токи. Однако характер распространения электромагнитных волн от источника, расположенного в движущейся среде, существенно отличается от того, что имеет место в случае покоящейся среды.

  Пусть в некоторой малой области в движущейся среде расположен источник и время излучения мало. Если бы среда покоилась, то поле излучения расходилось бы от источника во все стороны с одинаковой скоростью, равной скорости света, т. е. всё поле излучения было бы сосредоточено вблизи от сферической поверхности, расширяющейся со скоростью света. Движение среды приводит к тому, что скорость света в разных направлениях оказывается различной [см. формулу (5)]. Поэтому поверхность, на которой поле излучения отлично от нуля, уже не является сферой. Расчёт показывает, что эта поверхность имеет вид эллипсоида вращения с осью симметрии, направленной по скорости движения среды. Полуоси эллипса линейно растут со временем, а центр эллиптической оболочки перемещается параллельно скорости среды. Т. о., оболочка, на которой сосредоточено излучение, одновременно расширяется и «сносится по течению» в движущейся среде («увлекается» средой). Если скорость перемещения среды сравнительно невелика, то источник излучения находится внутри этой оболочки (рис. 2 ).

  Если же скорость движения среды превышает фазовую скорость света, то оболочку «сдувает» настолько сильно, что она вся оказывается «ниже по течению», и источник излучения находится вне этой оболочки (рис. 3 ).

  Прохождение заряженной частицы через движущуюся среду . При рассмотрении излучения в движущейся среде ранее предполагалось, что источник излучения покоится. Если источник движется, то его поле излучения, как и в покоящейся среде, определяется интерференцией волн, испущенных источником в каждой точке своего пути. Отличие от случая покоящейся изотропной среды заключается в том, что из-за эффекта увлечения в движущейся среде скорость волн в разных направлениях различна (см. рис. 2 и 3 ).

  Особенность излучения движущегося источника в движущейся среде можно понять на примере Черенкова — Вавилова излучения . Пусть в среде, движущейся со скоростью u, перемещается с постоянной скоростью и точечная заряженная частица. Для простоты будем считать, что и и u направлены по одной прямой. В случае покоящейся среды (u = 0) частица может стать источником излучения, если её скорость достаточно велика (превышает фазовую скорость света в среде ). Возникающее излучение, называется излучением Черенкова — Вавилова, уносит энергию от движущейся частицы, которая, т. о., замедляется. В движущейся среде источником излучения Черенкова — Вавилова может быть медленная или даже покоящаяся заряженная частица. Если частица покоится, а скорость движения среды превышает фазовую скорость света, возникает характерное волновое поле, представляющее собой излучение Черенкова — Вавилова в этом случае. При этом на частицу — источник излучения — действует ускоряющая сила в направлении движения среды.

  Рассмотренный пример показывает, что в движущейся среде характер взаимодействия заряженной частицы со средой меняется. В зависимости от скоростей частицы и среды потери энергии частицы могут иметь различную величину и даже менять знак, что соответствует уже не замедлению, а ускорению частицы средой.

  После того как стали получать (с помощью сильноточных и плазменных ускорителей ) пучки заряженных частиц большой плотности движущиеся с релятивистской скоростью интерес к Э. д. с. возрос. Плотные пучки во многих отношениях ведут себя как макроскопическая движущаяся среда В связи с применением таких пучков появились новые возможности не только в Э. д. с. вообще, но также в изучении эффектов выше 1-го порядка по u/c, т. е. эффектов в которых величина u/c уже не мала по сравнению с единицей.

  Лит.: Taмм И. Е. Основы теории электричества, 9 изд., М., 1976; его же, Собр. научных трудов, т. 1, М., 1975; Беккер Р., Электронная теория, пер. с нем., Л. — М., 1936; Болотовский Б. М., Столяров С. С., Современное состояние электродинамики движущихся сред (безграничные среды), в кн.: Эйнштейновский сборник. 1974, М., 1976.

  Б. М. Болотовский.

Рис. 3. Излучение волн в движущейся среде в случае, когда скорость среды превышает фазовую скорость света. Источник излучения находится в начале координат. Расходящиеся от источника волны настолько сильно «сдувает по течению», что они все оказываются по одну сторону от источника.

Рис. 2. Распространение волн излучения в движущейся среде. Источник излучения находится в начале координат. Среда движется вправо со скоростью v . Видно, что волновые поверхности «сносит по течению». Скорость движения среды не превышает фазовой скорости света.

Рис. 1. Отражение света от движущегося зеркала. Угол отражения a₂ не равен углу падения a₁ , частота w₂ отражённого света не равна частоте w₁ падающего света. Зеркало движется с постоянной скоростью u навстречу падающему свету.

Электродина'мика ква'нтовая, см. Квантовая электродинамика .

Электродинами'ческая усто'йчивость аппара'та, способность электрического аппарата работать без повреждений, выдерживая электродинамические усилия, возникающие в нём в результате взаимодействия магнитных полей, создаваемых токопроводящими частями аппарата, и определяемых исходя из самых тяжёлых условий, возможных при его эксплуатации (обычно при коротком замыкании). Э. у. а. задаётся (и указывается в паспорте прибора) либо как максимально допустимая амплитуда сквозного тока, проходящего через аппарат, либо как наибольшее допустимое отношение этого тока к номинальному току аппарата, либо в виде максимально допустимого механического усилия в аппарате при коротком замыкании.

  Лит.: Холявский Г. Б., Расчет электродинамических усилий в электрических аппаратах, М. — Л., 1962; Тамм И. Е., Основы теории электричества, 8 изд., М., 1966.

  Р. Р. Мамошин.

Электродинами'ческий громкоговори'тель, громкоговоритель , в котором для преобразования электрических колебаний звуковых частот в механические используют взаимодействие магнитного поля постоянного магнита с током в подвижной катушке, подключенной к источнику электрических колебаний. Катушка (располагаемая в зазоре магнита) и жестко связанная с ней диафрагма (см. рис. ) вместе с магнитной системой образуют т. н. головку Э. г. Взаимодействие тока с магнитным полем вызывает механические колебания диафрагмы, сопровождающиеся излучением звуковых волн либо непосредственно (в Э. г. прямого излучения), либо через рупор (в рупорных громкоговорителях ). Для обеспечения высокого качества звучания и эксплуатационной надёжности Э. г. головку помещают в корпус из дерева, пластмассы или металла. Э. г. используют в радиоприёмниках , электрофонах , магнитофонах и т. п. Мощность Э. г. зависит от его назначения и лежит в пределах от 0,05 до 100 ва ; кпд Э. г. прямого излучения обычно не более 1— 3%. Э. г. бывают узкополосные (обеспечивают воспроизведение в сравнительно узком интервале частот, например 300—5000 гц ) и широкополосные (например, 40—15000 гц ). Широкополосные головки сложны в изготовлении, поэтому в Э. г. часто применяют системы, состоящие из нескольких головок, каждая из которых производит звук в определённом участке частотного диапазона.

  Лит.: Римский-Корсаков А. В., Электроакустика, М., 1973; Эфруси М. М., Громкоговорители и их применение, 2 изд., М., 1976.

  Н. Т. Молодая, Л. З. Папернов.

Схема электродинамического громкоговорителя прямого излучения: М — магнит; ПС — подвижная система (диафрагма); ЗК — звуковая катушка.

Эле'ктродинамический микрофо'н, микрофон , в котором для преобразования звуковых колебаний в электрические используют явление возникновения эдс индукции (см. Индукция электромагнитная ) в металлическом проводнике, совершающем под действием звуковых волн вынужденные колебания в поле постоянного магнита.

Электродинами'ческий прибо'р , измерительный прибор , принцип действия которого основан на механическом взаимодействии двух проводников при протекании по ним электрического тока. Э. п. состоит из измерительного преобразователя , преобразующего измеряемую величину в переменный или постоянный ток, и измерительного механизма электродинамической системы (рис. ). Наиболее распространены Э. п. с подвижной катушкой, внутри которой на оси со стрелкой расположена подвижная катушка. Вращающий момент на оси возникает в результате взаимодействия токов в обмотках катушек 1 и 2 и пропорционален произведению действующих значений этих токов. Уравновешивающий момент создаёт пружина, с которой связана ось. При равенстве моментов стрелка останавливается.

  Э. п. — наиболее точные электроизмерительные приборы, применяемые для определения действующих значений тока и напряжения в цепях переменного и постоянного тока. При последовательном соединении обмоток катушек угол поворота стрелки пропорционален квадрату измеряемой величины. Такое включение обмоток применяется в Э. п. для измерения напряжения и силы тока (вольтметры и амперметры ). Электродинамические измерительные механизмы используют также для измерения мощности (ваттметры ). При этом через неподвижную катушку пропускают ток, пропорциональный току, а через подвижную — ток, пропорциональный напряжению в измеряемой цепи. Показания прибора пропорциональны активному или реактивному значению электрической мощности. В случае исполнения электродинамических механизмов в виде логометров их применяют как частотомеры, фазометры и фарадометры. Э. п. изготовляют главным образом переносными приборами высокой точности — классов 0,1; 0,2; 0,5. Разновидность Э. п. — ферродинамический прибор, котором для усиления магнитного поля неподвижной катушки применяют магнитопровод из ферромагнитного материала. Такие приборы предназначаются для работы в условиях вибрации, тряски и ударов. Класс точности ферродинамических приборов 1,5 и 2,5.

Электродинамический измерительный прибор: 1 и 2 — неподвижная и подвижная катушки; 3 — ось; 4 — пружина; 5 — стрелка; 6 — шкала.

Электро'дные проце'ссы, электрохимические превращения на границе электрод/электролит, при которых через эту границу происходит перенос заряда, проходит электрический ток. В зависимости от направления перехода электронов (с электрода на вещество или наоборот) различают катодные и анодные Э. п., приводящие соответственно к восстановлению веществ. Пространственное разделение процессов окисления и восстановления используется в химических источниках тока и при электролизе. Точной мерой скорости Э. п. служит плотность тока (a /см2 ). Особенностью Э. п. является зависимость их скорости от электродного потенциала , а также от строения двойного электричеческого слоя и наличия адсорбированных частиц на межфазной границе. Скорость Э. п. увеличивается по мере возрастания перенапряжения . При равновесном потенциале достигается динамическое равновесие, при котором ток через электрод не протекает, однако через границу фаз идёт непрерывный обмен носителями зарядов — ионами или электронами (т. н. ток обмена — один из основных кинетических параметров Э. п.). Скорость Э. п. может меняться в очень широких пределах в зависимости от природы электрода. Так, ток обмена при электрохимическом процессе выделения водорода из водных растворов кислот варьирует от 10^-12 а/см ² для ртутного электрода до 0,1 а/см ² для платинового. На скорость Э. п. влияют концентрация реагирующих частиц и температура.

  Простейшие Э. п. — реакции переноса электрона типа Fe²⁺ ® Fe³⁺ + е. Перенос электронов может сопровождаться разрывом химических связей и переходом атомов от исходного вещества к продукту реакции, например C₆ H₅ NO₂ + 6H⁺ + 6е ® C₆ H₅ NH₂ + 2H₂ O. Более сложные Э. п. сопровождаются образованием новой фазы. К ним относятся катодное осаждение и анодное растворение металлов, например Ag⁺ + е ® Ag, а также выделение и ионизация газов, например 2H⁺ + 2e « H₂ . Одной из стадий Э. п. всегда является стадия разряда-ионизации, т. е. переход заряженной частицы через границу фаз. Эта стадия — электрохимический элементарный акт суммарного процесса. Э. п. включают как стадии доставки реагирующего вещества к поверхности электрода, так и отвода продуктов реакции в объём раствора. Э. п. могут включать также химические стадии, предшествующие стадии разряда-ионизации или протекающие после неё. Широко применяемые в технике электродные процессы описаны в статьях Гальванотехника , Электрометаллургия , Электрофизические и электрохимические методы обработки , Анодирование .

  В. В. Лосев.

Электро'дный потенциа'л, разность электрических потенциалов между электродом и находящимся с ним в контакте электролитом (чаще всего между металлом и раствором электролита). Возникновение Э. п. обусловливается переносом заряженных частиц через границу раздела фаз, специфической адсорбцией ионов, а при наличии полярных молекул (в том числе молекул растворителя) — ориентационной адсорбцией их. Величина Э. п. в неравновесном состоянии зависит как от природы и состава контактирующих фаз, так и от кинетических закономерностей электродных реакций на границе раздела фаз. Равновесное значение скачка потенциалов на границе раздела электрод/раствор определяется исключительно особенностями электродной реакции и не зависит от природы электрода и адсорбции на нём поверхностно-активных веществ. Эту абсолютную разность потенциалов между точками, находящимися в двух разных фазах, нельзя измерить экспериментально или рассчитать теоретически. Практическое значение имеют относительные Э. п., обычно называемые просто Э. п., представляющие собой разность Э. п. рассматриваемого электрода и электрода сравнения — чаще всего нормального водородного электрода , Э. п. которого условно принимается равным нулю.

  При электрохимическом равновесии на электроде величина Э. п. (E ) может быть выражена через изменение гиббсовой энергии (DG ) реакции: Е = — DG /zF , где z — число электронов, участвующих в электрохимическом процессе, F — Фарадея число . Э. п. в этом случае зависит от активности (а ) участвующих в реакции веществ (потенциалопределяющих веществ). Для электродов Me/Me^{n +} Е = E ₀ + (RT/zF ) ln a _Me ⁿ⁺ , где R — газовая постоянная, Т — температура, E ₀ — нормальный потенциал . Для окислительно-восстановительных систем с инертным электродом, у которых все компоненты электрохимической реакции находятся в растворе, Э. п. (окислительно-восстановительный потенциал ) определяется активностями как окисленной (a _ok ), так и восстановленной (а _в ) форм вещества:

  ,

  где n — стехиометрический коэффициент.

  В случае, когда на электроде возможно одновременное протекание более одной электродной реакции, используется понятие стационарного Э. п. При пропускании электрического тока измеренный Э. п. будет отличаться от равновесного на величину поляризации (см. Поляризация электрохимическая ).

  Лит. см. при ст. Электрохимия .

  В. В. Городецкий.

Электродо'менная печь, электрическая рудовосстановительная шахтная печь для выплавки чугуна из железных руд. Состоит из шахты с верхней загрузкой шихтовых материалов и расположенного под ней широкого горна. Переменный ток подаётся на наклонные (реже горизонтальные) угольные электроды. Необходимое для технологического процесса тепло выделяется в горне в результате горения электрических дуг, а также нагревания шихты и шлака при прохождении через них электрического тока. Конструкция Э. п. разработана в 1898 (Э. Стассано в Италии). Первая промышленная Э. и. была введена в эксплуатацию в 1908 в Швеции (завод Домнарвет). В 1-й четверти 20 в. число Э. п. достигло нескольких десятков (в основном в Швеции и Норвегии, в меньшей мере в Италии и Японии). Применение Э. п. было экономически оправданным в тех районах, где мало коксующихся углей и есть дешёвая электроэнергия. Но из-за недостаточно высокой производительности и сложности эксплуатации, а также в связи с появлением и развитием мощных закрытых дуговых печей число работающих Э. п. резко сократилось и к середине 70-х гг. их эксплуатация практически прекратилась.

Электро'ды гальванических цепей, гальванические электроды, металлические, окисные или другие электрические проводники, находящиеся в контакте с ионным проводником (электролитом — раствором или расплавом). Важнейшей характеристикой таких Э. является электродный потенциал , устанавливающийся на границе электрод/электролит.

  По применению различают электроды сравнения , индикаторные Э. и др. Системы двух различных Э. могут использоваться как химические источники тока , а при пропускании через такие системы постоянного тока они служат электролизёрами .

Электро'ды сравне'ния, гальванические электроды , применяемые для измерения электродных потенциалов . Обычно измеряют разность потенциалов между исследуемым электродом и выбранным Э. с., имеющим известный потенциал относительно условно принятого за нуль потенциала нормального водородного электрода (НВЭ) (более строго: за нуль принят потенциал стандартного водородного электрода, отличающегося от НВЭ тем, что для него равна единице не концентрация, а активность ионов Н⁺ ). Измеренную разность принимают за потенциал исследуемого электрода, указывая, относительно какого Э. с. он измерен. В качестве Э. с. выбирают электроды, потенциалы которых характеризуются хорошей стабильностью и воспроизводимостью. Э. с. различаются по природе протекающих на них электрохимических реакций. Эти реакции должны быть высокообратимыми (чтобы исключить изменения потенциала Э. с. при прохождении через него небольшого тока).

  Наиболее употребительны Э. с.: каломельные (Hg/Hg₂ Cl₂ /KCl или HC1), хлорсеребряные (Ag/AgCl/KCl или HCl), ртутносульфатные (Hg/HgSO₄ /H₂ SO₄ ), ртутноокисные (Hg/HgO/KOH), хингидронные (Pt/гидрохинон, хинон/НСl). Потенциалы Э. с. зависят от концентрации потенциалопределяющих ионов (например, для каломельных Э. с.— от концентрации ионов Cl^- : потенциалы 0,1 н., 1 н. и насыщенного каломельных Э. с. при 25 °С равны соответственно 333, 280 и 241 мв относительно НВЭ). Изменение потенциалов (j) Э. с. с температурой (t, °С) характеризуется температурными коэффициентами, различными для разных Э. с. Для 1 н. каломельного Э. с., например, j = +280 — 0,24 (t — 25) мв относительно НВЭ при той же температуре (по определению j_нвэ = 0 при всех температурах). Выбор Э. с. зависит от условий измерений. В неводных средах можно применять и водный Э. с., но учитывать в этом случае диффузионные потенциалы на границе между водным и неводным растворами. В расплавах используют металлические Э. с., потенциалы которых в данном расплаве не меняются во времени.

  Лит.: Антропов Л. И., Теоретическая электрохимия, 3 изд., М., 1975; Reference electrodes, od. by D. J. G. lves, G. J. Janz, N. Y. — L., 1961; Батлер Д ж., Электроды сравнения в апротонных органических растворителях, в кн.: Электрохимия металлов в неводных растворах, пер, с англ., М., 1974.

  Г. М. Флорианович.

Электроже'зловая систе'ма, см. Жезловая система .

Электрои'згородь, электропастух, тонкая стальная проволока, подвешенная на кольях и периодически получающая кратковременные маломощные электрические импульсы. Используется для ограничения пастбищных участков при загонной системе пастьбы скота. Прикоснувшись к проволоке, животное замыкает цепь тока и получает ощущение кратковременного удара. Вскоре у животных вырабатывается условный рефлекс боязни проволоки. Источник питания Э. — аккумуляторные батареи, дающие напряжение не более 6 в. В зависимости от вида скота проволоку навешивают на высоте 40—80 см.

Электроизмери'тельный комбини'рованный прибо'р, измерительный прибор, в котором для измерения (неодновременного) двух и более величин используется один измерительный механизм либо несколько различных измерительных преобразователей с общим отсчётным устройством. Шкалу или отсчётное устройство Э. к. п. градуируют в единицах тех величин, которые он измеряет. Наиболее широко используют приборы для измерения электрического напряжения, силы переменного и постоянного тока — ампервольтметры; напряжения, силы переменного и постоянного тока и сопротивления — ампервольтомметры (авометры); индуктивности, напряжения постоянного тока, количества импульсов — универсальные цифровые Э. к. п.

Электроизоляцио'нные масла', высокоочищенные масла нефтяные , реже синтетические и растительные масла, используемые для изоляции и охлаждения электрических аппаратов и устройств: трансформаторов (см. Трансформаторные масла ), конденсаторов, кабелей и др. Э. м. отличаются высокой электрической прочностью (до 25 Мв/м ) и имеют электрическое сопротивление порядка 10¹⁰ —1012 ом ·см. В 70-е гг. 20 в. мировое производство нефтяных Э. м. составляет около 1 млн. т, а синтетических — около 50 тыс. т в год.

  Лит.: Крейн С. Э., Кулакова Р. В., Нефтяные изоляционные масла, М. — Л., 1959; Липштейн Р. А., Шахнович М, И., Трансформаторное масло, 2 изд., М., 1968; Шахнович М. И., Синтетические жидкости для электрических аппаратов, М., 1972.

Электроизоляцио'нные материа'лы, материалы, применяемые в электротехнических и радиотехнических устройствах для разделения токоведущих частей, имеющих разные потенциалы, для увеличения ёмкости конденсаторов, а также служащие теплопроводящей средой в электрических машинах, аппаратах и т. п. В качестве Э. м. используют диэлектрики , которые по сравнению с проводниковыми материалами обладают значительно большим удельным объёмным электрическим сопротивлением r_v = 10⁹ —10²⁰ ом ·см (у проводников 10^-6 —10^-4 ом ·см ). Основные характеристики Э. м.: удельное объёмное и поверхностное сопротивления r_v и r_s , относительная диэлектрическая проницаемость e, температурный коэффициент диэлектрической проницаемости 1/e·d e/dTград ^-1 , угол диэлектрических потерь d, электрическая прочность Е _пр (напряжённость электрического поля, при которой происходит пробой, см. Пробой диэлектриков ). При оценке Э. м. учитывают также зависимость этих характеристик от частоты электрического тока и величины напряжения.

  Э. м. можно классифицировать по нескольким признакам: агрегатному состоянию, химическому составу, способам получения и т. д. В зависимости от агрегатного состояния различают твёрдые, жидкие и газообразные Э. м. Твёрдые Э. м. составляют наиболее обширную группу и в соответствии с физико-химическими свойствами, структурой, особенностями производства делятся на ряд подгрупп, например слоистые пластики, бумаги и ткани, лакоткани, слюды и материалы на их основе, электрокерамические и др. К этим же материалам условно можно отнести лаки, заливочные и пропиточные составы, которые, хотя и находятся в жидком состоянии, но используются в качестве Э. м. в затвердевшем состоянии. Электрическая прочность твёрдых Э. м. (при 20 °С и частоте электрического тока 50 гц ) лежит в пределах от 1 Мв/м (например, для некоторых материалов на основе смол) до 120 Мв/м (например, для полиэтилентерефталата). (О применении и получении твёрдых Э. м. см. в ст. Изоляция электрическая , Изолятор , Лаки , Слюда , Стеклопластики , Пластические массы , Компаунды полимерные , Смолы синтетические . ) Жидкие Э. м. — электроизоляционные масла , в том числе нефтяные, растительные и синтетические. Отдельные виды жидких Э. м. отличаются друг от друга вязкостью и имеют различные по величине электрические характеристики. Лучшими электрическими свойствами обладают конденсаторные и кабельные масла. Электрическая прочность жидких Э. м. при 20 °С и частоте 50 гц обычно находится в пределах 12—25 Мв/м, например для трансформаторных масел 15—20 Мв/м (см. также Жидкие диэлектрики ). Существуют полужидкие Э. м. — вазелины . Газообразные Э. м. — воздух, элегаз (гексафторид серы), фреон-21 (дихлорфторметан). Воздух является естественным изолятором (воздушные промежутки в электрических машинах, аппаратах и т. п.), обладает электрической прочностью около 3 Мв/м. Элегаз и фреон-21 имеют электрическую прочность около 7,5 Мв/м, применяются в качестве Э. м. в основном в кабелях и различных электрических аппаратах.

  По химическому составу различают органические и неорганические Э. м. Наиболее распространённые Э. м. — неорганические (слюда, керамика и пр.). В качестве Э. м. используют природные (естественные) материалы и искусственные (синтетические) материалы. Искусственные Э. м. можно создавать с заданным набором необходимых электрических и физико-химических свойств, поэтому такие Э. м. наиболее широко применяют в электротехнике и радиотехнике. В соответствии с электрическими свойствами молекул вещества различают полярные (дипольные) и неполярные (нейтральные) Э. м. К полярным Э. м. относятся бакелиты, совол, галовакс, поливинилхлорид, многие кремнийорганические материалы; к неполярным — водород, бензол, четырёххлористый углерод, полистирол, парафин и др. Полярные Э. м. отличаются повышенной диэлектрической проницаемостью и несколько повышенной электрической проводимостью и гигроскопичностью.

  Для твёрдых Э. м. большое значение имеют механические свойства: прочность при растяжении и сжатии, при статическом и динамическом изгибе, твёрдость, обрабатываемость, а также тепловые свойства (теплостойкость и нагревостойкость), влагопроницаемость, гигроскопичность, искростойкость и др. Теплостойкость характеризует верхний предел температур, при которых Э. м. способны сохранять свои механические и эксплуатационные свойства. Нагревостойкость Э. м. — способность выдерживать воздействие высоких температур (от 90 до 250 °С) без заметных изменений электрических характеристик материала. В электромашиностроении принято деление Э. м. на 7 классов. Наиболее нагревостойкие Э. м. — неорганические материалы (слюда, фарфор, стекло без связующих или с элементоорганическими связующими). Для хрупких материалов (стекло, фарфор) важна также способность выдерживать перепады температур. Осуществляя электрическое разделение проводников, Э. м. в то же время не должны препятствовать отводу тепла от обмоток, сердечников и других элементов электрических машин и установок. Поэтому важным свойством Э. м. является теплопроводность. Для повышения коэффициента теплопроводности в жидкие Э. м. добавляют минеральные наполнители. Большинство Э. м. в той или иной мере поглощают влагу (гигроскопичны). Для повышения влагонепроницаемости пористые Э. м. пропитывают маслами, синтетическими жидкостями, компаундами. К абсолютно влагостойким можно отнести лишь глазурованный фарфор, стекло и т. п.

  Лит.: Электротехнический справочник, 5 изд., т. 1, М., 1974.

  А. И. Хоменко.

Электрои'мпульсная обрабо'тка, разновидность электроэрозионных методов обработки, основана на использовании сильноточных электрических импульсов относительно большой длительности, следующих с малой (1—10) скважностью (подробнее см. в ст. Электрофизические и электрохимические методы обработки ).

Электрои'мпульсное буре'ние, основано на разрушении горной породы мощным электрическим разрядом (пробоем) высокого напряжения (до 200 кв ), происходящим в приповерхностной зоне забоя скважины, заполненной жидким диэлектриком (масло, дизельное топливо). Разработан в конце 60-х гг. 20 в. в СССР (А. А. Воробьев и др.). Бур выполнен в виде кольцевого зубчатого и центрального электродов. При бурении электроды прижимаются к забою, а центральный электрод вращается, обеспечивая создание последовательных электрических импульсов-пробоев с определенной частотой по всей площади скважины. Горная порода разрушается за счёт напряжений, возникающих в ней при электрическом пробое. Удаление продуктов разрушения производится циркуляцией жидкого диэлектрика. Эффективность бурения не зависит от крепости пород и глубины скважины и определяется параметрами электрического пробоя и условиями удаления продуктов разрушения. Скорость бурения до 6—10 м/ч. Область применения — нисходящие скважины в плотных горных породах, обладающих высоким электрическим сопротивлением и не поглощающих циркулирующий в скважине жидкий диэлектрик. Э. б. находится в стадии эксперимента и промышленной проверки (1977).

  Б. Н. Кутузов.

Электрои'мпульсный стано'к, электроэрозионный станок, станок для размерной обработки токопроводящих материалов импульсами дугового разряда . Используется в основном для обработки деталей из твёрдых сплавов. Подробнее см. в ст. Электрофизические и электрохимические методы обработки .

Электроиндукцио'нная дефектоско'пия, электроиндуктивная дефектоскопия, см. в ст. Дефектоскопия .

Электроинерцио'нные о'пыты, опыты, доказавшие, что проводимость металлов обусловлена свободными электронами. Эти опыты были выполнены Л. И. Мандельштамом и Н. Д. Папалекси в 1912 (результаты опытов не были опубликованы) и американскими физиками Т. Стюартом и Р. Толменом в 1916. В Э. о. катушка большого диаметра с намотанным на неё металлическим проводом приводилась в быстрое вращение и затем резко тормозилась. При торможении катушки свободные заряды в проводнике продолжали некоторое время двигаться по инерции. Вследствие движения зарядов относительно проводника в катушке возникал кратковременный электрический ток. Этот ток регистрировался гальванометром, присоединённым к концам катушки с помощью скользящих контактов. Направление тока свидетельствовало о том, что этот ток обусловлен упорядоченным движением отрицательно заряженных частиц. Величина переносимого заряда, согласно расчётам, прямо пропорциональна отношению заряда к массе частиц, создающих ток. Измерения показали, что это отношение равно отношению заряда к массе электрона, полученному из других опытов.

  Лит.: Калашников С. Г., Электричество, 4 изд., М., 1977 (Общий курс физики, т. 2).

Электроинструме'нт, ручные переносные машины с приводом от электродвигателя для механической обработки материалов. Э. состоит обычно из корпуса и размещенного в нём электродвигателя, ротор которого соединён с рабочим шпинделем муфтой или редуктором; иногда удлинённый вал ротора Э. является одновременно и рабочим шпинделем. В некоторых случаях (например, электрорубанок) ротор обращенного электродвигателя (статор помещен внутри ротора) служит ножевым валом. Иногда вращательное движение передаётся от электродвигателя к рабочим элементам гибким валом. Э. снабжают рукоятками для переноски и направления инструмента во время работы. Для снижения веса Э. его корпус и некоторые другие детали изготовляются преимущественно из лёгких сплавов. Мощность электродвигателя Э. обычно не превышает 0,4—1,0 квт. Э. предназначен главным образом для производства мелких работ и применяется для механизации ручных операций при выполнении слесарных, монтажных, сборочных и отделочных работ, а также для обработки мест изделий, к которым нельзя подвести инструмент на стационарных станках.

  Широко распространён Э. в металлообработке. Для механизации процесса рубки металлов применяются электрические рубильные молотки, у которых вращение вала электродвигателя преобразуется в возвратно-поступательное движение зубила или крейцмейселя, закрепленного на конце ударника. При резке металлов используются различные электрические ножовки, дисковые пилы, при резке листовой стали толщиной до 3 мм — электрические ножницы вибрационного типа, производительность которых достигает 3—6 м/мин. Они особенно удобны при резке по фигурному раскрою. При опиливании применяются передвижные опиловочные электрические машины, а также электрические напильники. Для сверления и развёртывания отверстий служат ручные сверлильные машины (электродрели) различных типов: лёгкие, средние и тяжёлые для обработки отверстий диаметром соответственно до 9, 15 и 30 мм и угловые — для обработки отверстий в труднодоступных местах. Для механизации процесса нарезания резьбы применяются электрорезьбонарезатели и электросверлилки, оснащенные специальными насадками. При шабрении пользуются электромеханическими шаберами и электрическими шабровочными головками.

  В деревообработке наиболее распространены электропилы, электрорубанки, электрофрезы, электросвёрла, электродолбёжники, шлифовальные Э., сучкорезки, а также переносные паркетно-шлифовальные машины.

  К Э. относятся также электрические гайковёрты, лобзики, шуруповёрты, отбойные молотки, трамбовки, а также вспомогательное оборудование — заточные станки, точила и др. Некоторые виды электрических ручных машин комплектуются различным сменным режущим инструментом. См. также Ручные машины .

  Н. А. Щемелев.

Электроискрова'я обрабо'тка, разновидность электроэрозионных методов обработки. Основана на специфическом воздействии искрового разряда на материал. Позволяет получать изделия с высокой точностью и малой шероховатостью поверхности (подробнее см. в ст. Электрофизические и электрохимические методы обработки ).

Электрокапилля'рные явле'ния, физические явления, связанные с зависимостью поверхностного натяжения на границе раздела электрод — электролит от потенциала электрода. Э. я. обусловлены существованием на поверхности металла ионов, образующих поверхностный заряд е и обусловливающих существование двойного электрического слоя в отсутствии внешней эдс. Взаимное отталкивание одноимённо заряженных ионов вдоль поверхности раздела фаз компенсирует стягивающие молекулярные силы, вследствие чего поверхностное натяжение s ниже, чем в случае незаряженной поверхности. Подвод извне зарядов, знак которых противоположен знаку e, снижает его значение (см. Поляризация электрохимическая ) и повышает s. При полной компенсации стягивающих сил электростатическими s достигает максимума. Дальнейший подвод зарядов приводит к убыванию s вследствие возникновения и роста нового поверхностного заряда. Экспериментальная кривая зависимости s от потенциала электрода j при постоянном составе раствора хорошо описывается уравнением Линмана: e = — d s/d j. Это уравнение позволяет рассчитать значение e и ёмкость двойного электрического слоя.

  На Э. я. влияет специфическая адсорбция ионов, особенно ионов поверхностно-активных веществ, что позволяет определять их поверхностную активность. Э. я. в расплавленных металлах используют для определения их адсорбционной способности (алюминий, галлий, кадмий, цинк и др.). Теорию Э. я. применяют для объяснения максимумов в полярографии .

  К Э. я. относят также зависимость твёрдости, смачиваемости и коэффициента трения электрода от его потенциала.

  Лит.: Кинетика электродных процессов, М., 1952; Дамаскин Б. Б., Петрий О. А., Введение в электрохимическую кинетику, М., 1975.

  С. С. Духин.

Электрока'р (от электро... и англ. car — тележка), самоходная безрельсовая колёсная тележка с электрическим приводом от аккумуляторной батареи . Э. могут быть с подъёмной и неподъёмной платформой, управляются сидящим или стоящим на машине водителем. Грузоподъёмность от 0,5 до 100 т и более. На рис. показан Э. грузоподъёмностью 2 т. Он состоит из шасси, аккумуляторной батареи, силового и коммутирующего электрооборудования с тяговыми электродвигателями. Скорость передвижения до 20 км/ч. Э. используются на промышленных и торговых предприятиях, на транспорте (ж.-д. станциях, в морских, речных портах и аэропортах) и т. д. В СССР получили распространение Э. грузоподъёмностью 1, 2, 5 и 10 т . Достаточно большая скорость передвижения, хорошая манёвренность, удобство управления и отсутствие вредных выпускных газов делают Э. эффективным средством транспортировки грузов. Получают распространение Э. с программным управлением, в том числе блокируемые с ЭВМ, движущиеся без водителя по трассе, заданной уложенным в дорожном покрытии проводником электрического тока или нанесённой на дорожное покрытие светлой полосой. В производственной практике часто вместо термина «Э.» употребляют термин «электротележка».

  Лит.: Тройнин М. Ф., Ушаков Н. С., Электрокары и электропогрузчики, 3 изд., Л., 1973.

  Е. И. Сурин.

Электрокар с неподъёмной платформой.

Электрокардиогра'мма (от электро... , кардио... и ...грамма ), записанная на бумаге кривая, отражающая колебания биопотенциалов работающего сердца. См. Электрокардиография .

Электрокардиогра'фия (от электро... , кардио... и ...графия ), метод исследования сердечной мышцы путём регистрации биоэлектрических потенциалов работающего сердца. Сокращению сердца (систоле ) предшествует возбуждение миокарда, сопровождающееся перемещением ионов через оболочку клетки миокарда, в результате которого изменяется разность потенциалов между наружной и внутренней поверхностями оболочки. Измерения при помощи микроэлектродов показывают, что изменение потенциалов составляет около 100 мв. В нормальных условиях отделы сердца человека охватываются возбуждением последовательно, поэтому на поверхности сердца регистрируется меняющаяся разность потенциалов между уже возбуждёнными и ещё не возбуждёнными участками. Благодаря электропроводности тканей организма, эти электрические процессы можно уловить и при размещении электродов на поверхности тела, где изменение разности потенциалов достигает 1—3 мв.

  Электрофизиологические исследования сердца в эксперименте проводились ещё в 19 в., однако внедрение метода в медицину началось после исследований Эйнтховена в 1903—24, который применил малоинерционный струнный гальванометр, разработал обозначение элементов регистрируемой кривой, стандартную систему регистрации и основные критерии оценки (см. также Кардиология ). Высокая информативность и относительная техническая простота метода, его безопасность и отсутствие каких-либо неудобств для больного обеспечили широкое распространение Э. в медицине и физиологии. Основные узлы современного электрокардиографа — усилитель, гальванометр и регистрирующее устройство. При записи меняющейся картины распределения электрических потенциалов на движущуюся бумагу получается кривая —электрокардиограмма (ЭКГ), с острыми и закруглёнными зубцами, повторяющимися во время каждой систолы. Зубцы принято обозначать латинскими буквами Р, О, R, S, Т и U (рис. ). Первый из них связан с деятельностью предсердий, остальные зубцы — с деятельностью желудочков сердца. Форма зубцов в разных отведениях в общем различна. Сравнимость ЭКГ у разных лиц достигается стандартными условиями регистрации: способом наложения электродов на кожу конечностей и грудной клетки (обычно используется 12 отведений), определёнными чувствительностью аппарата (1 мм = 0,1 мв ) и скоростью движения бумаги (25 или 50 мм в сек); исследуемый, как правило, находится в положении лёжа, в условиях покоя (при специальных показаниях — и после физической, лекарственной или другие нагрузки). При анализе ЭКГ оценивают наличие, величину, форму и ширину зубцов и интервалов между ними и на этом основании судят об особенностях электрических процессов в сердце в целом и в некоторой степени — об электрической активности более ограниченных участков сердечной мышцы.

  В медицине Э. имеет наибольшее значение для распознавания нарушений сердечного ритма, а также для выявления инфаркта миокарда и некоторых других заболеваний. Однако изменения ЭКГ отражают лишь характер нарушения электрических процессов и, как правило, не являются строго специфичными для определённой болезни. Изменения ЭКГ могут возникать не только в результате заболевания, но и под влиянием обычной дневной активности, приёма пищи, лекарственного лечения и других причин. Поэтому диагноз ставится врачом не по ЭКГ, а по совокупности клинико-лабораторных признаков заболевания. Диагностические возможности возрастают при сопоставлении ряда последовательно снятых ЭКГ (с интервалом в несколько дней или недель). Электрокардиограф используется также в кардиомониторах (аппаратах круглосуточного автоматического наблюдения за состоянием тяжелобольных) и для телеметрического контроля за состоянием работающего человека — в клинической, спортивной, космической медицине, что обеспечивается специальными способами наложения электродов и радиосвязью между гальванометром и регистрирующим устройством.

  Биоэлектрическая активность сердца может быть зарегистрирована и другим способом. Разность потенциалов характеризуется определёнными для данного момента величиной и направлением, т. е. является вектором и может быть условно представлена стрелкой, занимающей определенное положение в пространстве. Характеристики этого вектора изменяются в течение сердечного цикла так, что его начальная точка остаётся неподвижной («электрический центр сердца»), а конечная — описывает сложную замкнутую кривую. В проекции на плоскость эта кривая имеет вид серии петель и называется векторкардиограммой (ВКГ); приближённо она может быть построена графически на основании ЭКГ в разных отведениях, но её можно получить и непосредственно при помощи специального аппарата — векторкардиографа, в котором регистрирующим устройством является катодно-лучевая трубка, а для отведения используются 2 пары электродов, размещенных на обследуемом в соответствующей плоскости. Меняя положение электродов, можно получить ВКГ в различных плоскостях и составить более полное пространственное представление о характере электрических процессов. В некоторых случаях векторкардиография дополняет Э. как диагностический метод. Изучение электрофизиологических основ и клинического применения Э. и векторкардиографии, совершенствование аппаратов и методов регистрации — предмет особого научного раздела медицины — электрокардиологии.

  В ветеринарии Э. применяется у крупных и мелких животных (в основном у лошадей, крупного рогатого скота, собак) для диагностики изменений в сердце, возникающих в результате некоторых незаразных или инфекционных болезней. С помощью Э. у животных определяют нарушения сердечного ритма, увеличение отделов сердца (предсердий, желудочков) и другие изменения в сердце. Э. позволяет контролировать действие на сердечную мышцу животного применяемых или испытываемых лекарственных средств.

  Лит.: Исаков И. И., Кушаковский М. С., Журавлева Н. Б., Клиническая электрокардиография, Л., 1974; Сумароков А. В., Михайлов А. А., Клиническая электрокардиография, 3 изд., М., 1975; Friedman Н. Н., Diagnostic electrocardiography and vectorcardiography, N. Y., 1971; Chung Е. К., Electrocardiography. Practical applications with vectorial principles, N. Y., 1974.

  А. А. Михайлов.

Нормальная кардиограмма.

Электроката'лиз, изменение скорости и селективности электрохимических реакций, достигаемое в результате каталитического действия электродов, на поверхности которых эти реакции протекают. Явление Э. впервые было обнаружено в начале 20 в., когда в ряде работ была установлена зависимость скорости катодного выделения водорода от материала электрода. Широкое распространение Э. получил только после 1960, главным образом в связи с развитием исследований, связанных с проблемой топливных элементов . Э. тесно связан с адсорбцией реагирующих, промежуточных и конечных продуктов реакции. Основным вопросом теории Э. является выяснение природы и предсказание каталитической активности различных электродных материалов. Иногда понятие Э. связывают также с изучением адсорбционных и других физико-химических свойств поверхности различных катализаторов электрохимическими методами, а также с изучением кинетики и механизма электрохимических стадий в каталитических процессах в растворах — жидкофазного восстановления или окисления. В ряде случаев эти процессы сводятся к сопряжённым электрохимическим реакциям, например катодного восстановления гидрируемого вещества и анодного окисления водорода.

  Э. имеет большое значение для повышения эффективности работы химических источников тока и электролизёров . Во многих случаях в этих устройствах с целью ускорения электрохимических процессов используются электроды, покрытые платиновыми катализаторами. Одна из практически важных задач исследований в области Э. — разработка менее дорогих и менее дефицитных катализаторов — металлических и неметаллических материалов с высокой электрокаталитической активностью (в т. ч. окислов, органических полупроводников и др.).

  В. С. Багоцкий.

Электрокимограмма здорового человека: AS — левого предсердия; AD — правого предсердия; VS — левого желудочка; латинскими буквами обозначены отдельные элементы кривых.

Электрока'устика (от электро... и греч. kaustikos — жгучий), то же, что гальванокаустика .

Электрокимогра'фия (от электро... , греч. kyma — волна и ...графия ), графический метод исследования сердечно-сосудистой системы при помощи рентгенодиагностической аппаратуры и электрокимографа (см. Кимограф ). Предложена немецким врачом К. Хекманом в 1936. Рентгеновские лучи, пройдя через определённый участок тела исследуемого и щель специальной камеры, попадают на экран фотоэлемента. Возникающий в цепи фотоэлемента электрический ток передаётся на электронный усилитель. Если в фотоэлемент попадают лучи, проходящие через пульсирующий контур сердца или сосуда, то возникающий ток меняется соответственно пульсации исследуемого органа; изменения тока записываются в виде кривой — электрокимограммы. В случае, когда фотоэлемент расположен непосредственно за пульсирующим органом, электрокимограмма отразит разницу в кровенаполнении этого органа во время систолы и диастолы . Отклонения формы электрокимограмм от характерных для определённых отделов сердца (рис. ) и крупных сосудов, а также изменения протяжённости отдельных отрезков кривой могут иметь диагностическое значение. Э. применяется главным образом для распознавания аневризм, некоторых пороков сердца, перикардитов и других заболеваний сердца и сосудов, а также в клинической фармакологии и физиологии.

  Лит.: 3арецкий В. В., Электрокимография, М., 1963; Орлов В. Н., Электрокимография в клинике внутренних болезней, М., 1964.

  Л. Л. Орлов.

Электрокинети'ческие явле'ния, группа явлений, наблюдаемых в дисперсных системах и капиллярах и выражающихся либо в возникновении движения одной из фаз по отношению к другой под действием внешнего электрического поля (электроосмос , электрофорез ), либо в возникновении разности потенциалов в направлении относительного движения фаз, вызываемого механическими силами (седиментационный потенциал, или эффект Дорна, потенциал течения). Э. я. обусловлены существованием на границе фаз избыточных зарядов, располагающихся в виде двух противоположно заряженных слоев, называемых двойным электрическим слоем . Внешнее электрическое поле, направленное вдоль границы фаз, вызывает смещение одного ионного слоя по отношению к другому, что приводит к относительному перемещению фаз, т. е. к электроосмосу или электрофорезу. Аналогичным образом при течении жидкости или оседании частиц дисперсной фазы наблюдаются явления, обратные электроосмосу и электрофорезу, — относительное движение ионных слоев и пространственное разделение зарядов (поляризация) в направлении движения фаз, т. е. возникновение соответственно потенциалов течения или седиментации. Любое из Э. я. может быть использовано для определения электрокинетического потенциала x. При этом учитывают, что поверхностная проводимость, обусловленная подвижными зарядами двойного электрического слоя, превышает объёмную проводимость системы.

  Теория Э. я., разработанная М. Смолуховским (1903), устанавливает линейную зависимость между количеств, характеристиками Э. я. и внешнего электрического поля. В этой теории, однако, не учитывается отклонение двойного электрического слоя от равновесия и возникновение у дисперсных частиц индуцированного дипольного момента. Для учёта этого явления необходимо исследовать Э. я. совместно с другими электроповерхностными явлениями.

  Лит.: Духин С. С., Электропроводность и электрокинетические свойства дисперсных систем, К., 1975; Духин С. С., Дерягин Б. В., Электрофорез, М., 1976.

  С. С. Духин.

Электрокинети'ческий потенциа'л, x-потенциал, дзета-потенциал, часть общего скачка потенциала на границе двух фаз, определяющая относительное перемещение этих фаз при электрокинетических явлениях . Общий скачок потенциала при пересечении межфазной границы в дисперсных системах обусловлен существованием двойного электрического слоя . Э. п. — перепад потенциала по той части диффузного слоя, в пределах которой жидкость может быть вовлечена в тангенциальное движение относительно межфазной поверхности при внешнем воздействии на систему. Под влиянием сильно адсорбирующихся на поверхности ионов или изменения pH жидкости может произойти перемена знака на противоположный («перезарядка» поверхности). Э. п. в изоэлектрической точке равен нулю.

Электрокоагуляция (от электро... и коагуляция ), образование агрегатов частиц дисперсной фазы под воздействием внешнего электрического поля (см. также Коагуляция ). Э. обусловлена тем, что внешнее электрическое поле деформирует (поляризует) двойной электрический слой, существующий вблизи поверхности частиц дисперсной фазы. См. также Диатермокоагуляция .

Электроконта'ктный телегра'фный регуля'тор, регулятор , предназначенный для поддержания номинальной частоты вращения вала электродвигателя в приводе электромеханического телеграфного аппарата с целью уменьшения искажений при передаче телеграфных сигналов.

Электрокопти'льная устано'вка, см. в ст. Коптильная печь .

Электрокопче'ние, способ копчения , при котором тепловая обработка рыбных или мясных продуктов осуществляется с помощью инфракрасного излучения, а осаждение дыма на продукт происходит в электрическом поле при коронном разряде (электрическое поле, воздействуя на ионизированные частицы дыма, вызывает его ускоренное осаждение на продукт). Э. позволяет сократить продолжительность копчения, полностью механизировать и автоматизировать производство, повысить коэффициент использования дыма. Одновременно при Э. уменьшаются технологические потери на 6—12%, снижаются трудоёмкость процесса, а также себестоимость продукции при её высоком качестве.

Электрокору'нд, искусственный абразивный материал, в состав которого входят преимущественно закристаллизованный глинозём (алюминия окись ) в форме a-фазы (корунда ), а также окислы кремния, титана, кальция и железа. Получают плавкой глинозёмсодержащего сырья в дуговых печах с последующей кристаллизацией расплава. Плотность Э. (кроме сферокорунда) 3,9—4,0 г/см ³ , микротвёрдость 19—24 Гн/м ² . В зависимости от содержания глинозёма и особенностей технологии плавки различают несколько разновидностей Э. Нормальный Э., состоящий из корунда (до 95%) с небольшой примесью шлаков и ферросплава, широко используется для обработки металлов. Белый Э. получают путём переплава чистой окиси алюминия (g-фазы). Содержит 98—99% корунда и сравнительно мало примесей. По свойствам и химическому составу белый Э. более однороден, чем нормальный. Микротвёрдость его несколько выше, чем у нормального Э. Применяется для обработки высокопрочных сплавов, при скоростном и прецизионном шлифовании. Легированный Э. (хромистый, титанистый, циркониевый) имеет свойства, зависящие от состава и содержания примесных элементов. Абразивные инструменты из легированного Э. применяются для обработки деталей из конструкционных и некоторых инструментальных сталей. Монокорунд, состоящий из плоскогранных изометричных зёрен монокристаллического корунда с небольшим содержанием примесей (2—3%), получают путём сплавления боксита с сернистым железом. Абразивные инструменты из монокорунда используются для шлифования труднообрабатываемых жаропрочных, конструкционных и других легированных сталей и сплавов. Сферокорунд получают из глинозёма в виде полых корундовых сфер (плотность его 2,2 г /см ³ ); содержит небольшое (<1%) количество примесей. Абразивные инструменты из сферокорунда применяют для обработки мягких и вязких материалов (цветных металлов, пластмасс, резины, кожи). Электрокорундовые зёрна, порошки и микропорошки составляют около 80% общего объёма производства абразивных материалов. Благодаря высокой огнеупорности, стойкости в кислотах и щелочах, хорошей теплопроводности, малому термическому расширению и низкой электропроводности Э. широко применяется также для изготовления огнеупорных, химически инертных изделий, керамических деталей электровакуумных приборов, изоляторов и т. д. Э. используют и как наполнитель в жароупорных бетонах и массах для набивки тиглей индукционных печей. Значительное количество Э. потребляет чёрная металлургия (получение синтетических шлаков для рафинирования жидкой стали). Области использования Э. непрерывно расширяются.

  Лит.: Производство абразивных материалов, Л., 1968; Рысс М. А., Производство металлургического электрокорунда, М., 1971; Абразивные материалы и инструменты. Каталог-справочник, М., 1976.

  М. Л. Мейльман.

Электрокристаллиза'ция, электроосаждение, кристаллизация металлов и сплавов на катоде при электролизе растворов и расплавов соответствующих солей. Рост кристаллов при Э. металлов имеет много общего с кристаллизацией из пара или раствора, фактором, определяющим пересыщение при Э., является перенапряжение , возникающее на электроде в ходе электрохимической реакции. В зависимости от величины перенапряжения рост кристаллов может происходить путём спирально-слоевого роста на винтовых дислокациях , образования и разрастания двумерных зародышей (особенно на бездислокационных кристаллах) и при достаточно высоких пересыщениях — путём образования трёхмерных зародышей или нормального роста кристаллов.

  Возможность изменения перенапряжения на катоде в широких пределах позволяет при Э. получать слои металлов с сильно различающимися свойствами. Так, в зависимости от условий образования осадков плотность дислокаций в них может изменяться от 10⁶ до 10¹² см ^-2 , соответственно изменяются и такие свойства, как электропроводность, твёрдость, пластичность. Высокие плотности дислокаций были обнаружены в осадках меди, никеля, железа, хрома, платины, серебра и др. Особенно сильное влияние на структуру осадков металлов, полученных методом Э., оказывает адсорбция поверхностно-активных веществ и включение примесей. Э. лежит в основе электрометаллургии , рафинирования металлов, гальванотехники .

  Ю. М. Полукаров.

Электролече'ние, электротерапия, лечение электрическими токами и электромагнитными полями. При Э. применяют постоянный ток низкого напряжения (см. Гальванизация ), переменные токи (см. Дарсонвализация , Диатермия ), в том числе импульсные токи низкой частоты (см. Импульстерапия ), постоянное электрическое поле высокой напряжённости (см. Франклинизация ) и электромагнитные поля различных частот (см. Индуктотермия , Ультракоротковолновая терапия ), в том числе СВЧ (микроволновая терапия ). Э. проводят в виде местных и общих воздействий с наложением электродов на тело пациента (при процедурах с применением электрического тока) или без электродов (при использовании электромагнитных полей). Разнообразие факторов Э. и возможность менять их параметры позволяют индивидуализировать лечебные процедуры. Особенно рационально использование Э. в импульсном режиме, т. к. регулируемые частота и длительность импульсов обеспечивают нормализацию многих нарушенных физиологических процессов. В частности, импульсные токи низкой частоты могут имитировать эффекты нервных импульсов и оказывать на ткани трофическое влияние, нормализуя нарушенную нейроэндокринную регуляцию и избирательно стимулируя деятельность определённых органов и систем. При всех методах Э. проявляются общие, т. н. неспецифические, реакции — усиление кровообращения, обмена веществ, трофики тканей, компенсаторно-защитных свойств организма. Наряду с этим в ответ на действие каждого фактора возникают специфические реакции, проявления которых зависят от его физических свойств, методики применения и особенностей организма. Благодаря успехам в изучении лечебного действия физических факторов и достижениям электротехники и электромедицинского приборостроения Э. занимает значительное место в терапии многих заболеваний и реабилитации больных.

  Лит.: Аникин М. М., Варшавер Г. С., Основы физиотерапии, 2 изд., М., 1950; Ливенцев Н. М., Ливенсон А. Р., Электромедицинская аппаратура, 4 изд., М., 1974; Справочник по физиотерапии, под ред. А. Н. Обросова, М., 1976; Dumoulin J., Bisschop G. de, Electrotherapie, 2 ed., P., 1971; Edel H., Fibel der Elektrodiagnostik und Elektrptherapie, 3 Aufl., Dresden, 1975.

  В. М. Стругацкий.

Электро'лиз (от электро... и греч. lysis — разложение, растворение, распад), совокупность процессов электрохимического окисления-восстановления на погруженных в электролит электродах при прохождении через него электрического тока. Э. лежит в основе электрохимического метода лабораторного и промышленного получения различных веществ — как простых (Э. в узком смысле слова), так и сложных (электросинтез ).

  Изучение и применение Э. началось в конце 18 — начале 19 вв., в период становления электрохимии . Для разработки теоретических основ Э. большое значение имело установление М. Фарадеем в 1833—34 точных соотношений между количеством электричества, прошедшего при Э., и количеством вещества, выделившегося на электродах (см. Фарадея законы ). Промышленное применение Э. стало возможным после появления в 70-х гг. 19 в. мощных генераторов постоянного тока.

  Особенность Э. — пространственное разделение процессов окисления и восстановления: электрохимическое окисление происходит на аноде, восстановление — на катоде. Э. осуществляется в специальных аппаратах — электролизёрах .

  Э. происходит за счёт подводимой энергии постоянного тока и энергии, выделяющейся при химических превращениях на электродах. Энергия при Э. расходуется на повышение гиббсовой энергии системы в процессе образования целевых продуктов и частично рассеивается в виде теплоты при преодолении сопротивлений в электролизёре и в других участках электрической цепи.

  На катоде в результате Э. происходит восстановление ионов или молекул электролита с образованием новых продуктов. Катионы принимают электроны и превращаются в ионы более низкой степени окисления или в атомы, например при восстановлении ионов железа (F³⁺ e ^- ® Fe²⁺ ), электроосаждении меди (Cu²⁺ + 2^e- ® Cu). Нейтральные молекулы могут участвовать в превращениях на катоде непосредственно или реагировать с промежуточными продуктами катодного процесса. На аноде в результате Э. происходит окисление ионов или молекул, находящихся в электролите или принадлежащих материалу анода (анод растворяется или окисляется), например: выделение кислорода (4OH^- ® 4e ^- + 2H₂ O + O₂ ) и хлора (2C1^- ®2e^- + Cl₂ ), образование хромата (Cr³⁺ + 3OH^- + H₂ O ® CrO₄ ^2- + 5H⁺ + 3e ^- ), растворение меди (Cu ® Cu²⁺ + 2^e- ), оксидирование алюминия (2Al + 3H₂ O ® Al₂ O₃ +6Н⁺ + 6e ^- ). Электрохимическая реакция получения того или иного вещества (в атомарном, молекулярном или ионном состоянии) связана с переносом от электрода в электролит (или обратно) одного или нескольких зарядов в соответствии с уравнением химической реакции. В последнем случае такой процесс осуществляется, как правило, в виде последовательности элементарных одноэлектронных реакций, то есть постадийно, с образованием промежуточных ионов или радикальных частиц на электроде, часто остающихся на нём в адсорбированном состоянии.

  Скорости электродных реакций зависят от состава и концентрации электролита, от материала электрода, электродного потенциала, температуры и ряда других факторов. Скорость каждой электродной реакции определяется скоростью переноса электрических зарядов через единицу поверхности электрода в единицу времени; мерой скорости, следовательно, служит плотность тока.

  Количество образующихся при Э. продуктов определяется законами Фарадея. Если на каждом из электродов одновременно образуется ряд продуктов в результате нескольких электрохимических реакций, доля тока (в %), идущая на образование продукта одной из них, называется выходом данного продукта по току.

  Преимущества Э. перед химическим методами получения целевых продуктов заключаются в возможности сравнительно просто (регулируя ток) управлять скоростью и селективной направленностью реакций. Условия Э. легко контролировать, благодаря чему можно осуществлять процессы как в самых «мягких», так и в наиболее «жёстких» условиях окисления или восстановления, получать сильнейшие окислители и восстановители, используемые в науке и технике. Э. — основной метод промышленного производства алюминия, хлора и едкого натра, важнейший способ получения фтора, щелочных и щелочноземельных металлов, эффективный метод рафинирования металлов. Путём Э. воды производят водород и кислород. Электрохимический метод используется для синтеза органических соединений различных классов и многих окислителей (персульфатов, перманганатов, перхлоратов, перфторорганических соединений и др.). Применение Э. для обработки поверхностей включает как катодные процессы гальванотехники (в машиностроении, приборостроении, авиационной, электротехнической, электронной промышленности), так и анодные процессы полировки, травления, размерной анодно-механической обработки , оксидирования (анодирования ) металлических изделий (см. также Электрофизические и электрохимические методы обработки ). Путём Э. в контролируемых условиях осуществляют защиту от коррозии металлических сооружений и конструкций (анодная и катодная защита).

  Лит. см. при ст. Электрохимия .

  Э. В. Касаткин.

Электролизёры, аппараты для электролиза , состоящие из одной или многих электролитических ячеек . Э. представляет собой сосуд (или систему сосудов), наполненный электролитом с размещенными в нём электродами — катодом и анодом , соединёнными соответственно с отрицательным и положительным полюсами источника постоянного тока. В промышленности и лабораторной практике применяют Э. различных типов и конструкций (например, открытые и герметически закрытые, для периодической и непрерывной работы, с неподвижными и движущимися электродами, с различными системами разделения продуктов электролиза). В зависимости от назначения Э. рассчитываются для работы при различных температурах — от минусовых (при электрохимическом синтезе малостойких кислородных соединений) до высоких плюсовых (при электролизе расплавленных электролитов в производстве алюминия, кальция и др. металлов). Соответственно Э. снабжают устройствами для нагрева или охлаждения электролита пли электродов.

  Применяют Э. с диафрагмой — пористой перегородкой или мембраной, отделяющей катодное пространство от анодного, проницаемой для ионов, но затрудняющей механическое смешение и диффузию. Для изготовления диафрагм используются асбест, полимерные материалы и керамика, находят применения Э. с ионообменными мембранами. По способу включения в электрическую цепь Э. разделяются на моно- и биполярные. Монополярный Э. состоит из одной электролитической ячейки с электродами одной полярности, каждый из которых может состоять из нескольких элементов, включенных параллельно в цепь тока. Биполярный Э. имеет большое число ячеек (до 100—160), включенных последовательно в цепь тока, причём каждый электрод, за исключением двух крайних, работает одной стороной как катод, а другой как анод.

  Для изготовления анодов применяют графит, углеграфитовые материалы, платину, окислы некоторых металлов, свинец и его сплавы; используются малоизнашивающиеся титановые аноды с активным покрытием из смеси окислов рутения и титана, а также платины и её сплавов. Для катодов в большинстве Э. используется сталь. Применяются также Э. с жидкими электродами (например, в одном из методов производства хлора и гидроокиси натрия в качестве катода используют ртуть). Некоторые Э. работают под давлением, например разложение воды ведётся под давлением до 4 Мн /м ² (40 кгс /см ² ); разрабатываются Э. для работы под более высоким давлением. Материалы для изготовления Э. выбираются с учётом агрессивности электролита и продуктов электролиза, температуры и других условий. Широко применяется сталь, в том числе с различными защитными покрытиями, пластические массы, стекло и стеклопластики, керамика. Современные крупные Э. имеют высокую нагрузку: монополярные до 400—500 ка, биполярные — эквивалентную 1600 ка.

  Л. М. Якименко.

Электролити'ческая диссоциа'ция, распад вещества на ионы при растворении. Э. д. происходит вследствие взаимодействия растворённого вещества с растворителем; по данным спектроскопических методов, это взаимодействие носит в значительной мере химический характер (см. Сольватация ). Наряду с сольватирующей способностью молекул растворителя определённую роль в Э. д. играет также макроскопическое свойство растворителя — его диэлектрическая проницаемость.

  Классическая теория Э. д. была создана С. Аррениусом и В. Оствальдом в 80-х гг. 19 в. Она основана на предположении о неполной диссоциации растворённого вещества, характеризуемой степенью диссоциации а, т. е. долей распавшихся молекул электролита. Динамическое равновесие между недиссоциированными молекулами и ионами описывается действующих масс законом . Например, Э. д. бинарного электролита КА выражается уравнением типа КА Û К⁺ + А^- . Константа диссоциации К_д определяется активностями катионов а _К +, анионов а _А - и недиссоциированных молекул а_КА следующим образом:

    (1)

  Значение К_д зависит от природы растворённого вещества и растворителя, а также от температуры и может быть определено несколькими экспериментальными методами. Степень диссоциации ее может быть рассчитана при любой концентрации a электролита с помощью соотношения:

        (2)

  где f ^± — средний коэффициент активности электролита (см. также Оствальда закон разбавления ).

  Классическая теория Э. д. применима лишь к разбавленным растворам слабых электролитов. Сильные электролиты в разбавленных растворах диссоциированы практически полностью, поэтому представления о равновесии между ионами и недиссоциированными молекулами лишено смысла. Согласно представлениям, выдвинутым в 20—30-х гг. 20 в. В. К. Семенченко (СССР), Н. Бьеррумом (Дания), Р. М. Фуоссом (США) и др., в растворах сильных электролитов при средних и высоких концентрациях образуются ионные пары и более сложные агрегаты. Современные спектроскопические данные показывают, что ионная пара состоит из двух ионов противоположного знака, находящихся в контакте («контактная ионная пара») или разделённых одной или несколькими молекулами растворителя («разделённая ионная пара»). Ионные пары электрически нейтральны и не принимают участия в переносе электричества. В сравнительно разбавленных растворах сильных электролитов равновесие между отдельными сольватированными ионами и ионными парами может быть приближённо охарактеризовано, аналогично классической теории Э. д., константой диссоциации (или обратной величиной — константой ассоциации). Это позволяет использовать уравнение (2) для расчёта соответствующей степени диссоциации, исходя из экспериментальных данных.

  В простейших случаях (большие одноатомные однозарядные ионы) приближённые значения константы диссоциации в разбавленных растворах сильных электролитов можно вычислить теоретически, исходя из представлений о чисто электростатическом взаимодействии между ионами в непрерывной среде — растворителе.

  Лит.: Измайлов Н. А., Электрохимия растворов, 3 изд., М.,1976; Monk C. В., Electrclytic dissociation, L. — N. Y., 1961.

  А. И. Мишустин.

Электролити'ческая сва'рка, производится при нагреве соединяемых частей постоянным электрическим током напряжением 110—220 в в водном щелочном электролите. Свариваемые части, погруженные в ванну с электролитом, образуют катод, анодом служит металлическая пластина. Э. с. ещё несовершенна и применяется редко, в основном для сварки мелких деталей, проволок и т. п. из различных металлов.

Электролити'ческая яче'йка, сосуд с электролитом (электролитами), снабженный электродами, в котором реализуются электрохимические реакции. Основной конструкционный элемент промышленных электролизёров . Как самостоятельный аппарат используется главным образом в лабораторных условиях при изучении электродных процессов , проведении электроаналитических измерений, получении и очистке веществ электролизом . Конструкции Э. я. чрезвычайно разнообразны. В электрохимических работах обычно применяют Э. я. с тремя электродами: рабочим (исследуемым), вспомогательным (поляризующим) и электродом сравнения . Сложные Э. я. могут содержать также электроды индикаторные и др.; специальные Э. я. должны удовлетворять ряду дополнительных требований, например обеспечивать сочетание электрохимических и других физико-химических методов исследования.

  Э. я. находят применение при моделировании физическом , в частности, с помощью Э. я. можно моделировать электрические поля электронных устройств, например электронных ламп.

  А. Н. Чемоданов.

Электроли'ты (от электро... и греч. lytos — разлагаемый, растворимый), жидкие или твёрдые вещества и системы, в которых присутствуют в сколько-нибудь заметной концентрации ионы, обусловливающие прохождение электрического тока. В узком смысле Э. называются вещества, растворы которых проводят электрический ток ионами, образующимися в результате электролитической диссоциации . Э. в растворах подразделяют на сильные и слабые. Сильные Э. практически полностью диссоциированы на ионы в разбавленных растворах. К ним относятся многие неорганические соли и некоторые неорганические кислоты и основания в водных растворах, а также в растворителях, обладающих высокой диссоциирующей способностью (спирты, амиды и др.). Молекулы слабых Э. в растворах лишь частично диссоциированы на ионы, которые находятся в динамическом равновесии с недиссоциированными молекулами. К слабым Э. относится большинство органических кислот и многие органические основания в водных и неводных растворах. Деление Э. на сильные и слабые в некоторой степени условно, т. к. оно отражает не свойства самих Э., а их состояние в растворе. Последнее зависит от концентрации, природы растворителя, температуры, давления и др.

  По количеству ионов, на которые диссоциирует в растворе одна молекула, различают бинарные, или одно-одновалентные, Э. (обозначаются 1-1 Э., например КС1), одно-двухвалентные Э. (обозначаются 1-2 Э., например CaCl₂ ) и т. д. Э. типа 1-1, 2-2, 3-3 и т. п. называются симметричными, типа 1-2, 1-3 и т. п. — несимметричными.

  Свойства разбавленных растворов слабых Э. удовлетворительно описываются классической теорией электролитической диссоциации. Для не слишком разбавленных растворов слабых Э., а также для растворов сильных Э. эта теория неприменима, поскольку они являются сложными системами, состоящими из ионов, недиссоциированных молекул или ионных пар, а также более крупных агрегатов. Свойства таких растворов определяются характером взаимодействий ион-ион, ион-растворитель, а также изменением свойств и структуры растворителя под влиянием растворённых частиц. Современные статистические теории сильных Э. удовлетворительно описывают свойства лишь очень разбавленных (<0,1 моль/л ) растворов.

  Э. чрезвычайно важны в науке и технике. Все жидкие системы в живых организмах содержат Э. Важный класс Э. — полиэлектролиты . Э. являются средой для проведения многих химических синтезов и процессов электрохимических производств. При этом всё большую роль играют неводные растворы Э. Изучение свойств растворов Э. важно для создания новых химических источников тока и совершенствования технологических процессов разделения веществ — экстракции из растворов и ионного обмена .

  Лит. см. при ст. Электролитическая диссоциация .

  А. И. Мишустин.

Электроло'в, промышленный способ лова рыб, использующий их характерные реакции на протекающий через тело электрический ток. В зависимости от силы тока (постоянного или импульсного) в поведении рыб различают 3 стадии: отпугивание, направленное движение к аноду (т. н. анодная реакция) и электронаркоз. При Э. может использоваться любая из трёх стадий. Границы стадий зависят от вида, размеров и физиологического состояния рыб. Кроме того, реакция рыб разных видов зависит от длительности и частоты импульсов. При Э. ток через тело рыб протекает при попадании их в электрическое поле, возникающее между электродами, находящимися в воде и подключенными к источнику тока. Э. на постоянном токе осуществляется с помощью относительно маломощных электрических генераторов; применяется на пресных водоёмах. В морской воде более перспективен Э. с помощью импульсного тока, т. к. при этом резко сокращается расход электроэнергии. Основные разновидности Э. — лов электрифицированным тралом и бессетевой лов . Для лова донных рыб электроды устанавливают в устьевой части трала, а параметры электрических импульсов подбирают так, чтобы вызвать у рыб анодную реакцию и не дать им уйти под нижнюю подбору трала. При лове рыб, обитающих в толще воды, используют эффект электронаркоза, а электроды устанавливают на предмешковой части трала. Рыбы, попавшие в межэлектродное пространство, наркотизуются и смываются потоком воды в куток, что ускоряет формирование улова. Кроме того, эффективность лова растет за счёт уменьшения выхода рыб из трала. Бессетевым Э. вылавливают рыб, обладающих заметной анодной реакцией. Под влиянием тока они направляются в область действия насосов. Э. с помощью импульсных токов часто используют в сочетании со светоловом . Для повышения эффективности Э. проводятся исследования по выбору параметров электрического поля и его конфигурации, силы тока, частоты следования импульсов и т. д.

  Лит.: Стернин В. Г., Никоноров И. В., Бумейстер Ю. К., Электролов рыбы. М., 1972.

  С. К. Малькявичюс.

Электролюминесце'нтный экра'н, плоский невакуумный визуальный индикатор , выполненный в виде прямоугольной сетки из двух систем параллельных прозрачных электропроводящих полосок (электродов); полоски одной системы отделены от полосок другой слоем из электролюминофора (см. Люминофоры ). Э. э. используются в осциллографических приборах, отображения информации устройствах малой информационной ёмкости, различных табло и т. д. В наиболее распространённом Э. э. при создании переменной разности потенциалов между любой из пар перпендикулярных электродов элемент слоя, расположенный в их перекрестье, начинает светиться, причём яркость свечения зависит от величины разности потенциалов. Управляя определённым образом яркостью свечения элементов, на Э. э. можно воспроизводить сложные изображения.

  Лит.: Прикладная электролюминесценция, М., 1974.

Электролюминесце'нция, люминесценция , возбуждаемая электрическим полем. Наблюдается в газах и кристаллофосфорах , атомы (или молекулы) которых переходят в возбуждённое состояние при возникновении какой-либо формы электрического разряда. Э. газов — свечение электрического разряда в газах — исследуется с середины 19 в. и используется в газоразрядных источниках света . Э. твёрдых тел была открыта в 1923 советским учёным О. В. Лосевым на SiC, а в 1936 — французским учёным Ж. Дестрио на изолированных кристаллах ZnS, активированных Cu и Cl.

  Из различных типов Э. твёрдых тел наиболее важны инжекционная и предпробойная. Инжекционная Э. характерна для р—n -перехода в SiC или GaP, подключенного в прямом направлении к источнику постоянного напряжения. При этом в n -область вводятся (инжектируются) избыточные дырки, а в р -область — электроны или те и другие вводятся в высокоомный тонкий слой между п- и р- областями. Свечение возникает при рекомбинации электронов и дырок в этом слое. Предпробойная Э. наблюдается, например, в порошкообразном ZnS, активированном Cu, Al и др. и помещенном в диэлектрик между обкладками конденсатора, на который подаётся переменное напряжение. В каждый полупериод на обращенных к катоду сторонах кристаллов ZnS возникает область сильного электрического поля. Электроны, проникающие в неё с поверхности кристалла, ускоряются полем и ионизуют атомы кристаллической решётки. Образовавшиеся дырки захватываются центрами свечения. В следующий полупериод поле направлено в противоположную сторону и под его воздействием электроны возвращаются к центрам свечения, где происходит их рекомбинация с дырками, сопровождаемая свечением.

  Э. твёрдых тел применяется для индикаторных устройств, основой которых служит электролюминесцентный конденсатор (см. рис. ) или светоизлучающий диод . К таким устройствам относятся знаковые индикаторы со светящимися цифрами, буквами и другими знаками, которые могут меняться при переключении контактов, матричные экраны для получения сложных светящихся изображений (см. Электролюминесцентный экран ), мнемосхемы, преобразователи изображений и т. д.

  Лит.: Прикладная электролюминесценция, М., 1974; Верещагин И. К., Электролюминесценция кристаллов, М., 1974.

  М. В. Фок.

Электролюминесцентный конденсатор: 1 — стекло; 2 — прозрачный проводящий слой; 3 — люминофор; 4 — металлический электрод.

Электромагни'т, электротехническое устройство, состоящее обычно из токопроводящей обмотки и ферромагнитного сердечника, который намагничивается (приобретает свойства магнита) при прохождении по обмотке электрического тока. Э. используют в основном для создания магнитного потока (в электрических машинах) и усилия (в приводных механизмах). Несмотря на конструктивное разнообразие, Э. обычно состоят из следующих частей, имеющих одинаковое назначение: катушки с токопроводящей обмоткой, намагничивающегося сердечника (неподвижной части магнитопровода) и якоря (подвижной части магнитопровода), передающего усилие деталям приводимого в действие механизма. Обмотки Э. выполняются из изолированного алюминиевого или медного провода (существуют также Э. с обмоткой из сверхпроводящих материалов; см. Магнит сверхпроводящий ). Магнитопроводы Э. изготовляют из магнитно-мягких материалов — обычно из электротехнической или качественной конструкционной стали, литой стали и чугуна, железоникелевых и железокобальтовых сплавов. Для снижения потерь на вихревые токи магнитопроводы выполняют из набора листов.

  В зависимости от способа создания магнитного потока и характера действующей намагничивающей силы Э. подразделяют на 3 группы: Э. постоянного тока нейтральные, Э. постоянного тока поляризованные, Э. переменного тока. У нейтральных Э. сила притяжения зависит только от величины магнитного потока и не зависит от направления тока в обмотке; при отсутствии тока в обмотке магнитный поток, а следовательно, сила притяжения практически равны нулю. У поляризованных Э. создаётся 2 независимых магнитных потока: поляризующий, который образуется обычно полем постоянного магнита (иногда другого Э.), и рабочий магнитный поток, который возникает под действием намагничивающей силы рабочей или управляющей обмотки. Если ток в них отсутствует, на якорь действует сила притяжения, созданная поляризующим магнитным потоком. Действие такого Э. зависит как от величины магнитного потока, так и от направления электрического тока в рабочей обмотке. В Э. переменного тока питание обмотки осуществляется от источника переменного тока, а магнитный поток периодически изменяется по величине и направлению, в результате чего сила притяжения пульсирует от нуля до максимального значения с удвоенной частотой по отношению к частоте питающего тока. Э. различают также по ряду других признаков: по способу включения обмоток — с параллельными и последовательными обмотками; по характеру работы — работающие в длительном, прерывистом и кратковременном режимах; по скорости действия — быстродействующие и замедленного действия и т. д.

  Наиболее широкая и важная область применения Э. — электрические машины и аппараты, входящие в системы промышленной автоматики, в аппаратуру регулирования, защиты электротехнических установок. В составе различных механизмов Э. используются в качестве привода для осуществления необходимого поступательного перемещения (поворота) рабочих органов машин или для создания удерживающей силы. Примером таких Э. могут служить Э. грузоподъёмных машин, Э. муфт сцепления и тормозов, Э., применяемые в различных пускателях, контакторах, выключателях, электроизмерительных приборах и т. п. Перспективно использование Э. в тяговых приводах скоростных транспортных средств для создания т. н. магнитной подушки. Развивающейся областью применения Э. является медицинская аппаратура. В научных целях Э. используют в эксперимент, химии, биологии, физике. В связи с широтой применения конструктивное исполнение, размеры, потребляемая мощность Э. находятся и широких пределах. В зависимости от назначения Э. могут весить от долей г до сотен т, потреблять электрическую мощность — от долей вт до десятков Мвт.

  Лит.: Гордон А. В., Сливинская А. Г., Электромагниты постоянного тока, М. — Л., 1960; Карасик В. Р., Физика и техника сильных магнитных полей, М., 1964; Тер-Акопов А. К., Динамика быстродействующих электромагнитов, М. — Л., 1965; Сливинская А. Г., Электромагниты и постоянные магниты, М., 1972.

  М. И. Озеров.

Электромагни'тная индукция, см. Индукция электромагнитная .

Электромагни'тная му'фта, электромагнитное устройство для соединения и разъединения двух соосных валов или вала со свободно сидящей на нём деталью (зубчатым колесом, шкивом и т. п.). Э. м. обеспечивают дистанционное управление и удобство автоматизации. Применяют в металлорежущих станках, тепловозах и т. д. Различают фрикционные (обычно дисковые, реже конусные), зубчатые (с мелкими зубьями, обычно расположенные на торцовых поверхностях соединяемых частей муфты), порошковые и жидкостные (зазор в магнитопроводящей системе между ведущей и ведомой частями муфты заполнен порошкообразной или жидкой смесью, в состав которой входит ферромагнитный порошок; под действием магнитного поля вязкость такой смеси возрастает, создавая сцепление частей муфты). К Э. м. относятся также электроиндукционные (синхронные и асинхронные) муфты, о которых см. в ст. Муфта .

Электромагни'тная разве'дка, группа индуктивных методов электрической разведки . Начала разрабатываться с начала 20 в. в Швеции и США, в СССР — в 1928—30. При Э. р. источником первичного магнитного поля является незаземлённый контур, расположенный на поверхности земли, через который пропускается переменный электрический ток. Токи, индуцированные первичным магнитным полем в хорошо проводящих участках земной коры (например, рудных залежах), создают вторичное магнитное поле. Суммарное магнитное поле измеряют на поверхности земли многовитковыми рамками (магнитоиндукционными датчиками). По графикам измеренных вертикальных или горизонтальных составляющих напряжённости магнитного поля определяют положение хорошо проводящих или магнитных объектов в земной коре.

  По зависимости применяемого поля от времени различают низкочастотные индуктивные методы (гармонические колебания напряжённости поля) и методы переходных процессов, в которых первичное поле изменяется ступенчато и исследуется переходный процесс после исчезновения первичного поля.

  По типу используемого источника поля выделяют несколько методов Э. р.: незаземлённой петли (НП), длинного кабеля (ДК) и дипольного индуктивного профилирования (ДИП). В методе НП источником поля является прямоугольная петля со сторонами от нескольких сотен м до нескольких км. Магнитное поле измеряется на профилях, расположенных в центре петли перпендикулярно к её длинной стороне. Метод применяется для поисков месторождений хорошо проводящих руд. В методе ДК в качестве источника первичного поля используется длинный (до нескольких км ) прямолинейный кабель, магнитное поле которого изучается вдоль профилей, перпендикулярных кабелю. Применяется для решения задач геологического картирования и прослеживания рудоконтролирующих структур. В ДИП источником поля является магнитный диполь — многовитковая рамка с диаметром около 1 м. Метод характеризуется меньшей глубиной исследования и используется при поисках хорошо проводящих руд и геологическом картировании.

  Лит.: Электромагнитные методы разведки в рудной геофизике, М., 1966.

  Ю. В. Якубовский.

Электромагни'тная совмести'мость (ЭМС) радиоэлектронных средств, способность радиоэлектронных средств (РЭС) различного назначения работать одновременно (совместно) так, что помехи радиоприёму (с учётом воздействия источников радиопомех индустриальных ), возникающие при такой работе, приводят лишь к незначительному (допустимому) снижению качества выполнения РЭС своих функций (см. также Помехоустойчивость ). При одновременной работе РЭС (а также электротехнических устройств, излучающих электромагнитные волны) помехи радиоприёму неизбежны. Интенсивность помех определяется количеством действующих излучателей, их мощностью, расположением в пространстве, формой диаграммы направленности антенн , условиями распространения радиоволн и т. д. Обеспечение ЭМС сводится к созданию условий для нормальной совместной эксплуатации всего разнообразия РЭС.

  Обеспечением ЭМС начали заниматься почти одновременно с практическим освоением радиоволн (например, для радиосвязи ). Постепенно эта задача усложнялась и, наконец, с 50-х гг. 20 в. переросла в сложную проблему главным образом из-за возросшей загрузки освоенных диапазонов радиочастот, непрерывного увеличения кол-ва и мощности излучающих средств, повышения чувствительности радиоприёмников , несовершенства РЭС (например, наличия у радиопередатчиков внеполосных и побочных излучений, а у радиоприёмников — внеполосных каналов и каналов побочного приёма), усложнения функций РЭС и режима их работы (частые включения и выключения, перестройка по частоте, перемещения в пространстве и т. п.) и многих других факторов.

  Меры по обеспечению ЭМС подразделяются на организационные и технические. К организационным относятся: применение пространственного разделения (разноса) РЭС — одновременного использования одних и тех же частотных диапазонов в различных зонах земного шара, если это не грозит взаимными радиопомехами; временного разноса — поочерёдной работы РЭС на одной несущей частоте по определённой программе во времени: частотного разноса — одновременной работы на различных несущих частотах и др. К техническим относятся: создание радиопередающих и электротехнических устройств, более совершенных с точки зрения уменьшения мешающих излучений; разработка радиоприёмных устройств, обладающих меньшей чувствительностью к таким излучениям, и др.

  В СССР обеспечение ЭМС возложено на Государственную комиссию по радиочастотам СССР (ГКРЧ СССР; создана в 1958; до 1972 называлась Междуведомственной комиссией по радиочастотам). Эта комиссия, осуществляя единую техническую политику в вопросах, связанных с рациональным распределением и использованием радиочастотного спектра, занимается нормированием параметров радиоизлучений и приёма РЭС и другими аспектами ЭМС. Среди норм, утвержденных ГКРЧ СССР, — общесоюзные нормы на ширину полосы радиочастот и внеполосные спектры излучений радиопередающих устройств, на допустимые отклонения частоты радиопередатчиков и уровни их побочных излучений, на допускаемый уровень индустриальных радиопомех и т. д. Эти нормы являются обязательными для всех министерств и ведомств, разрабатывающих, изготавливающих, закупающих в других странах и эксплуатирующих РЭС всех назначений, а также электротехнические устройства, создающие индустриальные радиопомехи. Разработку рекомендаций, направленных на обеспечение ЭМС, осуществляет Международный союз электросвязи .

  Лит.: Калашников Н. И., Основы расчета электромагнитной совместимости систем связи через ИСЗ с другими радиослужбами, М., 1970; Князев А. Д., Пчелкин В. Ф., Проблемы обеспечения совместной работы радиоэлектронной аппаратуры, М., 1971; Пчелкин В. Ф., Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств, М., 1971.

  В. Ф. Пчелкин.

Электромагни'тное по'ле, особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрически заряженными частицами (см. Поля физические ). Э. п. в вакууме характеризуется вектором напряжённости электрического поля Е и магнитной индукцией В, которые определяют силы, действующие со стороны поля на неподвижные и движущиеся заряженные частицы. Наряду с векторами Е и В, измеряемыми непосредственно, Э. п. может характеризоваться скалярным j и векторным А потенциалами, которые определяются неоднозначно, с точностью до градиентного преобразования (см. Потенциалы электромагнитного поля ). В среде Э. п. характеризуется дополнительно двумя вспомогательными величинами: напряжённостью магнитного поля Н и электрической индукцией D (см. Индукция электрическая и магнитная).

  Поведение Э. п. изучает классическая электродинамика , в произвольной среде оно описывается Максвелла уравнениями , позволяющими определить поля в зависимости от распределения зарядов и токов. Микроскопические Э. п., созданные отд. элементарными частицами, характеризуются напряжённостями микроскопических полей: электрического поля е и магнитного h. Их средние значения связаны с макроскопическими характеристиками Э. п. следующим образом: , . Микроскопические поля удовлетворяют Лоренца — Максвелла уравнениям .

  Э. п. неподвижных или равномерно движущихся заряженных частиц неразрывно связано с этими частицами; при ускоренном движении частиц Э. п. «отрывается» от них и существует независимо в форме электромагнитных волн .

  Порождение Э. п. переменным магнитным полем и магнитного поля — переменным электрическим приводит к тому, что электрические и магнитные поля не существуют обособленно, независимо друг от друга. Компоненты векторов, характеризующих Э. п., образуют, согласно относительности теории , единую физ. величину — тензор Э. п., компоненты которого преобразуются при переходе от одной инерциальной системы отсчёта к другой в соответствии с Лоренца преобразованиями .

  При больших частотах Э. п. становятся существенными его квантовые (дискретные) свойства. В этом случае классическая электродинамика неприменима и Э. п. описывается квантовой электродинамикой .

  Лит.: Тамм И. Е., Основы теории электричества, 9 изд., М., 1976; Калашников С. Г., Электричество, 4 изд., М., 1977 (Общий курс физики, т. 2); Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М., Фейнмановские лекции по физике, в. 5—7, М., 1966—67; Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Теория поля, 6 изд., М., 1973 (Теоретическая физика, т. 2); их же, Электродинамика сплошных сред, М., 1959.

  Г. Я. Мякишев.

Электромагни'тные взаимоде'йствия, тип фундаментальных взаимодействий (наряду с гравитационным, слабым и сильным), который характеризуется участием электромагнитного поля в процессах взаимодействия. Электромагнитное поле (в квантовой физике — фотоны ) либо излучается или поглощается при взаимодействии, либо переносит взаимодействие между телами. Так, притяжение между двумя неподвижными телами, обладающими разноимёнными электрическими зарядами, осуществляется посредством электрического поля, создаваемого этими зарядами; сила притяжения пропорциональна произведению зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними (закон Кулона). Такая зависимость от расстояния определяет дальнодействующий характер Э. в., его неограниченный (как и у гравитационного взаимодействия) радиус действия. Поэтому даже в атомах (на расстояниях ~ 10^-8 см ) электромагнитные силы на много порядков превышают ядерные, радиус действия которых ~ 10^-12 см. Э. в. ответственно за существование основных «кирпичиков» вещества: атомов и молекул и определяет взаимодействие ядер и электронов в этих микросистемах. Поэтому к Э. в. сводится большинство сил, наблюдающихся в макроскопических явлениях: сила трения, сила упругости и др. Свойства различных агрегатных состояний вещества (кристаллов, аморфных тел, жидкостей, газов, плазмы), химические превращения, процессы излучения, распространения и поглощения электромагнитных волн определяются Э. в. В детекторах частиц высокой энергии используется явление ионизации атомов вещества электрическим полем пролетающих частиц. Процессы расщепления ядер фотонами, реакции фоторождения мезонов, радиационные (с испусканием фотонов) распады элементарных частиц и возбуждённых состояний ядер, упругое и неупругое рассеяние электронов, позитронов и мюонов и т. п. обусловлены Э. в. Проявления Э. в. широко используются в электротехнике, радиотехнике, электронике, оптике, квантовой электронике.

  Т. о., Э. в. ответственно за подавляющее большинство явлений окружающего нас мира. Явления, в которых участвуют слабые, медленно меняющиеся электромагнитные поля (, где w — характерная круговая частота изменения поля,  — постоянная Планка, e — энергия поля), управляются законами классической электродинамики, которая описывается Максвелла уравнениями . Для сильных или быстро меняющихся полей () существенны квантовые эффекты. Кванты поля электромагнитного излучения (фотоны, или g-кванты), характеризующие корпускулярные свойства электромагнитного поля, имеют энергию , импульс  (n — единичный вектор в направлении распространения электромагнитной волны, с — скорость света), спин J = 1 и отрицательную зарядовую чётность (чётность относительно операции зарядового сопряжения ). Взаимодействия между фотонами g, электронами (е^- ), позитронами (е⁺ ) и мюонами (m⁺ , m^- ) описываются уравнениями квантовой электродинамики, которая является наиболее последовательным образцом квантовой теории поля . При Э. в. адронов (сильно взаимодействующих частиц) и атомных ядер существенную роль играет сильное взаимодействие, теория которого пока полностью не разработана.

  Константой Э. в. в квантовых явлениях служит элементарный электрический заряд е » 4,8×10^-10 ед. заряда СГСЭ; интенсивность электромагнитных процессов в микромире пропорциональна безразмерному параметру   » ¹ /₁₃₇ , называется постоянной тонкой структуры; более точное значение (на 1976): a^-1 = 137,035987(23).

  Характерные черты Э. в. Среди других типов взаимодействий Э. в. занимает промежуточное положение как по «силе» и характерным временам протекания процессов, так и по числу законов сохранения. Отношение безразмерных параметров, пропорциональных квадратам констант сильного, электромагнитного, слабого и гравитационного взаимодействий и характеризующих «силу» взаимодействия протона с протоном при энергии ~ 1 Гэв в системе их центра масс, составляет по порядку величин 1:10^-2 :10^-10 :10^-38 . Характерные времена электромагнитных распадов элементарных частиц и возбуждённых состояний ядер (10^-12 —10^-21 сек) значительно превосходят «ядерные» времена (10^-22 —10^-24 сек ) и много меньше времён распадов, обусловленных слабым взаимодействием (10³ —10^-11 сек ). Помимо строгих законов сохранения, справедливых для всех типов взаимодействий (энергии, импульса, момента количества движения, электрического заряда и др.), при Э. в., в отличие от слабых взаимодействий, сохраняется пространств. чётность , зарядовая чётность и странность . С хорошей степенью точности установлено, что Э. в. инвариантно по отношению к обращению времени . Э. в. адронов нарушает присущие сильному взаимодействию законы сохранения изотопического спина и G-чётности, при этом изотопический спин адронов может измениться при испускании или поглощении фотона не более чем на 1 (см., например, Пи-мезоны ). Унитарная симметрия адронов (SU (3)-симметрия; см. Элементарные частицы ) приводит к определённым соотношениям между электромагнитными характеристиками (например, магнитными моментами) частиц, принадлежащих к одному и тому же унитарному мультиплету.

  Законы сохранения и свойства фотонов в значит, степени определяют специфические черты Э. в. Так, равенство нулю массы покоя фотона обусловливает дальнодействующий характер Э. в. между заряженными частицами, а его отрицательная зарядовая чётность — возможность радиационного распада абсолютно нейтральных частиц или связанных систем частиц [т. е. частиц (систем), тождественных своим античастицам ], обладающих положит. зарядовой чётностью, — p⁰ -мезона, парапозитрония (см. Позитроний ) лишь на чётное число фотонов. Возможность описания (в соответствующем пределе) Э. в. в рамках классической (а не только квантовой) физики и его макроскопические проявления обусловлены дальнодействующим характером Э. в. и тем, что фотоны подчиняются Бозе — Эйнштейна статистике . Малая величина се определяет малость сечений электромагнитных процессов с участием адронов по сравнению с сечениями аналогичных процессов, протекающих за счёт сильных взаимодействий; например, сечение рассеяния фотона с энергией 320 Мэв на протоне составляет около 2×10^-30 см ² , что примерно в 10⁵ раз меньше сечения рассеяния p⁺ -мезона на протоне при соответствующей полной энергии сталкивающихся частиц в системе их центра масс.

  Тот факт, что электрический заряд определяет «силу» взаимодействия и в то же время является сохраняющейся величиной — уникальное свойство Э. в.; вследствие этого Э. в. зависят только от электрического заряда частиц и не зависят от типа частиц или электромагнитных процессов. При описании электромагнитного поля 4-мерным вектором-потенциалом А m(m=®0,1,2,3) [А (j, А ), А — векторный, j — скалярный потенциалы] плотность лагранжиана L Э. в. поля с зарядом записывается в виде скалярного произведения:

,

где: j _m — 4-мерный вектор плотности электрического тока: j = (c r, j ), j — плотность тока, r — плотность заряда. При градиентном преобразовании вектор-потенциала, которое называется также калибровочным преобразованием (2-го рода):

А ® А + grad f (х, t ),

,

где j _m (x, t ) — произвольная функция координат х и времени t, наблюдаемые физические величины (напряжённости полей, вероятности электромагнитных процессов и т. п.) остаются неизменными. Это свойство, специфическое для Э. в., получило название принципа калибровочной инвариантности — одного из принципов симметрии в природе (см. Симметрии в физике), выражающего в наиболее общей форме факт существования электромагнитного поля (фотона) и Э. в. Обобщение калибровочной инвариантности на слабые взаимодействия позволило сформулировать единую теорию слабых и электромагнитных взаимодействий лептонов (см. Слабые взаимодействия ).

  Эффекты квантовой электродинамики . К ним относятся рассеяние фотонов на электронах (Комптона эффект ), тормозное излучение , фоторождение пар е⁺ е^- или m⁺ m^- на кулоновском поле ядер, сдвиг уровней энергии атомов из-за поляризации электрон-позитронного вакуума (см. Вакуум физический) и другие эффекты, в которых можно пренебречь структурой заряда (его отличием от точечности) при взаимодействии с ним электромагнитного поля. Развитая для описания атомных явлений квантовая электродинамика оказалась справедливой для значительно меньших, чем атомные, расстояний. Изучение рассеяния электронов друг на друге и аннигиляции е⁺ +е^- ® m⁺ +m^- при больших энергиях сталкивающихся частиц (до ~ 6 Гэв в системе центра масс), фоторождения пар е⁺ +е^- , m⁺ +m^- с большими относительными импульсами, а также прецизионные измерения уровней энергии электронов в атомах и аномальных магнитных моментов электрона и мюона установили справедливость квантовой электродинамики вплоть до очень малых расстояний: ~ 10^-15 см. Её предсказания с высокой степенью точности согласуются с экспериментальными данными. Так, не найдено расхождения между теоретическим и экспериментальным значениями магнитного момента мюона на уровне 10^-7 %.

  Характерной чертой электродинамических процессов при высоких энергиях Е (Е >> mc2, где m — масса электрона или мюона) является острая направленность вперёд угловых распределений частиц (g, е^± , m^± ) — продуктов процессов: бо'льшая их часть вылетает в пределах угла J £ mc ² /E относительно направления налетающих частиц.

  Основной вычислительный метод квантовой электродинамики — теория возмущений: благодаря слабости Э. в. матрицу рассеяния процессов с участием электромагнитного поля можно разложить в ряд по степеням малого параметра a и при вычислениях ограничиться рассмотрением небольшого числа первых членов этого ряда (обычно не более четырёх).

  В диаграммной технике теории возмущений (см. Фейнмана диаграммы ) простейший процесс квантовой электродинамики — взаимодействие фотона с бесструктурной (точечной) заряженной частицей входит как составной элемент в любой электродинамический процесс. Из-за малости a процессы с участием большого числа таких взаимодействий менее вероятны. Однако они доступны наблюдению и проявляются в т. н. радиационных поправках , в эффектах поляризации электрон-позитронного вакуума, в многофотонных процессах . В частности, поляризация вакуума приводит к рассеянию света на свете (рис. 1 , а) — эффекту, который отсутствует в классической электродинамике; этот эффект наблюдается при рассеянии фотонов на кулоновском поле тяжёлого ядра (рис. 1 , б).

  В характере Э. в. для электронов (позитронов) и для мюонов не обнаружено отличия несмотря на значит, разницу в их массах; это легло в основу т. н. m-е-универсальности, пока не получившей теоретического объяснения.

  Э. в. адронов и атомных ядер. В электромагнитных процессах с участием адронов (фоторождении мезонов, рассеянии электронов и мюонов на протонах и ядрах, аннигиляции пары е⁺ е^- в адроны и др.) один из объектов взаимодействия — электромагнитное поле — хорошо изучен. Это делает Э. в. исключительно эффективным инструментом исследования строения адронов и природы сильных взаимодействий.

  Сильные взаимодействия, как уже упоминалось, играют важную роль в электромагнитных процессах с участием адронов. Так, резонансные состояния адронов (резонансы ) могут возбуждаться фотонами и ярко проявляются, например, в полных сечениях поглощения фотонов протонами с образованием адронов (рис. 2 ). Электромагнитные свойства и электромагнитная структура адронов (магнитные моменты, поляризуемости, распределения зарядов и токов) обусловлены «облаком» виртуальных частиц (преимущественно p-мезонов), испускаемых адронами. Например, среднеквадратичный радиус распределения заряда в протоне определяется размерами этого «облака» и составляет ~0,8×10^-13 см (см. Формфактор ). Вместе со слабыми взаимодействиями Э. в. ответственны за различие масс заряженных и нейтральных частиц в изотопических мультиплетах (например, n и р, p⁰ и p^± ). Короткодействующий характер сильных взаимодействий определяет при энергиях   (R — размер адронной системы) участие в реакциях лишь низших мультипольных моментов фотона и, как следствие этого, плавную зависимость дифференциальных сечений от углов. При высоких энергиях (Е>2 Гэв ) угловые и энергетические зависимости характеристик (сечений, поляризаций и др.) процессов Э. в. адронов и чисто адронных процессов схожи [на рис. 2 s (g p) при Е>2 Гэв слабо зависит от энергии, что характерно для полных сечений взаимодействия адронов].

  Это сходство легло в основу модели векторной доминантности, согласно которой фотон взаимодействует с адронами, предварительно перейдя в адронное состояние — векторные мезоны r⁰ , w, j и др. Возможность такого перехода ярко иллюстрируется резонансной зависимостью от энергии сечения процесса е⁺ + е^- ® К⁺ + К^- , обусловленной превращением виртуального фотона промежуточного состояния в векторный j-мезон и его последующим распадом на пару К-мезонов (рис. 3 , б). Виртуальный фотон характеризуется отличным от 0 значением квадрата 4-мерного импульса q ² = E ² /c ² — p ² &sup1; 0, где Е, р — энергия и трёхмерный импульс фотона (для реального фотона q ² = 0). Например, для виртуального фотона, которым обмениваются электрон и протон при рассеянии, q ² = —(4EE '/c ² ) sin ² (J/2), где Е, E' — энергии электрона до и после рассеяния (для случая Е, E' >> mc2 ), J — угол рассеяния в лабораторной системе отсчёта. Эксперимент показал удовлетворит. применимость модели векторной доминантности для описания электромагнитных явлений с участием реальных фотонов и виртуальных фотонов с |q² |< 2 (Гэв/с )² . В частности, в сечении аннигиляции е⁺ + е^- ® m⁺ + m^- при энергии в системе центра масс 1019,5 Мэв наблюдаются отклонения от предсказаний квантовой электродинамики, которые вытекают из данной модели (обусловлены образованием К-мезона в промежуточном состоянии; см. рис. 3, а). (Согласно квантовой электродинамике, этот процесс происходит посредством превращения пары е⁺ е^- в виртуальный фотон g, а g — в пару m⁺ m^- .

  Однако модель векторной доминантности не описывает Э. в. адронов при больших |q² | [|q ² | > 2 (Гэв/с ² ]. Так, измеренное сечение упругого рассеяния электронов на протонах, которое зависит от пространственного распределения электрических зарядов и токов внутри нуклона, спадает с ростом |q ² | значительно быстрее, чем предсказывается моделью. Напротив, сечение глубоко неупругого рассеяния электронов (процесса е^- + р ® е^- + адроны при больших передачах энергии и импульса адронной системе) падает медленнее; при этом с увеличением полной энергии W адронов в конечном состоянии характер рассеяния приближается к характеру рассеяния на точечной частице. Последнее обстоятельство привело к формулировке т. н. партонной модели адронов; согласно этой модели адроны состоят из частей (партонов), которые при взаимодействии с фотонами проявляют себя как бесструктурные точечные частицы. Отождествление партонов с кварками оказалось плодотворным для понимания глубоко неупругого рассеяния.

  Несмотря на то, что Э. в. — наиболее полно изученный тип фундаментального взаимодействия, его продолжают интенсивно исследовать во многих научных центрах. Это обусловлено как исключительным многообразием микроскопических и макроскопических проявлений Э. в., имеющих прикладное значение, так и уникальной ролью электромагнитного поля (как хорошо изученного объекта) в исследовании строения вещества на предельно малых расстояниях, в получении сведений о других типах взаимодействий, в выявлении новых законов и принципов симметрии в природе. Эти фундаментальные исследования ведутся с использованием прецизионных методов атомной и ядерной спектроскопии, с помощью полученных на ускорителях интенсивных пучков фотонов, электронов, мюонов высокой энергии, в космических лучах .

  Лит.: Электромагнитные взаимодействия и структура элементарных частиц, пер. с англ., М., 1969; Ахиезер А. И., Берестецкий В. Б., Квантовая электродинамика, 3 изд., М., 1969; Фельд Б., Модели элементарных частиц, пер. с англ., М., 1971; Фейнман Р., Взаимодействие фотонов с адронами, пер. с англ., М., 1975; Вайнберг С., Свет как фундаментальная частица, пер. с англ., «Успехи физических наук», 1976, т. 120, в. 4.

  А. И. Лебедев.

Рис. 1. Диаграмма Фейнмана для рассеяния света на свете: ? + ? ?? + ?(а) в квантовой электродинамике; волнистые линии изображают фотоны, прямые — электроны и позитроны вакуума. Этот процесс наблюдался (б) при рассеянии фотонов на кулоновском поле ядра (помечено крестиками), т. е. на виртуальных фотонах.

Рис. 2. Зависимость от энергии фотона Е? в лабораторной системе полного сечения ? (?p) поглощения фотонов протонами, приводящего к образованию адронов. Максимумы соответствуют возбуждению фотонами нуклонных резонансов.

Рис. 3. Поведение сечений s (в произвольных единицах) процессов е⁺ + е^- ® m⁺ + m^- (а) и е⁺ + е^- ® К⁺ + К^- (б) в окрестности порога рождения j-мезона. По оси абсцисс отложена разность Е — Мс² , где Е — полная энергия в системе центра масс, М — масса покоя j-мезона (Мс² = 1019,5 Мэв ). Пунктирная кривая на рис. а — предсказание квантовой электродинамики. Сплошные кривые — результаты расчётов с учётом превращения виртуального фотона в j-мезон и его последующего распада на пару m⁺ m^- через виртуальный фотон или на К⁺ + К^- . Экспериментальные точки получены на установке со встречными пучками е⁺ е^- .

Электромагни'тные во'лны, электромагнитные колебания , распространяющиеся в пространстве с конечной скоростью. Существование Э. в. было предсказано М. Фарадеем в 1832. Дж. Максвелл в 1865 теоретически показал, что электромагнитные колебания не остаются локализованными в пространстве, а распространяются в вакууме со скоростью света с во все стороны от источника. Из того обстоятельства, что скорость распространения Э. в. в вакууме равна скорости света, Максвелл сделал вывод, что свет представляет собой Э. в. В 1888 максвелловская теория Э. в. получила подтверждение в опытах Г. Герца , что сыграло решающую роль для её утверждения.

  Теория Максвелла позволила единым образом подойти к описанию радиоволн , света, рентгеновских лучей и гамма-излучения . Оказалось, что это не излучения различной природы, а Э. в. с различной длиной волны. Частота w колебаний электрического Е и магнитного Н полей связана с длиной волны l соотношением: l= 2pс /w. Радиоволны, рентгеновские лучи и g-излучение находят своё место в единой шкале Э. в. (рис. ), причём между соседними диапазонами шкалы Э. в. нет резкой границы.

  Особенности Э. в., законы их возбуждения и распространения описываются Максвелла уравнениями . Если в какой-то области пространства существуют электрические заряды е и токи I, то изменение их со временем t приводит к излучению Э. в. На скорость распространения Э. в. существенно влияет среда, в которой они распространяются. Э. в. могут испытывать преломление, в реальных средах имеет место дисперсия волн, вблизи неоднородностей наблюдаются дифракция волн, интерференция волн (прямой и отражённой), полное внутреннее отражение и другие явления, свойственные волнам любой природы. Пространств, распределение электромагнитных полей, временные зависимости E (t ) и H (t ), определяющие тип волн (плоские, сферические и др.), вид поляризации (см. Поляризация волн ) и другие особенности Э. в. задаются, с одной стороны, характером источника излучения, и с другой — свойствами среды, в которой они распространяются. В случае однородной и изотропной среды, вдали от зарядов и токов, создающих электромагнитное поле, уравнения Максвелла, приводят к волновым уравнениям:

  ; ,

  описывающим распространение плоских монохроматических Э. в.:

  Е = E ₀ cos (kr — wt + j)

  Н = H ₀ cos (kr — wt + j).

  Здесь e — диэлектрическая проницаемость , mÑ — магнитная проницаемость среды, E ₀ и H ₀ — амплитуды колебаний электрических и магнитных полей, w — частота этих колебаний, j — произвольный сдвиг фазы, k — волновой вектор, r — радиус-вектор точки; Ѳ — Лапласа оператор .

  Если среда неоднородна или содержит поверхности, на которых изменяются её электрические либо магнитные свойства, или если в пространстве имеются проводники, то тип возбуждаемых и распространяющихся Э. в. может существенно отличаться от плоской линейно-поляризованной волны. Э. в. могут распространяться вдоль направляющих поверхностей (поверхностные волны), в передающих линиях и в полостях, образованных хорошо проводящими стенками (см. Радиоволновод , Световод , Квазиоптика ).

  Характер изменения во времени Е и Н определяется законом изменения тока I и зарядов e , возбуждающих Э. в. Однако форма волны в общем случае не следует I (t ) или e (t ). Она в точности повторяет форму тока только в случае, если и Э. в. распространяются в линейной среде (электрические и магнитные свойства которой не зависят от Е и Н ). Простейший случай — возбуждение и распространение Э. в. в однородном изотропном пространстве с помощью диполя Герца (отрезка провода длиной l << l, по которому протекает ток I = I ₀ sin wt ). На расстоянии от диполя много большем l образуется волновая зона (зона излучения), где распространяются сферические Э. в. Они поперечные и линейно поляризованы. В случае анизотропии среды могут возникнуть изменения поляризации (см. Излучение и приём радиоволн ).

  В изотропном пространстве скорость распространения гармонических Э. в., т. e. фазовая скорость . При наличии дисперсии скорость переноса энергии с (групповая скорость ) может отличаться от v. Плотность потока энергии S, переносимой Э. в., определяется Пойнтинга вектором : S = (с/4p) [ЕН ]. Т. к. в изотропной среде векторы Е и Н и волновой вектор образуют правовинтовую систему, то S совпадает с направлением распространения Э. в. В анизотропной среде (в том числе вблизи проводящих поверхностей) S может не совпадать с направлением распространения Э. в.

  Появление квантовых генераторов, в частности лазеров , позволило достичь напряжённости электрического поля в Э. в., сравнимых с внутриатомными полями. Это привело к развитию нелинейной теории Э. в. При распространении Э. в. в нелинейной среде (e и m зависят от Е и Н ) её форма изменяется. Если дисперсия мала, то по мере распространения Э. в. они обогащаются т. н. высшими гармониками и их форма постепенно искажается. Например, после прохождения синусоидальной Э. в. характерного пути (величина которого определяется степенью нелинейности среды) может сформироваться ударная волна , характеризующаяся резкими изменениями Е и Н (разрывы) с их последующим плавным возвращением к первоначальным величинам. Ударная Э. в. далее распространяется без существ, изменений формы; сглаживание резких изменений обусловлено главным образом затуханием. Большинство нелинейных сред, в которых Э. в. распространяются без сильного поглощения, обладает значительной дисперсией, препятствующей образованию ударных Э. в. Поэтому образование ударных волн возможно лишь в диапазоне l от нескольких см до длинных волн . При наличии дисперсии в нелинейной среде возникающие высшие гармоники распространяются с различной скоростью и существенного искажения формы исходной волны не происходит. Образование интенсивных гармоник и взаимодействие их с исходной волной может иметь место лишь при специально подобранных законах дисперсии (см. Нелинейная оптика , Параметрические генераторы света ).

  Э. в. различных диапазонов l характеризуются различными способами возбуждения и регистрации, по-разному взаимодействуют с веществом и т. п. Процессы излучения и поглощения Э. в. от самых длинных волн до инфракрасного излучения достаточно полно описываются соотношениями электродинамики . На более высоких частотах доминируют процессы, имеющие существенно квантовую природу, а в оптическом диапазоне и тем более в диапазонах рентгеновских и g-лучей излучение и поглощение Э. в. могут быть описаны только на основе представлений о дискретности этих процессов.

  Квантовая теория поля внесла существенные дополнения и в само представление об Э. в. Во многих случаях электромагнитное излучение ведёт себя не как набор монохроматических Э. в. с частотой w и волновым вектором k, а как поток квазичастиц — фотонов с энергией  и импульсом   ( — Планка постоянная ). Волновые свойства проявляются, например, в явлениях дифракции и интерференции, корпускулярные — в фотоэффекте и Комптона эффекте .

  Лит.: Тамм И. Е., Основы теории электричества, 9 изд., М., 1976; Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Теория поля, 6 изд., М., 1973 (Теоретическая физика, т. 2); их же, Электродинамика сплошных сред, М., 1959; Ландсберг Г. С., Оптика, 5 изд., М., 1976.

  В. В. Мигулин.

Шкала электромагнитных волн.

Электромагни'тные колеба'ния, взаимосвязанные колебания электрического (Е ) и магнитного (Н ) полей, составляющих единое электромагнитное поле . Распространение Э. к. происходит в виде электромагнитных волн , скорость которых в вакууме равна скорости света с, а длина волны l связана с периодом Т и частотой w соотношением: l = cT = 2 pс/ w. По своей природе Э. к. представляют собой совокупность фотонов, и только при большом числе фотонов их можно рассматривать как непрерывный процесс.

  Различают вынужденные Э. к., поддерживаемые внешними источниками, и собственные Э. к., существующие и без них. В неограниченном пространстве или в системах с потерями энергии (диссипативных) возможны собственные Э. к. с непрерывным спектром частот. Пространственно ограниченные консервативные (без потерь энергии) системы имеют дискретный спектр собственных частот, причём каждой частоте соответствует одно или несколько независимых колебаний (мод ). Например , между двумя отражающими плоскостями, отстоящими друг от друга на расстояние l, возможны только синусоидальные Э. к. с частотами w_n = п pс/l, где п — целое число. Собственно моды имеют вид синусоидальных стоячих волн , в которых колебания векторов Е и Н сдвинуты во времени на T /4, а пространственные распределения их амплитуд смещены на l/4, так что максимумы (пучности) Е совпадают с нулями (узлами) Н и наоборот. В таких Э. к. энергия в среднем не переносится в пространстве, но внутри каждого четвертьволнового участка между узлами полей происходит независимая периодическая перекачка электрической энергии в магнитную и обратно.

  Представление Э. к. в виде суперпозиции мод с дискретным или непрерывным спектром допустимо для любой сложной системы проводников и диэлектриков (см. Радиоволновод , Объёмный резонатор , Открытый резонатор ), если поля, токи, заряды в них связаны между собой линейными соотношениями. В квазистационарных системах, размеры которых значительно меньше длины волны, области, где преобладают электрические или магнитные поля, могут быть пространственно разделены и сосредоточены в отдельных элементах: Е — в ёмкостях С, Н — в индуктивностях L. Типичный пример такой системы с сосредоточенными параметрами — колебательный контур , где происходят колебания зарядов на обкладках конденсаторов и токов в катушках самоиндукции. Э. к. в системах с распределёнными параметрами L и С, имеющие дискретный спектр собственных частот, могут быть представлены как Э. к. в связанных колебательных контурах (электромагнитных осцилляторах), число которых равно числу мод.

  В средах Э. к. взаимодействуют со свободными и связанными заряженными частицами (электронами, ионами), создавая индуцированные токи. Токи проводимости обусловливают потери энергии и затухание Э. к.; токи, обусловленные поляризацией и намагниченностью среды, определяют значения её диэлектрической проницаемости и магнитной проницаемости , а также скорость распространения в ней электромагнитных волн и спектр собственных частот Э. к. Если индуцированные токи зависят от Е и Н нелинейно, то период, форма и другие характеристики Э. к. зависят от их амплитуд (см. Нелинейные колебания ); при этом принцип суперпозиции недействителен, и может происходить перекачка энергии Э. к. от одних частот к другим. На этом основаны принципы работы большинства генераторов, усилителей и преобразователей частоты Э. к. (см. Генерирование электрических колебаний , Автоколебания ). Возбуждение Э. к. в устройствах с сосредоточенными параметрами, как правило, осуществляется путем прямого подключения к ним генераторов, в высокочастотных устройствах с распределёнными параметрами — путём возбуждения Э. к. при помощи различных элементов связи (вибраторов, петель связи, рамок, отверстий и др.), в оптических устройствах — с применением линз, призм, отражающих полупрозрачных зеркал и т. д.

  Лит.: Горелик Г. С., Колебания и волны, 2 изд., М., 1959; Андронов А. А, Витт А. А., Хайкин С. Э., Теория колебаний, 2 изд., М., 1959; Парселл Э., Электричество и магнетизм, пер. с англ., 2 изд., М., 1975 (Берклеевский курс физики, т. 2); Крауфорд Ф., Волны, пер. с англ., 2 изд., М., 1976 (Берклеевский курс физики, т. 3).

  М. А. Миллер, Л. А. Островский.

Электромагни'тный выключа'тель, выключатель электрический , служащий для отключения высоковольтных цепей под нагрузкой в нормальных и вынужденных режимах работы; принципиально отличается от выключателей других систем тем, что гашение электрической дуги, возникающей между расходящимися в процессе отключения цепи контактами выключателя, осуществляется непосредственно в воздушной среде т. н. электромагнитным дутьём в дугогасительном устройстве . Дуга затягивается в камеру дугогасительного устройства мощным магнитным полем, создаваемым электромагнитами, в обмотках которых протекает отключаемый ток. Обмотки электромагнитов имеют такую полярность, при которой создаваемое магнитное поле затягивает дугу в дугогасительную камеру (камеры), где дуга растягивается и охлаждается, её сопротивление резко увеличивается и она гаснет. Дугогасительные камеры выполняются из жаростойких материалов, обладающих высокой диэлектрической прочностью, теплопроводностью и теплоёмкостью. В Э. в. переменного тока для повышения надёжности работы обычно предусматривается воздушный поддув, который ускоряет перемещение дуги в камеру. Э. в. применяют обычно в сетях на напряжение 6—10 кв.

  Лит.: Вабиков М. А., Электрические аппараты, ч. 3, М. — Л., 1963; Бронштейн А. М., Курицын В. П., Улиссова И. Н., Электромагнитные выключатели и опыт их эксплуатации, «Электричество», 1971, № 4; Быков Е. И., Колузаев А. М., Электромагнитные выключатели ВЭМ-6 и ВЭМ-10, М., 1973.

  Р. Р. Мамошин.

Электромагни'тный насо'с,

  1) насос поршневого типа или диафрагмовый насос, у которого поступательно-возвратное движение рабочего органа осуществляется стальным сердечником, вставленным в соленоид, подключенный к источнику электроэнергии.

  2) То же, что магнитогидродинамический насос .

Электромагни'тный прибо'р, измерительный прибор , принцип действия которого основан на взаимодействии магнитного поля, пропорционального измеряемой величине, с сердечником, выполненным из ферромагнитного материала. Основные элементы Э. п.: измерительная схема, преобразующая измеряемую величину в постоянный или переменный ток, и измерит, механизм электромагнитной системы (рис. ). Электрический ток в катушке электромагнитной системы создаёт электромагнитное поле, втягивающее сердечник в катушку, что приводит к возникновению на оси вращающего момента, пропорционального квадрату силы тока, протекающего по катушке. В результате действия на ось пружины создаётся момент, противодействующий вращающему моменту и пропорциональный углу поворота оси. При взаимодействии моментов ось и связанная с ней стрелка поворачиваются на угол, пропорциональный квадрату измеряемой величины. При равенстве моментов стрелка останавливается. Выпускаются электромагнитные амперметры и вольтметры для измерений главным образом в цепях переменного тока частотой 50 гц. В электромагнитном амперметре катушка измерительного механизма включается последовательно в цепь измеряемого тока, в вольтметре параллельно. Электромагнитные измерит, механизмы применяют также в логометрах . Наиболее распространены щитовые приборы классов точности 1,5 и 2,5, хотя существуют приборы классов 0,5 и даже 0,1 с рабочей частотой до 800 гц.

  Лит.: Электрические измерения, под ред. Е. Г. Шрамкова, М., 1972; Электрические измерения, под ред. А. В. Фремке, 14 изд., Л., 1973.

  Н. Н. Вострокнутов.

Электромагнитный измерительный прибор: 1 — катушка; 2 — сердечник; 3 — ось; 4 — стрелка; 5 — шкала; 6 — пружина.

Электромагни'тный раке'тный дви'гатель, см. Электрический ракетный двигатель .

Электромаши'нный динамо'метр, устройство для измерения вращающих моментов электродвигателей. Э. д. используют при стендовых испытаниях двигателей для снятия механических или электромеханических характеристик. Э. д. представляет собой электрическую машину , работающую в генераторном режиме и механически связанную с испытуемым двигателем. Наиболее часто в качестве Э. д. используют генератор постоянного тока. Момент, развиваемый электродвигателем, находят по формуле:

 н ×м

где U — напряжение на зажимах генератора в в; I — ток в обмотке возбуждения в а ; n — частота вращения в об/мин; h — кпд генератора. Изменение момента достигается регулированием нагрузочного сопротивления и тока в обмотке возбуждения генератора. Э. д. применяют при испытании мощных тяговых машин. Моменты электродвигателей малой мощности иногда определяют на более простом Э. д., представляющем собой диск из ферромагнитного материала, который насаживают на вал электродвигателя, и электромагнит постоянного тока с противовесом. При вращении диска создаётся тормозной момент в результате взаимодействия вихревых токов в диске с магнитным полем электромагнита. Угол поворота электромагнита с противовесом пропорционален измеряемому моменту.

  М. И. Озеров.

Электромаши'нный усили'тель (ЭМУ), электрическая машина , предназначенная для усиления мощности подаваемого на обмотку возбуждения сигнала за счёт энергии первичного двигателя (обычно электрического). ЭМУ применяют в системах автоматического управления и регулирования; выпускаются на мощности от долей вт до десятков квт с коэффициентом усиления (отношение мощности на выходе к мощности на входе) 10⁴ —10⁵ Небольшое изменение мощности, подводимой в цепь возбуждения, вызывает во много раз большее изменение мощности, отдаваемой ЭМУ. Различают ЭМУ продольного поля (с одной ступенью усиления) и ЭМУ поперечного поля (с двумя ступенями). Наиболее распространены ЭМУ поперечного поля (рис. ). Такой ЭМУ представляет собой генератор постоянного тока, обычно двухполюсный с двумя парами щёток на коллекторе. На полюсах статора расположены одна или несколько обмоток возбуждения, чаще называемые обмотками управления (ОУ). При подаче в ОУ сигнала, подлежащего усилению, она создаёт магнитный поток Ф ₁ , направленный вдоль оси d—d. В обмотке якоря наводится эдс, которая достигает наибольшего значения на щётках а—а и равна нулю на щётках b—b. Т. к. якорь замкнут накоротко щётками а—а, то даже при незначительной эдс в цепи (обмотке) якоря возникает достаточно большой ток I_a , обусловливающий увеличение мощности сигнала (первая ступень усиления). Этот ток создаёт сильное поперечное магнитное поле (магнитный поток Ф_аq ). При вращении якоря в поперечном поле на щётках b—b, связанных с внешней цепью, появляется напряжение U ₂ . В результате этого во внешней цепи возникает большой ток I ₂ , обусловливающий большую выходную мощность (вторая ступень усиления). Дополнительная обмотка, называется компенсационной, создаёт намагничивающую силу F _ko , равную F_ad , устраняя искажение сигнала.

  Лит.: Горяинов Ф. А., Электромашинные усилители, М. — Л., 1962,

  М. Д. Находкин.

Принципиальная схема включения электромашинного усилителя поперечного поля: 1 и 2 — щётки якоря; ОУ — обмотка управления; КО — компенсационная обмотка; Ф1 — магнитный поток по оси d — d; Фаq — магнитный поток поперечного поля; U1 и I1 — напряжение и ток в обмотке управления; U2 и I2 — напряжение и ток на выходе; Fad и Fko — намагничивающие силы якоря и компенсационной обмотки

Электромегафо'н, электрический мегафон ; переносное устройство для звукоусиления . Содержит малочувствительный к акустическим шумам микрофон , усилитель электрических колебаний (в большинстве случаев транзисторный) и рупорный громкоговоритель с рукояткой, позволяющей держать его в руке. Микрофон (обычно укрепляемый на кожухе Э.) располагают так, чтобы со стороны громкоговорителя (в направлении излучения звука) он обладал наименьшей чувствительностью. С помощью удлинительного кабеля микрофон может быть отнесён от громкоговорителя на некоторое расстояние (например, когда громкоговоритель устанавливают на крыше автомобиля). Усилитель выполнен по схеме с отрицательной обратной связью и содержит мощный двухтактный оконечный каскад. Питание усилителя производится от электрических аккумуляторов или от малогабаритных элементов. В некоторых Э. предусмотрена возможность перевода усилителя в режим генерации колебаний звуковой частоты, на основе которых вырабатываются тональные (звуковые) сигналы вызова. Масса Э. (включая устройство питания) около 1,5 кг; дальность действия 250 м и более.

  М. А. Сапожков.

Электрометаллу'рги'я, область металлургии , охватывающая промышленные способы получения металлов и сплавов с помощью электрического тока. В Э. применяются электротермические и электрохимические процессы. Электротермические процессы используются для извлечения металлов из руд и концентратов, производства и рафинирования чёрных и цветных металлов и сплавов на их основе (см. Электротермия ). В этих процессах электрическая энергия является источником технологического тепла. Электрохимические процессы распространены в производстве чёрных и цветных металлов на основе электролиза водных растворов и расплавленных сред (см. Электрохимия ). Здесь за счёт электрической энергии осуществляются окислительно-восстановительные реакции на границах раздела фаз при прохождении тока через электролиты. Особое место в этих процессах занимает гальванотехника , в основе которой лежат электрохимические процессы осаждения металлов на поверхность металлических и неметаллических изделий.

  Электротермические процессы охватывают плавку стали в дуговых и индукционных печах (см. Электросталеплавильное производство ), спецэлектрометаллургию, рудовосстановительную плавку, включающую производство ферросплавов и штейнов , выплавку чугуна в шахтных электропечах, получение никеля, олова и других металлов.

  Электродуговая плавка. Электросталь, предназначенная для дальнейшего передела, выплавляется главным образом в дуговых печах с основной футеровкой. Важные преимущества этих печей перед другими сталеплавильными агрегатами (возможность нагрева металла до высоких температур за счёт электрической дуги, восстановительная атмосфера в печи, меньший угар легирующих элементов , высокоосновные шлаки, обеспечивающие существ, снижение содержания серы) предопределили их использование для производства легированных высококачественных сталей — коррозионностойких, инструментальных (в т. ч. быстрорежущих), конструкционных, электротехнических, жаропрочных и др., а также сплавов на никелевой основе. Мировая тенденция развития электродуговой плавки — увеличение ёмкости единичного агрегата до 200—400 т, удельной мощности трансформатора до 500—600 и более ква/т, специализация агрегатов (в одних — только расплавление, в других — рафинирование и легирование), высокий уровень автоматизации и применение ЭВМ для программного управления плавкой. В печах повышенной мощности экономически целесообразно плавить не только легированную, но и рядовую углеродистую сталь. В развитых капиталистических странах доля углеродистой стали от общего объёма электростали, выплавляемой в электропечах, составляет 50% и более. В СССР в электропечах выплавляется ~ 80% легированного металла.

  Для выплавки специальных сталей и сплавов получают распространение плазменно-дуговые печи с основным керамическим тиглем (ёмкостью до 30 т ), оборудованные плазмотронами постоянного и переменного тока (см. Плазменная металлургия ). Дуговые электропечи с кислой футеровкой используют для плавки металла, предназначенного для стального литья. Кислый процесс в целом более высокопроизводителен, чем основной, из-за кратковременности плавки благодаря меньшей продолжительности окислительного и восстановительного периодов. Кислая сталь дешевле основной вследствие меньшего расхода электроэнергии, электродов, лучшей стойкости футеровки, меньшего расхода раскислителей и возможности осуществления кремневосстановительного процесса. Дуговые печи ёмкостью до 100 т широко применяются также для плавки чугуна в чугунолитейных цехах.

  Индукционная плавка. Плавка стали в индукционной печи , осуществляемая в основном методом переплава, сводится, как правило, к расплавлению шихты, раскислению металла и выпуску. Это обусловливает высокие требования к шихтовым материалам по содержанию вредных примесей (P, S). Выбор тигля (основной или кислый) определяется свойствами металла. Чтобы кремнезём футеровки не восстанавливался в процессе плавки, стали и сплавы с повышенным содержанием Mn, Ti, Al выплавляют в основном тигле. Существенный недостаток индукционной плавки — холодные шлаки, которые нагреваются только от металла. В ряде конструкций этот недостаток устраняется путём плазменного нагрева поверхности металл-шлак, что позволяет также значительно ускорить расплавление шихты. В вакуумных индукционных печах выплавляют чистые металлы, стали и сплавы ответственного назначения (см. Вакуумная плавка ). Емкость существующих печей от нескольких кг до десятков т. Вакуумную индукционную плавку интенсифицируют продувкой инертными (Ar, Не) и активными (CO, CH₄ ) газами, электромагнитным перемешиванием металла в тигле, продувкой металла шлакообразующими порошками.

  Спецэлектрометаллургия охватывает новые процессы плавки и рафинирования металлов и сплавов, получившие развитие в 50—60-х гг. 20 в. для удовлетворения потребностей современной техники (космической, реактивной, атомной, химического машиностроения и др.) в конструкционных материалах с высокими механическими свойствами, жаропрочностью, коррозионной стойкостью и т. д. Спецэлектрометаллургия включает вакуумную дуговую плавку (см. Дуговая вакуумная печь ), электроннолучевую плавку , электрошлаковый переплав и плазменно-дуговую плавку. Этими методами переплавляют стали и сплавы ответственного назначения, тугоплавкие металлы — вольфрам, молибден, ниобий и их сплавы, высокореакционные металлы — титан, ванадий, цирконий, сплавы на их основе и др. Вакуумная дуговая плавка была предложена в 1905 В. фон Больтоном (Германия); в промышленных масштабах этот метод впервые использован для плавки титана В. Кроллом (США) в 1940. Метод электрошлакового переплава разработан в 1952—53 в институте электросварки им. Е. О. Патона АН УССР. Для получения сталей и сплавов на никелевой основе особо ответственного назначения применяют различные варианты дуплекс-процессов , важнейший из которых — сочетание вакуумной индукционной плавки и вакуумно-дугового переплава. Особое место в спецэлектрометаллургии занимает вакуумная гарнисажная плавка (см. Гарнисаж ), в которой источниками тепла служат электрическая дуга, электронный луч, плазма. В этих печах, применяемых для высокоактивных и тугоплавких металлов (W, Mo и другие и сплавы на их основе), порция жидкого металла в водоохлаждаемом тигле с гарнисажем используется для получения слитков и фасонных отливок.

  Рудовосстановительная плавка включает производство ферросплавов, продуктов цветной металлургии — медных и никелевых штейнов, свинца, цинка, титанистых шлаков и др. Процесс заключается в восстановлении природных руд и концентратов углеродом, кремнием и другими восстановителями при высоких температурах, создаваемых главным образом за счёт мощной электрической дуги (см. Руднотермическая печь ). Восстановительные процессы обычно являются непрерывными. По мере проплавления подготовленную шихту загружают в ванну, а получаемые продукты периодически выпускают из электропечи. Мощность таких печей достигает 100 Мва. В некоторых странах (Швеция, Норвегия, Япония, Италия и др.) на основе рудовосстановительной плавки производится чугун в электродоменных печах или электродуговых бесшахтных печах.

  Электрохимические процессы получения металлов. Г. Дэви в 1807 впервые применил электролиз для получения натрия и калия.

  В конце 70-х гг. 20 в. методом электролиза получают более 50 металлов, в том числе медь, никель, алюминий, магний, калий, кальций и др. Различают 2 типа электролитических процессов. Первый связан с катодным осаждением металлов из растворов, полученных методами гидрометаллургии — выщелачиванием руд и концентратов; в этом случае восстановлению (отложению) на катоде металла из раствора отвечает реакция электрохимического окисления аниона на нерастворимом аноде.

  Второй тип процессов связан с электролитическим рафинированием металла из его сплава, из которого изготовляется растворимый анод. На первой стадии в результате электролитического растворения анода металл переводится в раствор, на второй — он осаждается на катоде. Последовательность растворения металлов на аноде и осаждения на катоде определяется рядом напряжений . Однако в реальных условиях потенциалы выделения металлов существенно зависят от величины перенапряжения водорода на соответствующем металле. В промышленных масштабах рафинируют цинк, марганец, никель, железо и другие металлы; алюминий, магний, калий и др. получают электролизом расплавленных солей при 700—1000 °С. Последний способ связан с большим расходом электроэнергии (15—20 тыс. квт ·ч/т ) по сравнению с электролизом водных растворов (до 10 тыс. квт ·ч/т ).

  Лит.: Беляев А. И., Металлургия легких металлов, 6 изд., М., 1970; Зеликман А. Н., Меерсон Г. А., Металлургия редких металлов, М., 1973; Еднерал Ф. П., Электрометаллургия стали и ферросплавов, 4 изд., М., 1977.

  В. А. Григорян.

Электро'метр (от электро... и ...метр ), прибор, предназначенный для измерения разностей электрических потенциалов, небольших электрических зарядов, очень малых токов (вплоть до 10^-15 а ) и других электрических величин, когда необходимо обеспечить пренебрежимо малое потребление энергии измерительным прибором. Э. представляет собой электростатический прибор с тремя электродами, находящимися в общем случае под разными потенциалами. Наиболее распространены струнные и квадрантные Э., применяемые для измерения напряжения.

  В наиболее простом струнном Э. измеряемое напряжение подаётся на платиновую нить (струну) и неподвижные электроды (рис. а , б ). Под действием сил электрического поля нить прогибается; перемещение нити, служащее мерой измеряемой величины, наблюдают в микроскоп , что обеспечивает достаточно высокую чувствительность прибора. Для повышения чувствительности струнного Э. на его неподвижные электроды накладывают дополнит. напряжение (50—100 в относительно земли) такого же рода (постоянное или переменное) и той же частоты, что и измеряемое (рис. в ). Чувствительность струнного Э. достигает 300—500 мм на 1 в/м. Квадрантные Э. состоят из подвижной части в виде тонкой и лёгкой металлической пластинки — бисектора, называемого обычно «бисквитом», и связанного с ним зеркала, подвешенных на кварцевой нити, и неподвижной части — цилиндрической металлической коробки, разрезанной на четыре равные части — квадранты. При наличии разности потенциалов на квадрантах между ними и бисектором возникают электростатические силы взаимодействия, отклоняющие подвижную часть Э. в ту или др. сторону. По углу отклонения бисектора при известном его потенциале судят о величине разности потенциалов квадрантов; если же известна последняя, то можно определить потенциал бисектора. Чувствительность квадрантного Э. — до 5000 мм на 1 в/м. Разновидность квадрантного Э. — бинантный Э. (неподвижная часть такого Э. разрезана на две части — бинанты).

  Лит.: Курс электрических измерений, под ред. В. Т. Прыткова и А. В. Талицкого, ч. 1, М. — Л., 1960; Векслер М. С., Электростатические приборы, М. — Л., 1964; Основы электроизмерительной техники, под ред. М. И. Левина, М., 1972.

Струнный электрометр: а — схема устройства: б, в — схемы включения; 1 — струна (платиновая нить); 2 — электроды; 3 — микрометрический винт, регулирующий натяжение струны (чувствительность прибора); Е — источник дополнительного напряжения.

Электрометри'ческая ла'мпа, приёмно-усилительная лампа , используемая в радио- и электроизмерительных приборах для усиления и измерения малых токов (до 10^-14 а ) в цепях с очень высоким электрическим сопротивлением. Конструктивно Э. л. выполняется в виде триода (одинарного или двойного), тетрода , или пентода . Катод Э. л. обычно оксидный, прямого либо косвенного накала. Главная особенность Э. л. — высокое входное сопротивление, определяемое требованием получения малых токов управляющей сетки при её отрицательном потенциале. Появление сеточного тока в Э. л. связано с конечным значением сопротивления электрической изоляции сетки (сопротивлением утечки сетки); ионизацией остаточных газов в баллоне лампы; термоэлектронной эмиссией сетки; фотоэлектронной эмиссией с поверхности сетки, обусловленной внешним освещением, тепловым излучением нагретого катода, мягкими рентгеновскими лучами , возникающими при торможении электронов на аноде. Используя различные конструктивно-технологические меры (важнейшие из которых — снижение температуры катода до 750—800 К; уменьшение анодного напряжения до значений, меньших потенциала ионизации остаточных газов, обычно до 10—12 в ; уменьшение размеров управляющей сетки и обеспечение её высокой электрической изоляции), сеточный ток Э. л., обусловленный указанными факторами (кроме последнего), можно снизить до 10^-15 а и меньше. Однако получение малых сеточных токов при удовлетворительных значениях таких основных параметров Э. л., как крутизна её сеточной характеристики и коэффициент усиления, затруднено главным образом из-за фотоэлектронной эмиссии, вызванной мягким рентгеновским излучением. Так, при сеточном токе 10^-15 а крутизна сеточной характеристики обычно не превышает 100—120 мка/в , а коэффициент усиления — 1,5; у так называемых полуэлектрометрических ламп, работающих при сеточном токе около 5×10^-11 а, эти параметры составляют соответственно 1 ма/в и 25—30. Диапазон измеряемых значений тока (отношение его предельных значений) у Э. л. обычно около 100; у разновидности полуэлектрометрической лампы — так называемой логарифмической Э. л. (с характеристикой, обеспечивающей получение на выходе сигнала, пропорционального логарифму входного тока) он может достигать 10⁸ .

  Лит.: Заруцкий Ю. Ф., Современные электрометрические лампы, их возможности и пути развития, «Электровакуумная техника», 1968, в, 45; Кауфман М. С., Палатов К. И., Электронные приборы, 3 изд., М., 1970.

  М. С. Кауфман.

Электромехани'ческая обрабо'тка, разновидность электрофизических методов обработки. Основана на механическом ударном импульсном воздействии (ультразвуковая обработка ) или на непосредственном преобразовании предварительно накопленной электрической энергии в механическую работу деформации (магнитоимпульсная обработка). См. Электрофизические и электрохимические методы обработки .

Электромехани'ческий преобразова'тель, устройство для преобразования механических перемещений (колебаний) в изменение электрического тока или напряжения (электрический сигнал) и наоборот. Применяются главным образом как исполнительные устройства систем автоматического регулирования (управления) и в качестве датчиков механических перемещений в автоматике и измерительной технике. По принципу преобразования различают резистивные, электромагнитные, магнитоэлектрические, электростатические Э. п.; по типу выходного сигнала — аналоговые и цифровые (с непрерывными и дискретными выходными сигналами). Для оценки Э. п. учитывают его статической и динамической характеристики, чувствительность (или коэффициент передачи) преобразования Е = Dу /Dх (где Dу — изменение выходной величины у при изменении входной величины х на Дж), рабочий диапазон частот выходного сигнала, статическую ошибку (погрешность) сигнала, статическую ошибку (погрешность) преобразования. Примером Э. п. могут служить измерит, механизм магнитоэлектрического прибора , громкоговоритель , микрофон , пьезоэлектрический датчик .

  Лит.: Электрические измерения неэлектрических величин, под ред. П. В. Новицкого, 5 изд., Л., 1975.

Электромиогра'фия (от электро... , мио... и ...графия ), метод исследования биоэлектрических потенциалов, возникающих в скелетных мышцах животных и человека при возбуждении мышечных волокон. У человека осуществлена впервые в 1907 немецким учёным Г. Пипером. Амплитуда колебаний потенциала мышцы обычно не превышает нескольких милливольт, а их длительность — 20—25 мсек, поэтому Э. проводят с помощью усилителя и малоинерционного регистратора; кривая, записанная на фотобумаге, фотоплёнке и т. п., называется электромиограммой (ЭМГ). В Э. могут быть выделены 3 основных направления исследования. Первое из них — Э. с помощью введённых в мышцу игольчатых электродов, которые вследствие небольшой отводящей поверхности улавливают колебания потенциала, возникающие в отдельных мышечных волокнах или в группе мышечных волокон, иннервируемых одним мотонейроном. Это позволяет исследовать структуру и функцию двигательных единиц. Второе направление — Э. с помощью накожных электродов, которые отводят так называемую суммарную ЭМГ, образующуюся в результате интерференции колебаний потенциала многих двигательных единиц, находящихся в области отведения. Такая ЭМГ отражает процесс возбуждения мышцы как целого. Так называемая стимуляционная Э. — регистрация колебаний потенцала, возникающих в мышце при искусственной стимуляции нерва или органов чувств. Таким образом исследуется нервно-мышечная передача, рефлекторная деятельность двигательного аппарата, определяется скорость проведения возбуждения по нерву. Э. даёт возможность судить о состоянии и деятельности не только мышц, но и нервных центров, участвующих в осуществлении движений. Э. применяют в физиологии при изучении двигательной функции животных и особенно человека, а также в прикладных науках — физиологии труда и спорта, в инженерной психологии (например, при исследовании утомления, выработки двигательного навыка).

  Р. С. Персон.

  Э. как эффективный метод диагностики ряда нервно-мышечных заболеваний широко применяется в невропатологии и некоторых других областях медицины. Э. используется также для оценки функционального состояния двигательного аппарата при восстановлении нарушенной двигательной функции в ортопедии и протезировании.

  Лит.: Персон Р. С., Электромиография в исследованиях человека, М., 1969; Юсевич Ю. С., Очерки по клинической электромиографии, М., 1972; Байкушев Ст., Манович З. Х., Новикова В. П., Стимуляционная электромиография и электронейрография в клинике нервных болезней, М., 1974; Коуэн Х., Брумлик Дж., Руководство по электромиографии и электродиагностике, пер. с англ., М., 1975.

Электромиограммы при различных способах отведения потенциалов: а — игольчатый электрод; потенциалы двигательной единицы при слабом сокращении мышцы; б — накожные электроды; интерференционная электромиограмма при умеренном сокращении мышцы.

Электромоби'ль, автомобиль с тяговым электродвигателем, получающим питание от батареи аккумуляторов (БА), чаще всего свинцово-кислотных или железоникелевых щелочных. В начале 20 в. Э. использовались в Западной Европе и США в качестве такси, почтовых фургонов, коммунальных машин, а также как легковые автомобили. Первый в России самодвижущийся экипаж был аккумуляторным (И. Романов, 1899). На Э. впервые была достигнута скорость 100 км/ч (К. Женатци, Франция, 1898). Достоинства Э.: бездымность, бесшумность, простота управления. Однако ограниченные скорость и запас хода из-за низкой энергоёмкости (около 20 вт ·ч/кг ) и большой массы БА сдерживали развитие Э. Начиная с 60-х гг. в связи с загрязнением воздуха и усилением шума от автомобилей с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) Э. вновь получают распространение на городском транспорте, чему способствуют небольшой средний суточный пробег автомобилей в городе (до 100 км ), ограничение скорости до 60 км/ч и возможность организации сети зарядных станций для БА. К тому же энергоёмкость аккумуляторов возросла до 50 вт ·ч/кг, а у подготовляемых к массовому производству никель-цинковых и других аккумуляторов даже до 100 вт ·ч/кг. Согласно прогнозам, к концу 20 в. Э. займут ведущее место в городском автотранспорте.

  Современные Э. — специально рассчитанная на городскую эксплуатацию конструкция с облегчёнными (для компенсации массы БА) ходовой частью и кузовом, особой трансмиссией и удобным для смены БА её расположением. Ток от БА, находящейся, как правило, в 1—2 контейнерах под кузовом Э., идёт к двигателю через систему тиристорных блоков управления. При использовании двигателя переменного тока в систему включают его преобразователь. Двигатель ставят либо в блоке с ведущим мостом спереди или сзади, либо спереди— с карданным приводом от него к заднему мосту (рис. 1 ), либо (2—4 двигателя) в колёсах. Восстановление запаса энергии производят на большинстве Э. заменой БА с помощью особых тележек. В СССР созданы образцы грузовых Э., предназначенные для перевозки продуктов и почты в крупных городах. Такой Э. грузоподъёмностью 500 кг со свинцово-кислотными аккумуляторами имеет запас хода без подзарядки 80 км и развивает скорость до 70 км/ч. В Э. конструкции ВНИИ электромеханики и некоторых зарубежных Э. имеются устройства для рекуперации электроэнергии (например, при рекуперативном торможении, езде накатом и на спусках) и для подзарядки БА (без съёма её с Э.) от городской трёхфазной электросети. Для устранения сложной пускорегулирующей аппаратуры в Э. иногда сочетают электродвигатель с автомобильной гидротрансмиссией, которая регулирует тяговое усилие и скорость движения. Существуют также т. н. «гибридные» Э. с ДВС, работающим на постоянном малотоксичном режиме, генератором, приводимым от него тяговым электродвигателем и небольшой БА (рис. 2 ). ДВС служит для движения с установившейся скоростью и подзарядки БА, а последняя — в качестве дополнительного источника энергии для разгона Э., преодоления подъёмов, обгона. Сложность «гибридных» Э. и наличие в них, хоть и малотоксичного, ДВС ограничивают их распространение. Наряду с предотвращением загрязнения воздуха и уменьшением шума в городах внедрение Э. обеспечивает экономию жидкого топлива.

  Лит.: Ставров О. А., Электромобили, М., 1968; Долматовский Ю. А., Электромобиль, «Моделист-конструктор», 1977, № 11.

  Ю. А. Долматовский.

Рис. 1. Схема устройства советского электромобиля НИИАТ (Государственный научно-исследовательский институт автомобильного транспорта): 1 — акселератор; 2 — включатель; 3 — розетка для подзарядки; 4 — служебный аккумулятор; 5 — тяговый электродвигатель; 6 — редуктор трансмиссии; 7 — контейнеры с тяговой батареей аккумуляторов (заливкой показаны используемые серийные агрегаты).

Рис. 2. «Гибридный» электромобиль (электробус) «Даймлер — Бенц»: 1 — контейнеры с тяговыми аккумуляторными батареями; 2 — блоки управления; 3 — редуктор; 4 — тяговый двигатель; 5 — вспомогательный двигатель и вентилятор для охлаждения тягового двигателя; 6 — дизель с электрогенератором; 7 — компрессор усилителя рулевого управления; 8 — устройство для вентиляции батарей.

Электромонта'жные рабо'ты, специальные строительные работы, выполняемые при возведении и реконструкции зданий и сооружений различного назначения и связанные с монтажом электрических сетей (воздушных и кабельных линий электропередачи, токопроводов, электропроводов и др.) и электрооборудования (электрических машин, распределительных пунктов, пультов управления и др.). Э. р. обычно проводятся в 2 этапа. Первый этап, осуществляемый одновременно с общестроительными работами, включает установку крепёжных (закладных) деталей в строительных элементах для последующего крепления к ним электрооборудования и электромонтажных конструкций, укладку в фундаментах и перекрытиях зданий (сооружений) труб для электропроводок, устройство в стенах гнёзд для розеток и выключателей и т. п. При этом укрупнительная сборка электрооборудования и кабельных конструкций, изготовление трубных блоков, стендовая заготовка проводов и кабелей для осветительных сетей и других производятся вне монтажной зоны в специально оборудованных мастерских электромонтажных заготовок (МЭЗ). На втором этапе Э. р. осуществляются транспортировка, установка в проектное положение, сборка электрооборудования и электромонтажных конструкций, прокладка кабелей и проводов и присоединение их к смонтированному электрооборудованию. Э. р. завершаются пусконаладочными работами, из которых наиболее сложной является наладка устройств релейной защиты и систем автоматического управления электроприводами .

  Механизация Э. р. обеспечивается применением строит, машин и механизмов общего назначения (например, автопогрузчиков, подъёмников, автокранов и т. п.), а также специализированных электромонтажных механизмов, приспособлений и инструментов.

  Сокращение сроков и повышение производительности труда при Э. р. обеспечиваются, в первую очередь, применением индустриальных методов монтажа электрооборудования, доставкой к месту Э. р. электромонтажных конструкций и элементов электрических сетей укрупнёнными узлами и блоками, изготовленными и собранными в МЭЗ. Уровень индустриализации Э. р. в значит, мере обусловлен объёмом промышленного производства комплектного электрооборудования и электрических сетей, имеющих высокую степень монтажной и наладочной готовности. Одно из основных направлений дальнейшей индустриализации Э. р. — применение объёмных электротехнических устройств (например, помещений станций управления электроприводами, городских трансформаторных подстанций), поставляемых промышленностью с полностью смонтированным и налаженным электрооборудованием; при этом Э. р. сводятся к установке таких устройств и присоединению их к внешним электрическим сетям.

  Лит.: Справочник по монтажу электроустановок промышленных предприятий, 2 изд., кн. 1—2, М., 1976; Строительные нормы и правила, ч. 3, гл. 33 — Электротехнические устройства. Правила производства и приемки работ, М., 1977.

  Е. М. Феськов, Я. М. Боязный.

Электромузыка'льные инструме'нты, музыкальные инструменты, в которых создаются управляемые исполнителем электрические колебания, возбуждающие громкоговоритель. Источником таких колебаний служит генератор того или иного вида. К Э. и. относят также обычные инструменты, механические колебания вибраторов которых (например, струн электрогитары) с помощью адаптера преобразуются в электрические. Преимущественная область применения Э. и. — эстрадные ансамбли.

  В одних Э. и. применяются электронные генераторы с плавно меняющейся частотой (т. н. инструменты со свободной интонацией). Выбор точной высоты каждого звука зависит от исполнителя, который может плавно сё менять, скользя пальцем по особой линейке — грифу, или, как в первом инструменте этого вида — терменвоксе, перемещая руку в воздухе перед специальной антенной. Это инструменты одноголосные, редко двухголосные. Достоинство таких инструментов — возможность очень выразительного исполнения мелодии; недостаток — невысокая стабильность строя.

  В других Э. и., обычно клавишных многоголосных, имеется набор генераторов, настроенных каждый на особую частоту (это так называемые инструменты с фиксированным строем). Наряду с электронными генераторами применяются электромеханические с зубчатыми колесиками, вращающимися в поле электромагнитов, фотоэлектрические с периодическим затенением светового луча, действующего на фотоэлемент, и т. п. Громкость звука управляется чаще всего педалью. Э. и. снабжают специальными устройствами для придания звукам музыкальных качеств, таких, как тембр, вибрато, мягкая атака и затухание (нерезкое включение и выключение звуков), легато (плавный переход от одного звука к другому).

  Определённость тембров звуков обеспечивается двумя путями. Первый — соблюдение фиксированных отношений между амплитудами гармонических обертонов разных номеров. Для этого, например, выбирают некоторую форму кривой колебаний, различающуюся для звуков разной высоты только масштабом времени, а для звуков разной силы — масштабом амплитуд. Пользуются также синтезированием тембров, подмешивая к колебаниям основной частоты колебания от других генераторов того же инструмента, соответствующие набору гармонических обертонов. Другой путь создания тембров — введение резонансных контуров (фильтров), усиливающих обертоны генерируемых колебаний в определённых областях частот (т. н. формантные области). Конструкции инструментов позволяют создавать в каждом из них разнообразные тембры и переключать их по ходу исполнения. Для имитации вибрации голоса и исполнения «вибрато» на смычковых инструментах применяется модуляция высоты звука с частотой 5—6 гц. Щелчки, возникающие при резких включениях и выключениях звуков, смягчаются либо использованием регулятора громкости (педали), либо с помощью особых устройств, регулирующих переходные процессы в генераторах.

  Лит.: Корсунский С. Г., Симонов И. Д., Электромузыкальные инструменты, М.—Л., 1957; Володин А. А., Электронные музыкальные инструменты, М., 1970; Crowhurst N. Н., Electronic musical instruments, [s. 1.], 1971.

  Г. А. Гольдберг.

«Электро'н», наименование серии советских искусственных спутников Земли (ИСЗ) для исследования радиационного пояса Земли, космических лучей, химического состава околоземного космического пространства, коротковолнового излучения Солнца и радиоизлучения галактики, микрометеоритов и др. «Э.-1» и«Э.-3» имели массу 350 кг, диаметр 0,75 м, длину 1,3 м-, «Э.-2» и «Э.-4» — массу 445 кг, диаметр 1,8 м, длину 24 м. Измерения, проведённые с помощью ИСЗ «Э.», позволили изучить временные вариации характеристик околоземного космического пространства при различных уровнях солнечной активности. «Э.» запускались попарно одной ракетой-носителем.

  Полёты искусственных спутников Земли «Электрон»

Электро'н, редко употребляемое название магниевых сплавов . Под таким названием в 20-х гг. 20 в. появились первые промышленные магниевые сплавы на основе систем Mg — Al — Zn и Mg — Mn, содержащие до 10% Al, до 3% Zn и до 2,5% Mn.

Электро'н проводи'мости, электрон металлов и полупроводников, энергия которого находится в частично заполненной энергетической зоне (зоне проводимости, см. Твёрдое тело ). В полупроводниках при абсолютном нуле температуры электроны в зоне проводимости отсутствуют. Они появляются при повышении температуры, освещении, внедрении примесей и др. внешних воздействиях. В металлах всегда есть Э. п., и их концентрация велика. При Т = 0 К в металле Э. п. занимают все состояния с энергией, меньшей энергии Ферми. Свойства Э. п. удобно описывать в терминах кинетической теории газов, пользуясь понятиями длины свободного пробега, частоты столкновений и т. п. В полупроводниках, где число Э. п. относительно мало, газ Э. п. хорошо описывается классической Больцмана статистикой . В металлах Э. п. образуют вырожденную Ферми-жидкость .

Электро'н (символ е^- , e), первая элементарная частица, открытая в физике; материальный носитель наименьшей массы и наименьшего электрического заряда в природе. Э. — составная часть атомов ; их число в нейтральном атоме равно атомному номеру, т. е. числу протонов в ядре.

  Современные значения заряда (e) и массы (me ) Э. равны:

e = — 4,803242(14)×10^-10 ед. СГСЭ = — 1,6021892(46)×10^-19 кулон ,

m _e = 0,9109534(47)×10^-27 г = 0,5110034(14) Мэв/с ² ,

где с — скорость света в вакууме (в скобках после числовых значений величин указаны средние квадратичные ошибки в последних значащих цифрах). Спин Э. равен ¹ /₂ (в единицах Планка постоянной ), и, следовательно, Э. подчиняются Ферми — Дирака статистике . Магнитный момент Э. — m = 1,0011596567(35) m₀ , где m₀ — магнетон Бора. Э. — стабильная частица и относится к классу лептонов .

  Установление существования Э. было подготовлено трудами многих выдающихся исследователей; в 1897 Э. был открыт Дж. Дж. Томсоном . Название «Э.» [первоначально предложенное английским учёным Дж. Стони (1891) для заряда одновалентного иона] происходит от греческого слова élektron, что означает янтарь. Электрический заряд Э. условились считать отрицательным в соответствии с более ранним соглашением называть отрицательным заряд наэлектризованного янтаря (см. Электрический заряд ). Античастица Э. — позитрон (e⁺ ) открыта в 1932.

  Э. участвует в электромагнитных, слабых и гравитационных взаимодействиях и проявляет многообразие свойств в зависимости от типа взаимодействий. В классической электродинамике Э. ведёт себя как частица, движение которой подчиняется Лоренца — Максвелла уравнениям . Понятие «размер Э.» не удаётся сформулировать непротиворечиво, хотя величину r₀ = е ² /т _е с ² ~10^-13 см принято называть классическим радиусом Э. Причину этих затруднений удалось понять в рамках квантовой механики. Согласно гипотезе де Бройля (1924), Э. (как и все другие материальные микрообъекты) обладает не только корпускулярными, но и волновыми свойствами (см. Корпускулярно-волновой дуализм , Волны де Бройля ). Де-бройлевская длина волны Э. равна , где u — скорость движения Э. В соответствии с этим Э., подобно свету, могут испытывать интерференцию и дифракцию. Волновые свойства Э. были экспериментально обнаружены в 1927 американскими физиками К. Дэвиссоном и Л. Джермером и независимо английским физиком Дж. П. Томсоном (см. Дифракция частиц ).

  Движение Э. подчиняется уравнениям квантовой механики: Шрёдингера уравнению для нерелятивистских явлений и Дирака уравнению — для релятивистских. Опираясь на эти уравнения, можно показать, что все оптические, электрические, магнитные, химические и механические свойства веществ объясняются особенностями движения Э. в атомах. Наличие спина существенным образом влияет на характер движения Э. в атоме. В частности, только учёт спина Э. в рамках квантовой механики позволил объяснить периодическую систему элементов Д. И. Менделеева, а также природу химической связи атомов в молекулах.

  Э. — член единого обширного семейства элементарных частиц, и ему в полной мере присуще одно из основных свойств элементарных частиц — их взаимопревращаемость. Э. может рождаться в различных реакциях, самыми известными из которых являются распад отрицательно заряженного мюона (m^- ) на электрон, электронное антинейтрино () и мюонное нейтрино (n_m ):

,

  а также бета-распад нейтрона на протон, электрон и электронное антинейтрино:

.

  Последняя реакция является источником b-лучей при радиоактивном распаде ядер. Оба процесса — частные случаи слабых взаимодействий . Примером электромагнитных процессов, в происходят превращения Э., может служить аннигиляция электрона и позитрона на два g-кванта

e^- + e⁺ ® 2g.

  С 60-х гг. интенсивно изучаются процессы рождения сильно взаимодействующих частиц (адронов) при столкновении электронов с позитронами, например рождение пары пи-мезонов :

e^- + е⁺ ® p^- + p⁺ .

  В конце 1974 в аналогичной реакции открыта новая элементарная частица, т. н. J //y-частица (см. Резонансы , Элементарные частицы ).

  Релятивистская квантовая теория Э. (квантовая электродинамика ) — самая разработанная область квантовой теории поля, в которой достигнуто удивительное согласие с экспериментом. Так, вычисленное значение магнитного момента Э.

(где a » 1/137,036 — тонкой структуры постоянная ) с огромной точностью совпадает с его экспериментальным значением. Однако теорию Э. нельзя считать законченной, поскольку ей присущи внутренние логические противоречия (см. Квантовая теория поля ).

  Лит.: Милликен P., Электроны (+ и —), протоны, фотоны, нейтроны и космические лучи, пер. с англ., М. — Л., 1939; Андерсон Д., Открытие электрона, пер. с англ., М., 1968; Томсон Г. П., Семидесятилетний электрон, пер. с англ., «Успехи физических наук», 1968, т. 94, в. 2.

  Л. И. Пономарев.

Электронарко'з (от электро... и наркоз ) электроанестезия, способ общего обезболивания путём воздействия электрическим током на головной мозг. Наркотизирующее действие электрического тока, подаваемого импульсами, впервые испытал на себе французский учёный С. Ледюк в 1902. При современном Э. применяют импульсный (с частотой от 100 Гц до 6 кгц ), синусоидальный и т. н. интерференционный токи; сила тока — от 10 до 200 лот. При любой методике Э. электроды накладывают на лобную и затылочную области головы. Наркотизирующий эффект обусловлен снижением активности воспринимающих боль корковых и подкорковых структур головного мозга. Побочные эффекты электрического воздействия (мышечный спазм, нарушения кровообращения и дыхания) затрудняли практическое применение метода. Развитие анестезиологии обусловило возможность использования Э. (его преимущество — быстрота достижения обезболивания и выхода из состояния наркоза, отсутствие токсического действия, портативность аппаратуры) в качестве компонента современного комбинированного наркоза. Специалисты, изучающие проблемы Э., с 1966 объединены в Международное общество электросна и электроанестезии.

  Лит.: Электронаркоз в хирургии, Таш., 1966.

  В. В. Сигаев.

Электронво'льт, внесистемная единица энергии, равная энергии, приобретаемой частицей, несущей один элементарный заряд (заряд электрона) при перемещении в ускоряющем электрическое поле между двумя точками с разностью потенциалов 1 в. Обозначения: русское — эв, международное — eV.

  1 эв = 1,60219×10^-19 дж. Применяются кратные единицы килоэлектронвольт (кэв, keV), равный 10³ эв, мегаэлектронвольт (Мэв, MeV), равный 10⁶ эв. Часто в эв выражают массу элементарных частиц, что основано на уравнении Эйнштейна Е = mc ² , связывающем массу частицы т с её полной энергией Е; с — скорость света . Энергия, соответствующая одной атомной единице массы , равна (931,5016 ± 0,0026) Мэв.

Электро'ника, наука о взаимодействии электронов с электромагнитными полями и о методах создания электронных приборов и устройств, в которых это взаимодействие используется для преобразования электромагнитной энергии, в основном для передачи, обработки и хранения информации. Наиболее характерные виды таких преобразований — генерирование, усиление и приём электромагнитных колебаний с частотой до 10¹² гц, а также инфракрасного, видимого, ультрафиолетового и рентгеновского излучений (10¹² —10²⁰ гц ). Преобразование до столь высоких частот возможно благодаря исключительно малой инерционности электрона — наименьшей из ныне известных заряженных частиц. В Э. исследуются взаимодействия электронов как с макрополями в рабочем пространстве электронного прибора, так и с микрополями внутри атома, молекулы или кристаллической решётки.

  Э. опирается на многие разделы физики — электродинамику, классическую и квантовую механику, физику твёрдого тела, оптику, термодинамику, а также на химию, металлургию, кристаллографию и другие науки. Используя результаты этих и ряда других областей знаний, Э., с одной стороны, ставит перед другими науками новые задачи, чем стимулирует их дальнейшее развитие, с другой — создаёт новые электронные приборы и устройства и тем самым вооружает науки качественно новыми средствами и методами исследования. Практические задачи Э.: разработка электронных приборов и устройств, выполняющих различные функции в системах преобразования и передачи информации, в системах управления, в вычислительной технике, а также в энергетических устройствах; разработка научных основ технологии производства электронных приборов и технологии, использующей электронные и ионные процессы и приборы для различных областей науки и техники.

  Э. играет ведущую роль в научно-технической революции. Внедрение электронных приборов в различные сферы человеческой деятельности в значительной мере (зачастую решающей) способствует успешной разработке сложнейших научно-технических проблем, повышению производительности физического и умственного труда, улучшению экономических показателей производства. На основе достижений Э. развивается промышленность, выпускающая электронную аппаратуру для различных видов связи, автоматики, телевидения, радиолокации, вычислительной техники, систем управления технологическими процессами, приборостроения, а также аппаратуру светотехники, инфракрасной техники, рентгенотехники и др.

  Историческая справка. Э. зародилась в начале 20 в. после создания основ электродинамики (1856—73), исследования свойств термоэлектронной эмиссии (1882—1901), фотоэлектронной эмиссии (1887—1905), рентгеновских лучей (1895—97), открытия электрона (Дж. Дж. Томсон , 1897), создания электронной теории (1892—1909). Развитие Э. началось с изобретения лампового диода (Дж. А. Флеминг , 1904), трёхэлектродной лампы — триода (Л. де Форест , 1906); использования триода для генерирования электрических колебаний (немецкий инженер А. Мейснер, 1913); разработки мощных генераторных ламп с водяным охлаждением (М. А. Бонч-Бруевич , 1919—25) для радиопередатчиков, используемых в системах дальней радиосвязи и радиовещания. Вакуумные фотоэлементы (экспериментальный образец создал А. Г. Столетов , 1888; промышленные образцы — немецкие учёные Ю. Эльстер и Г. Хейтель, 1910); фотоэлектронные умножители — однокаскадные (П. В. Тимофеев , 1928) и многокаскадные (Л. А. Кубецкий , 1930) — позволили создать звуковое кино, послужили основой для разработки передающих телевизионных трубок : видикона (идея предложена в 1925 А. А. Чернышевым ), иконоскопа (С. И. Катаев и независимо от него В. К. Зворыкин , 1931—32), супериконоскопа (П. В. Тимофеев, П. В. Шмаков , 1933), суперортикона (двухсторонняя мишень для такой трубки была предложена советским учёным Г. В. Брауде в 1939; впервые суперортикон описан американскими учёными А. Розе, П. Веймером и Х. Лоу в 1946) и др. Создание многорезонаторного магнетрона (Н. Ф. Алексеев и Д. Е. Маляров , под руководством М. А. Бонч-Бруевича, 1936—37), отражательного клистрона (Н. Д. Девятков и другие и независимо от них советский инженер В. Ф. Коваленко, 1940) послужило основой для развития радиолокации в сантиметровом диапазоне волн; пролётные клистроны (идея предложена в 1932 Д. А. Рожанским , развита в 1935 советским физиком А. Н. Арсеньевой и немецким физиком О. Хайлем, реализована в 1938 американскими физиками Р. и 3. Варианами и др.) и лампы бегущей волны (американский учёный Р. Компфнер, 1943) обеспечили дальнейшее развитие систем радиорелейной связи, ускорителей элементарных частиц и способствовали созданию систем космической связи. Одновременно с разработкой вакуумных электронных приборов создавались и совершенствовались газоразрядные приборы (ионные приборы ), например ртутные вентили , используемые главным образом для преобразования переменного тока в постоянный в мощных промышленных установках; тиратроны для формирования мощных импульсов электрического тока в устройствах импульсной техники; газоразрядные источники света .

  Использование кристаллических полупроводников в качестве детекторов для радиоприёмных устройств (1900—05), создание купроксных и селеновых выпрямителей тока и фотоэлементов (1920—1926), изобретение кристадина (О. В. Лосев , 1922), изобретение транзистора (У. Шокли , У. Браттейн , Дж. Бардин , 1948) определили становление и развитие полупроводниковой электроники . Разработка планарной технологии полупроводниковых структур (конец 50 — начало 60-х гг.) и методов интеграции многих элементарных приборов (транзисторов, диодов, конденсаторов, резисторов) на одной монокристаллической полупроводниковой пластине привело к созданию нового направления в Э. — микроэлектроники (см. также Интегральная электроника ). Основные разработки в области интегральной Э. направлены на создание интегральных схем — микроминиатюрных электронных устройств (усилителей, преобразователей, процессоров ЭВМ, электронных запоминающих устройств и т. п.), состоящих из сотен и тысяч электронных приборов, размещаемых на одном полупроводниковом кристалле площадью в несколько мм ² . Микроэлектроника открыла новые возможности для решения таких проблем, как автоматизация управления технологическими процессами, переработка информации, совершенствование вычислительной техники и др., выдвигаемых развитием современного общественного производства. Создание квантовых генераторов (Н. Г. Басов , А. М. Прохоров и независимо от них Ч. Таунс , 1955) — приборов квантовой электроники — определило качественно новые возможности Э., связанные с использованием источников мощного когерентного излучения оптического диапазона (лазеров ) и построением сверхточных квантовых стандартов частоты .

  Советские учёные внесли крупный вклад в развитие Э. Фундаментальные исследования в области физики и технологии электронных приборов выполнили М. А. Бонч-Бруевич, Л. И. Мандельштам , Н. Д. Папалекси , С. А. Векшинский , А. А. Чернышев, М. М. Богословский и многие др.; по проблемам возбуждения и преобразования электрических колебаний, излучения, распространения и приёма радиоволн, их взаимодействия с носителями тока в вакууме, газах и твёрдых телах — Б. А. Введенский , В. Д. Калмыков , А. Л. Минц , А. А. Расплетин , М. В. Шулейкин и др.; в области физики полупроводников — А. Ф. Иоффе ; люминесценции и по другим разделам физической оптики — С. И. Вавилов ; квантовой теории рассеяния света излучения, фотоэффекта в металлах — И. Е. Тамм и многие др.

  Области, основные разделы и направления электроники. Э. включает в себя 3 области исследований: вакуумную Э., твердотельную Э., квантовую Э. Каждая область подразделяется на ряд разделов и ряд направлений. Раздел объединяет комплексы однородных физико-химических явлений и процессов, которые имеют фундаментальное значение для разработки многих классов электронных приборов данной области. Направление охватывает методы конструирования и расчётов электронных приборов, родственных по принципам действия или по выполняемым ими функциям, а также способы изготовления этих приборов.

  Вакуумная Э. содержит следующие разделы: 1) эмиссионная Э., охватывающая вопросы термо-, фотоэмиссии, вторичной электронной эмиссии , туннельной эмиссии , исследования катодов и антиэмиссионных покрытий; 2) формирование потоков электронов и потоков ионов, управление этими потоками; 3) формирование электромагнитных полей с помощью резонаторов , систем резонаторов, замедляющих систем , устройств ввода и вывода энергии; 4) электронная люминесценция (катодолюминесценция ); 5) физика и техника высокого вакуума (его получение, сохранение и контроль); 6) теплофизические процессы (испарение в вакууме, формоизменение деталей при циклическом нагреве, разрушение поверхности металлов при импульсном нагреве, отвод тепла от элементов приборов); 7) поверхностные явления (образование плёнок на электродах и изоляторах, неоднородностей на поверхностях электрода); 8) технология обработки поверхностей, в том числе электронная, ионная и лазерная обработка; 9) газовые среды — раздел, включающий вопросы получения и поддержания оптимального состава и давления газа в газоразрядных приборах. Основные направления вакуумной Э. охватывают вопросы создания электровакуумных приборов (ЭВП) следующих видов: электронных ламп (триодов, тетродов, пентодов и т. д.); ЭВП СВЧ (магнетронов, клистронов и т. д.), электроннолучевых приборов (кинескопов, осциллографических трубок и т. д.); фотоэлектронных приборов (фотоэлементов, фотоэлектронных умножителей), рентгеновских трубок; газоразрядных приборов (мощных преобразователей тока, источников света, индикаторов).

  Разделы и направления твердотельной Э. в основном связаны с полупроводниковой Э. Фундаментальные разделы последней охватывают следующие вопросы: 1) изучение свойств полупроводниковых материалов, влияние примесей на эти свойства; 2) создание в кристалле областей с различной проводимостью методами эпитаксиального выращивания (см. Эпитаксия ), диффузии , ионного внедрения (имплантации), воздействием радиации на полупроводниковые структуры; 3) нанесение диэлектрических и металлических плёнок на полупроводниковые материалы, разработка технологии создания плёнок с необходимыми свойствами и конфигурацией; 4) исследование физических и химических процессов на поверхности полупроводников; 5) разработку способов и средств получения и измерения элементов приборов микронных и субмикронных размеров. Основные направления полупроводниковой Э. связаны с разработкой и изготовлением различных видов полупроводниковых приборов ; полупроводниковых диодов (выпрямительных, смесительных, параметрических, стабилитронов), усилительных и генераторных диодов (туннельных, лавинно-пролётных, диодов Ганна), транзисторов (биполярных и униполярных), тиристоров, оптоэлектронных приборов (светоизлучающих диодов, фотодиодов, фототранзисторов, оптронов, светодиодных и фотодиодных матриц), интегральных схем. К направлениям твердотельной Э. относятся также диэлектрическая электроника, изучающая электронные процессы в диэлектриках (в частности, в тонких диэлектрических плёнках) и их использование, например для создания диэлектрических диодов, конденсаторов; магнитоэлектроника, использующая магнитные свойства вещества для управления потоками электромагнитной энергии с помощью ферритовых вентилей, циркуляторов, фазовращателей и т. д. и для создания запоминающих устройств, в том числе на магнитных доменах; акустоэлектроника и пьезоэлектроника, рассматривающие вопросы распространения поверхностных и объёмных акустических волн и создаваемых ими переменных электрических полей в кристаллических материалах и взаимодействия этих полей с электронами в приборах с полупроводниково-пьезоэлектрической структурой (кварцевых стабилизаторах частоты, пьезоэлектрических фильтрах, ультразвуковых линиях задержки, акустоэлектронных усилителях и т. д.); криоэлектроника, исследующая изменения свойств твёрдого тела при глубоком охлаждении для построения малошумящих усилителей и генераторов СВЧ, сверхбыстродействующих вычислительных и запоминающих устройств; разработка и изготовление резисторов.

  Наиболее важные направления квантовой Э. — создание лазеров и мазеров . На основе приборов квантовой Э. строятся устройства для точного измерения расстояний (дальномеры ), квантовые стандарты частоты, квантовые гироскопы, системы оптической многоканальной связи , дальней космической связи, радиоастрономии. Энергетическое воздействие лазерного концентрированного излучения на вещество используется в промышленной технологии. Лазеры находят различное применение в биологии и медицине.

  Э. находится в стадии интенсивного развития; для неё характерно появление новых областей и создание новых направлений в уже существующих областях.

  Технология электронных приборов. Конструирование и изготовление электронных приборов базируются на использовании сочетания разнообразных свойств материалов и физико-химических процессов. Поэтому необходимо глубоко понимать используемые процессы и их влияние на свойства приборов, уметь точно управлять этими процессами. Исключительная важность физико-химических исследований и разработка научных основ технологии в Э. обусловлены, во-первых, зависимостью свойств электронных приборок от наличия примесей в материалах и веществ, сорбированных на поверхностях рабочих элементов приборов, а также от состава газа и степени разряжения среды, окружающей эти элементы; во-вторых, — зависимостью надёжности и долговечности электронных приборов от степени стабильности применяемых исходных материалов и управляемости технологии. Достижения технологии нередко дают толчок развитию новых направлений в Э. Общие для всех направлений Э. особенности технологии состоят в исключительно высоких (по сравнению с другими отраслями техники) требованиях, предъявляемых в электронной промышленности к свойствам используемых исходных материалов; степени защиты изделий от загрязнения в процессе производства; геометрической точности изготовления электронных приборов. С выполнением первого из этих требований связано создание многих материалов, обладающих сверхвысокими чистотой и совершенством структуры, с заранее заданными физико-химическими свойствами — специальных сплавов монокристаллов, керамики, стекол и др. Создание таких материалов и исследование их свойств составляют предмет специальной научно-технической дисциплины — электронного материаловедения. Одной из самых острых проблем технологии, связанных с выполнением второго требования, является борьба за уменьшение запылённости газовой среды, в которой проходят наиболее важные технологические процессы. В ряде случаев допустимая запылённость — не свыше трёх пылинок размером менее 1 мкм в 1 м ³ . О жёсткости требований к геометрической точности изготовления электронных приборов свидетельствуют, например, следующие цифры: в ряде случаев относительная погрешность размеров не должна превышать 0,001%; абсолютная точность размеров и взаимного расположения элементов интегральных схем достигает сотых долей мкм. Это требует создания новых, более совершенных методов обработки материалов, новых средств и методов контроля. Характерным для технологии в Э. является необходимость широкого использования новейших методов и средств: электроннолучевой, ультразвуковой и лазерной обработки и сварки, фотолитографии, электронной и рентгеновской литографии, электроискровой обработки, ионной имплантации, плазмохимии, молекулярной эпитаксии, электронной микроскопии, вакуумных установок, обеспечивающих давление остаточных газов до 10^-13 мм рт. ст. Сложность многих технологических процессов требует исключения субъективного влияния человека на процесс, что обусловливает актуальность проблемы автоматизации производства электронных приборов с применением ЭВМ наряду с общими задачами повышения производительности труда. Эти и другие специфические особенности технологии в Э. привели к необходимости создания нового направления в машиностроении — электронного машиностроения.

  Перспективы развития Э. Одна из основных проблем, стоящих перед Э., связана с требованием увеличения количества обрабатываемой информации вычислительными и управляющими электронными системами с одновременным уменьшением их габаритов и потребляемой энергии. Эта проблема решается путём создания полупроводниковых интегральных схем, обеспечивающих время переключения до 10^-11 сек; увеличения степени интеграции на одном кристалле до миллиона транзисторов размером 1—2 мкм; использования в интегральных схемах устройств оптической связи и оптоэлектронных преобразователей (см. Оптоэлектроника ), сверхпроводников ; разработки запоминающих устройств ёмкостью несколько мегабит на одном кристалле; применения лазерной и электроннолучевой коммутации; расширения функциональных возможностей интегральных схем (например, переход от микропроцессора к микроЭВМ на одном кристалле); перехода от двумерной (планарной) технологии интегральных схем к трёхмерной (объёмной) и использования сочетания различных свойств твёрдого тела в одном устройстве; разработки и реализации принципов и средств стереоскопического телевидения , обладающего большей информативностью по сравнению с обычным; создания электронных приборов, работающих в диапазоне миллиметровых и субмиллиметровых волн, для широкополосных (более эффективных) систем передачи информации, а также приборов для линий оптической связи; разработки мощных, с высоким кпд, приборов СВЧ и лазеров для энергетического воздействия на вещество и направленной передачи энергии (например, из космоса). Одна из тенденций развития Э. — проникновение её методов и средств в биологию (для изучения клеток и структуры живого организма и воздействия на него) и медицину (для диагностики, терапии, хирургии). По мере развития Э. и совершенствования технологии производства электронных приборов расширяются области использования достижения Э. во всех сферах жизни и деятельности людей, возрастает роль Э. в ускорении научно-технического прогресса.

  А. И. Шокин.

Электро'нная автомати'ческая телефо'нная ста'нция (ЭАТС), телефонная станция , в которой коммутация линий и каналов, а также управление процессами коммутации осуществляются устройствами на электронных элементах (полупроводниковых приборах , интегральных схемах , ферритах и т. д.). Принципы построения коммутационных устройств ЭАТС определяются главным образом методами разделения каналов — пространственного, частотного, временного разделения (коммутации); при этом методы частотного и временного разделения аналогичны методам уплотнения линий связи (см. Линии связи уплотнение ). Распространение (1978) получили ЭАТС, в которых используются пространственная или (и) временная коммутация линий и каналов (см. Электросвязь ). К ЭЛТС с пространственной коммутацией относятся станции, выполненные на основе т. н. пространственных полупроводниковых соединителей. Пространственная коммутация используется в основном в ЭАТС малой и средней ёмкости. В ЭАТС с временной коммутацией линия связи или групповой тракт связи посредством электронных коммутаторов в определённые моменты предоставляется для передачи импульсных сигналов каждого канала. В таких ЭАТС для разделения сообщений применяют импульсную модуляцию колебаний : в оконечных ЭАТС малой и средней ёмкости — амплитудно-импульсную и широтно-импульсную; в транзитных ЭАТС большой и средней ёмкости — импульсно-кодовую (ИКМ). Наиболее перспективны системы с ИКМ, при использовании которых открывается возможность объединения (интеграции) процессов передачи и коммутации и создания на этой основе интегральных цифровых систем связи. В англоязычной научно-технической литературе к ЭАТС с пространственной коммутацией относят также механоэлектронные автоматические телефонные станции (построенные на миниатюрных многократных координатных соединителях ) и квазиэлектронные автоматические телефонные станции .

  Лит.: Лутов М. Ф., Электронные АТС, в кн.: Радиотехника и электросвязь, М., 1966 (ВИНИТИ. Итоги науки и техники); Прагер Э., Трнка Я., Электронные телефонные станции, пер. с чешск., М., 1976.

  М. Ф. Лутов.

Электро'нная вычисли'тельная маши'на (ЭВМ), вычислительная машина , основные функциональные элементы которой (логические, запоминающие, индикационные и т. д.) выполнены на электронных лампах или полупроводниковых приборах, либо на интегральных микросхемах и т. д. Первые ЭВМ, как аналоговые (см. Аналоговая вычислительная машина ), так и цифровые (см. Цифровая вычислительная машина ), появились в середине 40-х гг. 20 в. Благодаря преимуществам ЭВМ по сравнению с вычислительными машинами других типов (высокое быстродействие, компактность, надёжность, автоматизация вычислительного процесса и др.) они получили преимущественное использование при научно-технических расчётах, обработке информации (в том числе планировании, учёте, прогнозировании и др.), автоматическом управлении. См. также Вычислительная техника , Кибернетика техническая , Сеть вычислительных центров , Управления автоматизированная система , Управление в технике.

Электро'нная и ио'нная о'птика, наука о поведении пучков электронов и ионов в вакууме под воздействием электрических и магнитных полей. Т. к. изучение электронных пучков началось ранее, чем ионных, и первые используют гораздо шире, чем вторые, весьма распространён термин «электронная оптика». Э. и и. о. занимается главным образом вопросами формирования, фокусировки и отклонения пучков заряженных частиц, а также получения с их помощью изображений, которые можно визуализировать на люминесцирующих экранах или фотографических плёнках. Такие изображения принято называть электроннооптическими и ионнооптическими изображениями. Развитие Э. и и. о. в значительной степени обусловлено потребностями электронной техники.

  Зарождение Э. и и. о. связано с созданием в конце 19 в. электроннолучевой трубки (ЭЛТ). В первой осциллографической ЭЛТ, изготовленной в 1897 К. Ф. Брауном , электронный пучок отклонялся магнитным полем. Отклонение с помощью электростатического поля осуществил в своих опытах по определению отношения заряда электрона к его массе Дж. Дж. Томсон , пропуская пучок через плоский конденсатор, помещенный внутри ЭЛТ. В 1899 немецкий физик И. Э. Вихерт применил для фокусировки электронного пучка в ЭЛТ катушку из изолированной проволоки, по которой протекал электрический ток. Однако лишь в 1926 немецкий учёный Х. Буш теоретически рассмотрел движение заряженных частиц в магнитном поле такой катушки и показал, что она пригодна для получения правильных электроннооптических изображений и, следовательно, является электронной линзой (ЭЛ). Последующая разработка электронных линз (магнитных и электростатических) открыла путь к созданию электронного микроскопа , электроннооптического преобразователя и ряда др. приборов, в которых формируются правильные электроннооптические изображения объектов — либо испускающих электроны, либо тем или иным образом воздействующих на электронные пучки. Конструирование специализированных ЭЛТ для телевизионной и радиолокационной аппаратуры, для записи, хранения и воспроизведения информации и т. п. привело к дальнейшему развитию разделов Э. и и. о., связанных с управлением пучками заряженных частиц. Значительное влияние на развитие Э. и и. о. оказала разработка аппаратуры для анализа потоков электронов и ионов (бета-спектрометров , масс-спектрометров и других аналитических приборов). В Э. и и. о., как правило, не рассматриваются вопросы, возникающие в сверхвысоких частот технике , лишь изредка рассматриваются процессы в электронных лампах , ускорителях заряженных частиц и других приборах и устройствах, специфика которых отделяет их от основных направлений Э. и и. о.

  Для решения большинства задач Э. и и. о. достаточно рассматривать движение заряженных частиц в рамках классической механики , т. к. волновая природа частиц (см. Корпускулярно-волновой дуализм ) в этих задачах практически не проявляется. В таком приближении Э. и и. о. носит название геометрической Э. и и. о., что обусловлено наличием глубокой аналогии между геометрической Э. и и. о. и геометрической оптикой световых лучей, которая выражается в том, что поведение пучков заряженных частиц в электрических и магнитных полях во многом подобно поведению пучков лучей света в неоднородных оптических средах. В основе указанной аналогии лежит более общая аналогия между классической механикой и световой геометрической оптикой, установленная У. Р. Гамильтоном , доказавшим в 1834, что общее уравнение механики (уравнение Гамильтона — Якоби) по форме подобно оптическому уравнению эйконала. Как и в световой геометрической оптике, в геометрической Э. и и. о. вводится понятие преломления показателя , при вычислении погрешностей изображения — аберраций, большая часть которых аналогична аберрациям оптических систем , — зачастую используется метод эйконала. Когда приближение геометрической Э. и и. о. недостаточно, например при исследовании разрешающей способности электронного микроскопа, привлекаются методы квантовой механики .

  В электроннооптических устройствах широко применяются электрические и магнитные поля, обладающие симметрией вращения относительно оптической оси системы. ЭЛ и электронные зеркала с такими полями называются осесимметричными. Электрические поля с симметрией вращения создаются электродами в виде цилиндров, чашечек, диафрагм с круглыми отверстиями и т. п. (рис. 2 ). Для получения осесимметричных магнитных полей используют электромагниты (иногда постоянные магниты) с полюсами в форме тел вращения или тороидальные катушки с намоткой из изолированной проволоки, по которой пропускается электрический ток (рис. 3 ). Осесимметричные линзы и зеркала создают правильные электроннооптические изображения, если заряженные частицы движутся достаточно близко к оси симметрии поля, а их начальные скорости мало отличаются друг от друга. Если эти условия не выполняются, погрешности изображения становятся весьма значительными. Когда предмет и изображение лежат за пределами поля, осесимметричные ЭЛ — всегда собирающие. В электростатических осесимметричных ЭЛ, как и в светооптических линзах со сферическими поверхностями, изображение может быть только прямым или перевёрнутым, в магнитных ЭЛ — оно дополнительно повёрнуто на некоторый угол. Электроннооптические свойства поля с симметрией вращения определяются положением его кардинальных точек, аналогичных кардинальным точкам осесимметричных светооптических изображающих систем: двух фокусов, двух главных точек и двух узловых точек. Построение изображения производится по правилам световой геометрической оптики. Электростатическим осесимметричным полям свойственны те же пять видов геометрических аберраций третьего порядка, что и светооптическим центрированным системам сферических поверхностей: сферическая аберрация , астигматизм , кривизна поля изображения, дисторсия и кома . В магнитных полях к ним добавляются ещё три: т. н. анизотропные дисторсия, астигматизм и кома. Кроме того, существуют три вида хроматических аберраций (в электростатических полях — два), обусловленных некоторым неизбежным разбросом энергий поступающих в поле частиц. Вообще говоря, аберрации полей с симметрией вращения в сопоставимых условиях значительно превышают по величине аберрации светооптических центрированных систем, т. е. ЭЛ и электронные зеркала по качеству существенно уступают светооптическим. Вопрос о компенсации аберраций или их уменьшении является одним из основных в теоретических Э. и и. о.

  Существуют и другие типы ЭЛ и зеркал, поля которых обладают различными видами симметрии. Они формируют изображения точечных объектов в виде отрезков линий, однако иногда способны осуществлять и стигматическую фокусировку (точка в точку). Так называемые цилиндрические электростатические и магнитные линзы и зеркала создают линейные изображения точечных предметов. Поля в таких ЭЛ «двумерны» (их напряжённости описываются функциями только двух декартовых координат) и симметричны относительно некоторой средней плоскости, вблизи которой движутся заряженные частицы. В ряде аналитических электровакуумных приборов высококачественная фокусировка необходима только в одном направлении. В этих случаях целесообразно применять так называемые трансаксиальные электростатические ЭЛ или трансаксиальные электронные зеркала, аберрации которых в средней плоскости очень малы (сравнимы с аберрациями светооптических линз). Для воздействия на пучки заряженных частиц с большими энергиями используют квадрупольные ЭЛ (электрические и магнитные). Для отклонения пучков заряженных частиц используют электроннооптические устройства с электрическими или магнитными полями, направленными поперёк пучка. Простейшим электрическим отклоняющим элементом является плоский конденсатор (рис. 4 ). В ЭЛТ с целью уменьшения отклоняющего напряжения применяют системы с электродами более сложной формы. Магнитные поля, предназначенные для отклонения пучков, создаются электромагнитами (рис. 5 ) или проводниками, по которым течёт ток.

  Очень разнообразны формы отклоняющих электрических и магнитных полей, применяемых в аналитических приборах, в которых используется свойство этих полей разделять (разрешать) заряженные частицы по энергии и массе. Широко используется также их свойство фокусировать пучки.

  Электрические поля обычно формируются различными конденсаторами: плоским, цилиндрическим (рис. 6 ), сферическим (рис. 7 ). Из магнитных полей часто применяются однородное поле (рис. 8 ) и секторное поле (рис. 9 ). Для улучшения качества фокусировки искривляют границы секторных магнитных полей, а также применяют неоднородные магнитные поля, напряжённость которых меняется по определенному закону.

  Перечисленные отклоняющие электрические и магнитные устройства, иногда называются электронными (ионными) призмами, отличаются от светооптических призм тем, что они не только отклоняют, но и фокусируют пучки заряженных частиц. Фокусировка приводит к тому, что попадающие в поля таких устройств параллельные пучки после отклонения перестают быть параллельными. Между тем для создания высококачественных аналитических электронных и ионных приборов по точной аналогии со светооптическим призменным спектрометром необходимы электронные (ионные) призмы, которые подобно световым призмам сохраняют параллельность пучков. В качестве таких электронных призм применяют телескопические системы электронных линз. Добавив к электронной призме две ЭЛ, одну так называемую коллиматорную на входе, другую — фокусирующую на выходе, можно получить аналитический прибор, в котором сочетаются высокая разрешающая способность и большая электроннооптическая светосила.

  Лит.: Арцимович Л. А., Лукьянов С. Ю., Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях, М., 1972; Бонштедт Б. Э., Маркович М. Г., Фокусировка и отклонение пучков в электроннолучевых приборах, М., 1967; Брюхе Е., Шерцер О., Геометрическая электронная оптика, пер. с нем., Л., 1943; Глазер В., Основы электронной оптики, пер. с нем., М., 1957; Гринберг Г. А., Избранные вопросы математической теории электрических и магнитных явлений, М. — Л., 1948; Зинченко Н, С., Курс лекций по электронной оптике, 2 изд., Хар., 1961; Кельман В. М., Явор С. Я., Электронная оптика, 3 изд., Л., 1968; Страшкевич А. М., Электронная оптика электростатических систем, М. — Л., 1966; Явор С. Я., Фокусировка заряженных частиц квадрупольными линзами, М., 1968.

  В. М. Кельман, И. В. Родникова.

Рис. 2. Электроннооптическая система с симметрией вращения, предназначенная для формирования электронного пучка (электронный прожектор): 1 - подогревной катод; 2 - фокусирующий электрод; 3 - первый анод; 4 - второй анод; 5 - сечения эквипотенциальных поверхностей электростатического поля плоскостью рисунка. Штриховой линией обозначены контуры пучка. У электродов указаны их потенциалы по отношению к катоду, потенциал которого принят равным нулю. Электроды 1, 2, 3 образуют катодную электронную линзу, электроды 3 и 4 - иммерсионную.

Рис. 7. Сферический конденсатор: 1 — электроды конденсатора; 2 — точечный предмет; 3 — изображение предмета; 4 — кольцевые диафрагмы, ограничивающие пучок. Электроды имеют форму частей двух концентрических сфер. Изображение лежит на прямой, проходящей через источник и центр О этих сфер.

Рис. 8. Отклонение и фокусировка пучка заряженных частиц однородным магнитным полем: 1 — предмет; 2 — изображение. Заряженные частицы, испущенные линейным предметом (щелью) в пределах небольшого угла 2a, сначала расходятся, а затем, описав полуокружности с радиусом r, который для всех частиц с одной и той же массой и энергией одинаков, фокусируются, формируя изображение предмета в виде полоски шириной ra² . Линейный предмет и полоска-изображение расположены параллельно силовым линиям магнитного поля, направленным перпендикулярно плоскости рисунка. О₁ , О₂ и О₃ — центры круговых траекторий частиц.

Рис. 3. Магнитная линза в виде тороидальной катушки: а - вид сбоку; б - вид спереди; 1 - катушка; 2 - силовые линии магнитного поля; 3 - электронная траектория. Штриховой линией обозначены контуры электронного пучка, выходящего из точки А (предмет) и фокусируемого в точке В (изображение).

Рис. 6. Отклонение и фокусировка пучка заряженных частиц секторным цилиндрическим конденсатором: 1 — электроды конденсатора; 2 — выходная щель источника заряженных частиц; 3 — входная щель приемника заряженных частиц; 4 - диафрагмы, ограничивающие пучок. Электроды имеют форму частей круглых цилиндров. Щель источника играет роль предмета. Выходящий из неё расходящийся пучок частиц с определённой энергией фокусируется, образуя перпендикулярное к плоскости рисунка линейное изображение щели источника, с которым совмещается щель приемника.

Рис. 5. Отклонение пучка положительно заряженных частиц поперечным магнитным полем. N и S - магнитные полюса. Стрелки показывают направление магнитного поля в межполюсном зазоре.

Рис. 4. Отклонение пучка положительно заряженных частиц в поле плоского электростатического конденсатора. Стрелки показывают направление электрического поля внутри конденсатора.

Рис. 1. Отклонение электронного пучка в однородном поле плоского конденсатора: 1 — пластины конденсатора; 2 — электронный прожектор, испускающий электронный пучок. Силовые линии поля изображены пунктирными линиями, сечения эквипотенциальных поверхностей плоскостью рисунка — сплошными линиями. Потенциал поля V возрастает при перемещении сверху вниз.

Рис. 9. Отклонение и фокусировка пучка заряженных частиц секторным магнитным полем: 1 - магнитное поле; 2 - предмет (щель источника); 3 - изображение. Силовые линии магнитного поля направлены перпендикулярно плоскости рисунка. Изображение лежит на линии, соединяющей предмет с вершиной сектора О. Ширина изображения - того же порядка, что и в однородном магнитном поле.

Электро'нная ка'мера , электроннооптический прибор для воспроизведения изображений объектов на фотоэмульсии (так называемая электронографическая пластинка), чувствительной к воздействию потока электронов. В астрономии Э. к. применяются в сочетании со светосильными телескопами, с помощью которых оптическое изображение объекта проецируется на фотокатод камеры. Возникающий при этом поток фотоэлектронов проецируется с помощью той или иной электроннооптической системы (электростатической, магнитной, электромагнитной или комбинированной; см. Электронная и ионная оптика ) на электронографическую пластинку, где и фиксируется электронное изображение объекта, соответствующее его оптическому изображению на фотокатоде. Благодаря более эффективному, в сравнении с обычной фотографией, использованию светового потока, особенно в инфракрасной области спектра, Э. к. позволяют значительно сокращать выдержки, а в ряде случаев повышать проницающую силу телескопов .

  Поскольку плотность изображения на эмульсии пропорциональна плотности падающего потока электронов, а последняя таким же образом зависит от освещённости фотокатода, то в характеристической кривой Э. к. нет области недодержек, свойственной обычным фотографическим эмульсиям. Это обстоятельство, а также значительная способность электронографической эмульсии к накоплению суммарного по времени воздействия электронов и её высокая разрешающая способность позволяют применять Э. к. для выявления слабых деталей спектров и структуры протяжённых небесных объектов.

  Первая Э. к. для астрономических целей была создана А. Лаллеманом (Франция) в 50-х гг. 20 в.

  Лит.: Курс астрофизики и звездной астрономии, под ред. А. А. Михайлова, 3 изд., т. 1, М., 1973.

  Н. П. Ерпылёв.

Электро'нная конфигура'ция, см. в ст. Атом .

Электро'нная ла'мпа, электровакуумный прибор , действие которого основано на изменении потока электронов (отбираемых от катода и движущихся в вакууме) электрическим полем, формируемым с помощью электродов. В зависимости от значения выходной мощности Э. л. подразделяются на приёмно-усилительные лампы (выходная мощность не свыше 10 вт ) и генераторные лампы (свыше 10 вт ).

  Первые Э. л. (начало 20 в.) — электровакуумные диоды и триоды — разрабатывались на основе техники производства ламп накаливания и по внешнему виду весьма походили на последние: стеклянная колба, в центре которой размещалась вольфрамовая нить накала, служащая катодом (слово «лампа» в названии «Э. л.» подчёркивало это сходство, «электронная» указывало на принципиальные различия). Уже в 30-е гг. внешний вид Э. л. существенно изменился, однако слово «лампа» в её названии сохранилось до сих пор. В 1-й половине 20 в. Э. л. оказали решающее влияние на характер развития радиотехники . На их основе возникли радиосвязь , звуковое радиовещание , телевидение , радиолокация , вычислительная техника (ЭВМ 1-го поколения). За период 1921—41 ежегодный мировой выпуск Э. л. возрос с одного до сотен млн. штук. Однако успехи полупроводниковой электроники обусловили бесперспективность дальнейшей разработки радиоаппаратуры на приёмно-усилительных лампах. В 60—70-х гг. разработка такой аппаратуры была прекращена; в результате ежегодный мировой выпуск приёмно-усилительных ламп за 1960—73 уменьшился примерно в 3 раза. Успехи полупроводниковой электроники не повлияли на развитие генераторных ламп (поскольку выходная мощность полупроводниковых приборов на радиочастотах не превышает 10—100 вт ). Выпускаемые генераторные лампы (триоды и тетроды ) характеризуются мощностью от 50 вт до 3 Мвт в непрерывном режиме и до 10 Мвт в импульсном. При разработке новых типов генераторных ламп главное внимание уделяется линейности сеточной характеристики (зависимости анодного тока Э. л. от напряжения на первой — управляющей — сетке; у современных ламп искажения 3-го порядка снижены до — 45 дб ); увеличению коэффициента усиления по мощности (до 25— 30 дб ); повышению кпд (например, у триодов с магнитной фокусировкой электронов, используемых для высокочастотного нагрева, он доведён до 90%); уменьшению сеточного тока и т. д.

  Лит.: Власов В. Ф., Электронные и ионные приборы, 3 изд., М., 1960; Йингст Т. [и др.], Лампы большой мощности с сеточным управлением — 1972 г., пер. с англ., «Труды Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике», 1973, т. 61, № 3, с. 121—52; Клейнер Э. Ю., Основы теории электронных ламп, М., 1974.

  В. Ф. Коваленко.

Электро'нная микроскопи'я, совокупность методов исследования с помощью электронных микроскопов (МЭ) микроструктуры тел (вплоть до атомно-молекулярного уровня), их локального состава и локализованных на поверхностях или в микрообъёмах тел электрических и магнитных полей (микрополей). Наряду с этим прикладным значением Э. м. является самостоятельным научным направлением, предмет и цели которого включают: усовершенствование и разработку новых МЭ и других корпускулярных микроскопов (например, протонного микроскопа) и приставок к ним; разработку методик препарирования образцов, исследуемых в МЭ; изучение механизмов формирования электроннооптических изображений; разработку способов анализа разнообразной информации (не только изображений), получаемой с помощью МЭ.

  Объекты исследований в Э. м. — большей частью твёрдые тела. В просвечивающих МЭ (ПЭМ), в которых электроны с энергиями от 1 кэв до 5 Мэв проходят сквозь объект, изучаются образцы в виде тонких плёнок, фольги (рис. 1 ), срезов и т. п. толщиной от 1 нм до 10 мкм (от 10  до 10⁵ ). Поверхностную и приповерхностную структуру массивных тел с толщиной существенно больше 1 мкм исследуют с помощью непросвечивающих МЭ: растровых (РЭМ) (рис. 2 ), зеркальных, ионных проекторов и электронных проекторов .

  Можно изучать порошки, микрокристаллы, частицы аэрозолей и т. д., нанесённые на подложку: тонкую плёнку для исследования в ПЭМ или массивную подложку для исследования в РЭМ. Поверхностная геометрическая структура массивных тел изучается и методом реплик : с поверхности такого тела снимается отпечаток в виде тонкой плёнки углерода, коллодия, формвара и др., повторяющий рельеф поверхности и рассматриваемый в ПЭМ. Обычно предварительно на реплику в вакууме напыляется под скользящим (малым к поверхности) углом слой сильно рассеивающего электроны тяжёлого металла (например, Pt), оттеняющего выступы и впадины геометрического рельефа. При исследовании методом так называемого декорирования не только геометрической структуры поверхностей, но и микрополей, обусловленных наличием дислокаций (рис. 3 ), скоплений точечных дефектов (см. Дефекты в кристаллах ), ступеней роста кристаллических граней, доменной структуры (см. Домены ) и т. д., на поверхность образца вначале напыляется очень тонкий слой декорирующих частиц (атомы Au, Pt и др., молекулы полупроводников или диэлектриков), осаждающихся преимущественно на участках сосредоточения микрополей, а затем снимается реплика с включениями декорирующих частиц.

  Специальные газовые микрокамеры — приставки к ПЭМ или РЭМ — позволяют изучать жидкие и газообразные объекты, неустойчивые к воздействию высокого вакуума, в том числе влажные биологические препараты. Радиационное воздействие облучающего электронного пучка довольно велико, поэтому при исследовании биологических, полупроводниковых, полимерных и т. п. объектов необходимо тщательно выбирать режим работы МЭ, обеспечивающий минимальную дозу облучения.

  Наряду с исследованием статическим, не меняющихся во времени объектов Э. м. даёт возможность изучать различные процессы в динамике их развития: рост плёнок, деформацию кристаллов под действием переменной нагрузки, изменение структуры под влиянием электронного или ионного облучения и т. д. (исследования «in situ»). Вследствие малой инерционности электрона можно исследовать периодические во времени процессы, например перемагничивание тонких магнитных плёнок, переполяризацию сегнетоэлектриков , распространение ультразвуковых волн и т. д., методами стробоскопической Э. м.: электронный пучок «освещает» образец импульсами, синхронными с подачей импульсного напряжения на образец, что обеспечивает фиксацию на экране прибора определенной фазы процесса точно так же, как это происходит в светооптических стробоскопических приборах (рис. 4 ). Предельное временное разрешение при этом может, в принципе, составлять около 10^-15 сек для ПЭМ (практически реализовано разрешение ~ 10^-10 сек для ПЭМ и РЭМ).

  Для интерпретации изображений аморфных и других тел (размеры частиц которых меньше разрешаемого в МЭ расстояния), рассеивающих электроны диффузно, используются простейшие методы амплитудной Э. м. Например, в ПЭМ контраст изображения, т. е. перепад яркостей изображения соседних участков объекта, в первом приближении пропорционален перепаду толщин этих участков. Для расчёта контраста изображений кристаллических тел (рис. 5 ), имеющих регулярные структуры (при рассеянии частиц на таких телах происходит дифракция частиц ), и решения обратной задачи — расчёта структуры объекта по наблюдаемому изображению — привлекаются методы фазовой Э. м.: решается задача о дифракции электронной волны (см. Волны де Бройля ) на кристаллической решетке. При этом дополнительно учитываются неупругие взаимодействия электронов с объектом: рассеяние на плазмах, фононах и т. п. В ПЭМ и растровых ПЭМ (ПРЭМ) высокого разрешения получают изображения отдельных молекул или атомов тяжелых элементов; пользуясь методами фазовой Э. м., восстанавливают по изображениям трехмерную структуру кристаллов и биологических макромолекул. Для решения подобных задач применяют, в частности, методы голографии, а расчеты производят на ЭВМ.

  Разновидность фазовой Э. м. — интерференционная Э. м., аналогичная оптической интерферометрии (см. Интерферометр ): электронный пучок расщепляется с помощью электронных призм, и в одном из плеч интерферометра устанавливается образец, изменяющий фазу проходящей сквозь него электронной волн. Этим методом можно измерить, например, внутренний электрический потенциал образца.

  С помощью лоренцовой Э. м., в которой изучают явления, обусловленные Лоренца силой , исследуют внутренние магнитные и электрические поля или внешние поля рассеяния, например поля магнитных доменов в тонких пленках (рис. 6 ), сегнетоэлектрических доменов (см. Домены ), поля головок для магнитной записи информации и т. п.

  Состав объектов исследуется методами микродифракции, т. е. электронографии локальных участков объекта, рентгеновского и катодолюминисцентного спектрального микроанализа (см Катодолюминесценция , Спектральный анализ рентгеновский ): регистрируются характеристические рентгеновские спектры или катодолюминисцентное излучение, возникающее при бомбардировке образца сфокусированным пучком электронов (диаметр электронного «зонда» менее 1 мкм ). Кроме того, изучаются энергетические спектры вторичных электронов, выбитых первичным электронным пучком с поверхности или из объема образца.

  Интенсивно разрабатываются методы количественной Э. м. — точное измерение различных параметров образца или исследуемого процесса, например измерение локальных электрических потенциалов (рис. 7 ), магнитных полей (рис. 8 ), микрогеометрии поверхностного рельефа и т. д. МЭ используются и в технологических целях (например, для изготовления микросхем методом фотолитографии ).

  Лит.: Хокс П., Электронная оптика и электронная микроскопия, пер. с англ., М., 1974; Стоянова И. Г., Анаскин И. Ф., Физические основы методов просвечивающей электронной микроскопии, М., 1972; Утевский Л. М., Дифракционная электронная микроскопия в металловедении, М., 1973; Электронная микроскопия тонких кристаллов, пер. с англ., М., 1968; Спивак Г. В., Сапарин Г. В., Быков М. В., Растровая электронная микроскопия, «Успехи физических наук», 1969, т. 99, в. 4; Вайнштейн Б. К., Восстановление пространственной структуры биологических объектов по электронным микрофотографиям, «Изв. АН СССР. Сер. физическая», 1972, т. 36, № 9; Quantitftive scanning electron microscopy, L. — N. Y. — S. F., 1974.

  А. Е. Лукьянов.

  Применение электронной микроскопии в биологии позволило изучить сверхтонкую структуру клетки внеклеточных компонентов тканей. На основании результатов, полученных с помощью МЭ (максимальное разрешение которых для биологических объектов 12 — 6А, а увеличения — до 800 — 1200 тыс.), начиная с 40-х гг. было описано тонкое строение мембран, митохондрий, рибосом и других клеточных, а также внеклеточных структур, выявлены некоторые макромолекулы, например ДНК. Растровая (сканирующая) Э. м. дает возможность изучать тонкое строение поверхности клеток и тканевых структур не только фиксированных объектов, но и живых животных с твердым хитиновым покровом, например ряда членистоногих. Техника приготовления биологических препаратов для Э. м. включает процедуры, сохраняющие ткань в условиях глубокого вакуума под пучком электронов и реализующие высокое разрешение МЭ. Обычно объекты фиксируют химическими реагентами (альдегидами, четырехокисью осмия или др.), обезвоживают (спиртом, ацетоном), пропитывают эпоксидными смолами и режут на специальных микротомах на ультратонкие срезы (толщиной 100 — 600 ). Для повышения контраста изображения клеток их обрабатывают «электронными красителями», сильно рассеивающими электроны (уранилацетатом, гидроокисью свинца и др.). Чтобы уменьшить повреждающее действие фиксатора на ткань, ее можно заморозить, вытесняя затем воду ацетоном или спиртом при низкой температуре. Иногда применяют методы, исключающие действие фиксатора на клетки, например лиофилизацию : ткань быстро охлаждают до — 150 или — 196°C и обезвоживают в высоком вакууме при низкой температуре. Перспективным оказался метод замораживания с травлением, основанный на получении платино-углеродной реплики со скола замороженного объекта. Благодаря этому методу внесены существенные изменения в представления о структуре клеточных мембран. Для изучения структуры биологических макромолекул и отдельных клеточных органоидов используют негативное контрастирование образцов. В этом случае исследуемые объекты выявляются в виде электроннопрозрачных элементов на темном фоне. Полученные в МЭ изображения молекул можно анализировать, применяя методы, основанные на дифракции света . Использование высоковольтной Э. м. (до 3 Мв ) позволяет получить сведения о 3-мерной структуре клеток. При подготовке к исследованию живых членистоногих их обездвиживают с помощью эфирного или хлороформного наркоза в дозах, не вызывающих последующей гибели, и помещают в вакуумную камеру МЭ. В современной Э. м. широко применяют методы цитохимии, включая авторадиографию . Применение Э. м. в биологии существенно изменило и углубило прежние представления о тонком строении клетки.

  Лит.: Киселев Н. А., Электронная микроскопия биологических макромолекул, М., 1965; Электронно-микроскопическая анатомия, пер. с англ., М., 1967; Балашов Ю. С., Миккау Н. Е., Изучение живых животных в растровом электронном микроскопе, «Природа», 1977, № 1; Tribe М. A., Eraut M. R., Snook R. K., Basic biology course, book 2 — Electron microscopy and cellstructure, Camb., 1975; Electron microscopy of enzymes. Principles and methods, v. 1—2, N. Y., 1973—74.

  Н. А. Старосветская, Я. Ю. Комиссарчик.

Рис. 5. Изображение атомной решётки плёнки золота. Расстояние между кристаллографическими плоскостями 2,04 Å. Снято в просвечивающем электронном микроскопе ЭМВ-100Л при электроннооптическом увеличении 350000 с последующим оптическим увеличением снимка.

Рис. 1. Полученное в просвечивающем электронном микроскопе изображение сетки дислокаций на границах зёрен в тонкой молибденовой фольге, деформированной при высокотемпературном нагреве.

Рис. 7а. Полученное с помощью растрового электронного микроскопа изображение участка интегральной микросхемы.

Рис. 6. Изображение доменной структуры тонкой однородной по толщине пермаллоевой плёнки. Снято в просвечивающем электронном микроскопе при дефокусировке изображения (метод лоренцевой электронной микроскопии). Светлые и тёмные узкие полосы — границы доменов. Видна «рябь» намагниченности, возникающая вследствие малых изменений направлений векторов намагниченности (отмечены стрелками) внутри доменов.

Рис. 7б. Измеренное вдоль резистора (ось Х, точки 1—7), на который подано напряжение, распределение потенциала U (измерение локального потенциала по сдвигу энергетического спектра вторичных электронов).

Рис. 8. Изображение линий равной напряженности поля (от 25 до 150 гс через 25 гс) над зазором магнитной головки (ширина зазора 2d = 2 мкм ) для магнитной записи информации. Получено в растровом электронном микроскопе со специальной приставкой.

Рис. 4. Изображения поверхности кремниевого полупроводникового диода, полученные в стробоскопическом эмиссионном электронном микроскопе: а — напряжение на диоде отсутствует; б — на диод подано запирающее напряжение 40 в , появившаяся тёмная область — падение напряжения на р — n-переходе; в — кратковременное (менее 40 нсек ) прямое падение напряжения (широкая тёмная область) на базе диода при переключении его в состояние, при котором он «отперт».

Рис. 2. Изображение предварительно отполированной, а затем подвергнутой ионной бомбардировке поверхности монокристалла меди. Снято в растровом электронном микроскопе. Увеличение 3000.

Рис. 3. Винтовые дислокации на поверхности кристалла NaCl, подвергнутого термическому травлению при температуре 500 °С. Изображение получено методом декорирования.

Электро'нная му'зыка, музыка, создаваемая с помощью генераторов низкой (звуковой) частоты, электрические колебания которых записываются на магнитную ленту и воспроизводятся на магнитофоне. Одна из важных особенностей Э. м. состоит в том, что в ней отсутствует исполнитель в традиционном понимании, т. е. как необходимый посредник между композитором и слушателем. Основные операции при сочинении Э. м.— поиски и отбор звучаний, запись их на магнитную ленту, обработка (деформация, модификация, трансформация), композиционное оформление. Получаемые при воспроизведении звуки могут комбинироваться со звуками электроинструментов (музыка для которых не относится к собственно Э. м.), певческих голосов, традиционных инструментов. В Э. м. используются так называемые синусоидные тоны (отличаются от обычных музыкальных звуков отсутствием обертонов и представляют собой звуки определённой высоты, лишённые тембровой окраски), а также звуки переменной и неопределённой высоты (микротоны). Понятие Э. м. введено около 1950 немецким физиком В. Майер-Эплером. Э. м. создаётся в специальных студиях (первая такая студия организована в 1951 в Кельне по инициативе инженера Х. Эймерта, композитора К. Штокхаузена и др.; подобная студия в Москве, основанная Е. А. Мурзиным, существует с 1967). К созданию Э. м. обращались Эймерт, Штокхаузен, советские композиторы Э. В. Денисов, С. А. Губайдулина, А. Г. Шнитке, Э. Н. Артемьев и др. Э. м. применяется для создания особых звуковых эффектов в музыкальном сопровождении к фильмам, спектаклям, радиопередачам.

  Ю. Н. Холопов.

Электро'нная о'птика , теория формирования потоков электронов и управления ими с помощью электрических и магнитных полей, а также совокупность приборов и методов исследования, основанных на использовании таких потоков. Подробнее см. в ст. Электронная и ионная оптика .

Электро'нная промы'шленность, отрасль промышленности, производящая электронные приборы (полупроводниковые, электровакуумные, пьезокварцевые приборы, изделия квантовой, криогенной и оптоэлектроники, интегральной оптики), резисторы, конденсаторы, штепсельные разъёмы и другие радиокомпоненты, специальное технологическое оборудование и аппаратуру (см. также Электроника ; одна из отраслей, определяющих научно-технический прогресс.

  Начало промышленного производства отдельных видов электронных приборов относится к 1920-м гг. Ещё в 20—30-е гг. СССР имел приоритет в области создания и промышленного выпуска новых типов электронных приборов: сверхвысокочастотных приборов, электроннолучевых трубок, фотоэлектронных умножителей и др. Бурное развитие Э. п. получила после 2-й мировой войны 1939—1945. Продукция Э. п. используется в различных областях науки и техники (космонавтика, радиофизика, кибернетика, вычислительная техника, связь, медицина и др.), при создании современных систем управления, радиотехнических устройств, приборов и средств автоматизации в промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте и для оборонных целей.

  В 1961 был создан Государственный комитет Совета Министров СССР по электронной технике, а в 1965 — министерство электронной промышленности СССР.

  Э. п. — отрасль, отличающаяся высоким уровнем концентрации производства, специализации и кооперирования, комплексностью развития. Крупные специализированные предприятия Э. п. выпускают широкую номенклатуру электронных изделий. Существенную роль в развитии специализации и кооперирования производства играют создание типовых параметрических рядов важнейших изделий электронной техники, разработка базовых прогрессивных конструкций и технологических процессов, комплексная стандартизация. С развитием современных направлений в электронике коренным образом изменилась технология изготовления электронных приборов. Традиционные приёмы обработки материалов вытесняются технологическими процессами, основанными на применении фотолитографии, электроннолучевой, плазменной и плазмохимической обработке, диффузии, ионной имплантации. Основная особенность применяемых в отрасли исходных материалов — их сверхвысокая чистота, т. к. наличие примесей определяет технические и эксплуатационные характеристики электронных приборов.

  Э. п. характеризуется быстрым ростом объёмов производства, расширением номенклатуры полупроводниковых (особенно интегральных схем), квантовых, криоэлектронных приборов, а также приборов, основанных на акусто- и магнитоэлектронике; быстро расширяется производство микроЭВМ, цветных кинескопов, электронных калькуляторов, в том числе программируемых, видеомагнитофонов, электронных часов, стереосистем высшего класса, СВЧ-печей и др.

  Э. п. развивается опережающими по сравнению с др. отраслями промышленности темпами. В 1966—75 объём производства увеличился в несколько раз, производительность труда — более чем в 4 раза. Основные пути совершенствования производства в Э. п. — комплексная механизация и автоматизация на основе создания высокопроизводительного оборудования и аппаратуры, автоматизированных линий, управляемых ЭВМ, и внедрения прогрессивных технологических процессов, базирующихся на передовых научно-технических достижениях.

  Производство электронной техники получило большое развитие в зарубежных социалистических странах. Интегральные микросхемы, полупроводниковые приборы, резисторы, кинескопы и др. выпускаются предприятиями ВНР, ГДР, ПНР, СРР, ЧССР, СФРЮ.

  Значительного уровня развития достигла Э. п. в капиталистических странах. Её отличает высокая степень монополизации и концентрации производства (особенно в США). Имеются также небольшие предприятия, специализирующиеся на выпуске отд. элементов приборов, измерительной аппаратуры и других электронных комплектующих устройств. Наиболее крупные фирмы США — «Фэрчайлд камера энд инструменте», «Нэшонал семикондакторс», «Рейдио корпорейшен оф Америка», «Интел», «Рокуэлл», «Тексас инструменте», «Моторола», «Мостек»; Японии — «Ниппон электрик компани», «Тосиба дэнки», «Мацусита дэнки»; ФРГ — «Сименс», «АЭГ — Телефункен»; Италии — «СГС — АТЕС»; Великобритании — «Плесси», «Инглиш электрик», «Маллард»; Франции — «Томпсон — ЦСФ», «Сескозэм» (см. также Электротехнические и электронные монополии ).

  Лит.: Опыт организации и работы хозрасчетных объединений в промышленности. [Сб. статей], Л., 1970; Экономика электронной промышленности, М., 1976.

  А. И. Шокин.

Электро'нная пу'шка, устройство для получения потоков (пучков) электронов в объёме, из которого удалён воздух (в вакууме). Электроны в Э. п. вылетают из катода и ускоряются электрическим полем (рис. 1 ). Испускание электронов из катода происходит главным образом в процессах термоэлектронной эмиссии , эмиссии из плазмы , автоэлектронной эмиссии (см. Туннельная эмиссия ) и фотоэлектронной эмиссии , формирование заданного распределения электронного пучка на выходе из Э. п. осуществляется подбором конфигурации и величины электрического и магнитного полей и является предметом электронной оптики (см. Электронная и ионная оптика ). Термин «Э. п.» применяют как к устройствам для формирования высокоинтенсивных электронных пучков (сильноточные Э. п.), так и к более простым совокупностям электродов для получения пучков малой интенсивности (используемых в клистронах , магнетронах , электроннолучевых приборах ); последние часто называются электронными прожекторами. Конструкции и параметры слаботочных Э. п. весьма разнообразны. Схема одной из них приведена на рис. 2 . Э. п. находят широкое применение в технике и научных исследованиях, в частности в телевизионных системах, электронных микроскопах, электроннооптических преобразователях, аппаратах для плавки и сварки металлов, возбуждения газовых лазеров и т. д. Токи электронных пучков в слаботочных Э. п. могут иметь значения в пределах от десятков мка до десятков а, а энергии электронов доходить до сотен кэв.

  В сильноточной Э. п., являющейся двухэлектродным прибором (диодом), генерируются электронные пучки с существенно большими токами — до 10⁴ — 10⁷ а, энергией ускоренных электронов до 10—20 Мэв и мощностью £ 10¹³ вт. Обычно в сильноточной Э. п. при плотностях тока &sup3; 1 ка/см ² используются холодные катоды со «взрывной эмиссией». Взрывная эмиссия возникает при нагреве и взрыве микроострий на поверхности катода током автоэлектронной эмиссии (см. Туннельная эмиссия ). Ионизация паров приводит к формированию у поверхности катода плотной плазмы и увеличению средней плотности тока эмиссии в 10³ —10⁴ раз. Прикатодная плазма расширяется к аноду со скоростью v = (2—3)×10⁶ см/сек и замыкает состоящий из катода и анода диод за время d/v (d — расстояние катод — анод), что ограничивает длительность тока пучка через диод временами ~ 10^-8 — 10^-6 сек.

  При малых токах и отсутствии разреженной плазмы между катодом и анодом движение электронов в сильноточной Э. п. с учётом релятивистских поправок подобно движению в слаботочной Э. п. Отличительная особенность Э. п. в режимах с большими токами состоит в сильном влиянии магнитного поля пучка на траектории электронов. Как показывает расчёт, при токе диода   (ка ) (рис. 3 , — полная энергия электронов у анода, mc2 — энергия покоя; см. Относительности теория ) собственное магнитное поле потока электронов заворачивает электроны к оси этого потока и сжимает поток к центру анода. Это сжатие пучка у анода приводит к экранировке центральной области катода пространственным зарядом пучка, вследствие чего электроны испускаются главным образом кромкой катода, что хорошо видно на рис. 3 . Эффект сжатия наиболее ярко проявляется, если пространств, заряд и его электрическое поле частично компенсируются ионами плазмы, заполняющей приосевую область диода или покрывающей поверхность анода. Плазма в диоде создаётся либо с помощью внешних источников, либо в результате нагрева анода электронным пучком. При этом на аноде плотность тока сфокусированного пучка достигает 10⁶ —10⁸ а/см ² , а плотность потока энергии £ 10¹³ вт/см ² . Представление о пучке в этом случае условно, т. к. поперечная скорость электронов сравнима с продольной.

  Если на аноде есть слой плотной плазмы, то ионы ускоряются электрическим полем к катоду, а ток в диоде переносится и электронами, и ионами. Теория и расчёт, подтверждаемые экспериментами, предсказывают, что в результате взаимодействия магнитного поля с электронами их ток с увеличением R/d (в отличие от ионного) перестаёт нарастать. Это открывает возможность получения в сильноточных Э. п. ионных пучков с током &sup3; 10⁶ а. Эффект подавления электронных токов на периферии диода магнитными полями, называется магнитной изоляцией, используется в вакуумных передающих линиях, соединяющих источник питания с диодом Э. п. и выдерживающих без пробоя напряжённость электрического поля £ 4×10⁶ в/см.

  Сильноточные Э. п. используются для нагрева плазмы, коллективного ускорения заряженных частиц, получения тормозного излучения и потоков нейтронов, генерации СВЧ-колебаний и лазерного излучения, в исследованиях по физике твёрдого тела.

  Лит.: Алямовский И. В., Электронные пучки и электронные пушки, М., 1966; Месяц Г. А., Генерирование мощных наносекундных импульсов, М., 1974; Смирнов В. П., Получение сильноточных пучков электронов, «Приборы и техника эксперимента», 1977, в. 2.

  В. П. Смирнов.

Рис. 1. Схема электронной пушки: 1 — катод; 2 — модулятор; 3 — первый анод; 4 — второй анод; е — траектории электронов.

Рис. 3. Схема сильноточного диода: 1 — катод; 2 — слой катодной плазмы; 3 — типичная траектория электрона в диоде, имеющая спиралеобразную форму; 4 — типичная траектория иона в диоде; 5 — слой анодной плазмы; 6 — анод.

Рис. 2. Структурная схема осесимметричной электронной пушки, используемой в клистронах (показана в разрезе).

Электро'нная спектроскопи'я для химического анализа (ЭСХА), то же, что фотоэлектронная спектроскопия .

Электро'нная тео'рия, классическая (неквантовая) теория электромагнитных процессов, в основе которой лежат представления о строении вещества из электрически заряженных частиц — электронов и атомных ядер (см. Лоренца — Максвелла уравнения ).

Электро'нная терапи'я, применение пучков ускоренных электронов с лечебными целями: один из видов лучевой терапии .

Электро'нная фотовспы'шка, см. в ст. Лампа-вспышка .

Электро'нная фотогра'фия, метод воспроизведения изображения объекта на фотоэлектронной эмульсии (так называемая электронно-графическая пластинка) с помощью электронных пучков, испускаемых фотокатодом, на который проецируется световое изображение объекта. Э. ф. применяется в астрономии для изучения структуры слабых протяжённых объектов (туманностей, галактик) и их спектров, для исследований двойных звёзд, астрофотометрических измерений и др. См. также Электронная камера .

  Лит.: Курс астрофизики и звездной астрономии, под ред. А. А. Михайлова, 3 изд., т. 1, М., 1973.

Электро'нная эми'ссия, испускание электронов поверхностью твёрдого тела или жидкости. Э. э. возникает в случаях, когда под влиянием внешних воздействий часть электронов тела приобретает энергию, достаточную для преодоления потенциального барьера на границе тела, или если под действием электрического поля поверхностный потенциальный барьер становится прозрачным для части электронов, обладающих внутри тела наибольшими энергиями. Э. э. может возникать при нагревании тел (термоэлектронная эмиссия ), при бомбардировке электронами (вторичная электронная эмиссия ), ионами (ионно-электронная эмиссия ) или фотонами (фотоэлектронная эмиссия ). В определённых условиях (например, при пропускании тока через полупроводник с высокой подвижностью электронов или при приложении к нему сильного импульса электрического поля) электроны проводимости могут «нагреваться» значительно сильнее, чем кристаллическая решётка, и часть из них может покинуть тело (эмиссия горячих электронов).

  Для наблюдения Э. э. необходимо создать у поверхности тела (эмиттера) внешне ускоряющее электроны электрическое поле, которое «отсасывает» электроны от поверхности эмиттера. Если это поле достаточно велико (&sup3; 10² в/см ), то оно уменьшает высоту потенциального барьера на границе тела и соответственно работу выхода (Шотки эффект ), в результате чего Э. э. возрастает. В сильных электрических полях (~10⁷ в/см ) поверхностный потенциальный барьер становится очень тонким и возникает туннельное «просачивание» электронов сквозь него (туннельная эмиссия ), иногда называемое также автоэлектронной эмиссией. В результате одновременного воздействия 2 или более факторов может возникать термоавто- или фотоавтоэлектронная эмиссия. В очень сильных импульсных электрических полях (~ 5×10⁷ в/см ) туннельная эмиссия приводит к быстрому разрушению (взрыву) микроострий на поверхности эмиттера и к образованию вблизи поверхности плотной плазмы . Взаимодействие этой плазмы с поверхностью эмиттера вызывает резкое увеличение тока Э. э. до 10⁶ а при длительности импульсов тока в несколько десятков нсек (взрывная эмиссия). При каждом импульсе тока происходит перенос микроколичеств (~ 10^-11 г ) вещества эмиттера на анод.

  Лит.: Добрецов Л. Н., Гомоюнова М. В., Эмиссионная электроника, М., 1966; Бугаев С. П., Воронцов-Вельяминов П. Н., Искольдский А. М., Месяц С, А., Проскуровский Д. И., Фурсей Г. Н., Явление взрывной электронной эмиссии, в сборнике: Открытия в СССР 1976 года, М., 1977.

  Т. М. Лифшиц.

Электронноакусти'ческий преобразова'тель, устройство для преобразования акустических сигналов в электрические. Э. п. представляет собой электроннолучевой прибор с экраном в виде металлического диска с отверстиями, в которые впаяны тонкие остеклованные (для изоляции от диска) проволочки. Внутренняя поверхность диска отшлифована и покрыта слоем диэлектрика с большим коэффициентом вторичной эмиссии. С внешней стороны диска проволочки электрически соединены с элементами матрицы из пьезоэлектрического материала. Под действием акустической волны на элементах матрицы возникают электрические потенциалы, которые по проволочкам передаются на внутреннюю поверхность диска (экрана), при этом распределение зарядов на слое диэлектрика соответствует распределению амплитуд звукового давления в плоскости матрицы. Электронный луч, обегая поочерёдно все участки экрана (так же, как в передающей телевизионной трубке), «считывает» электронное изображение акустического поля и преобразует его в последовательность электрических сигналов.

  Э. п. используют в устройствах ультразвуковой дефектоскопии и подводного звуковидения, в приборах медицинской диагностики, как быстродействующие электронные коммутаторы и т. д.

  Лит.: Грасюк Д. С. [и др.], Ультразвуковой интроскоп с новым электронно-акустическим преобразователем «У-55», «Акустический журнал», 1965, т. 11, в. 4; Прохоров В. Г., Семенов С. П., О построении систем акустической голографии, в сборнике: Современное состояние и перспективы развития голографии, Л., 1974.

  В. Д. Свет.

Электро'нно-ды'рочная жи'дкость, конденсированное состояние неравновесной электронно-дырочной плазмы в полупроводниках (см. Плазма твёрдых тел ). Э.-д. ж. образуется, когда концентрация электронов и дырок (свободных или связанных в экситоны ) превышает некоторое, зависящее от температуры критическое значение n _kp . Эта концентрация легко достигается с помощью инжекции носителей, освещения полупроводника и т. п. При достижении n _kp система неравновесных носителей тока претерпевает фазовый переход, подобный переходу газ — жидкость, в результате которого она расслаивается на две фазы: капли относительно плотной Э.-д. ж., окруженные газом экситонов, и свободных носителей. При этом плотность и кристаллическая структура полупроводника практически не затрагиваются. В отличие от обычных жидкостей, в Э.-д. ж. отсутствуют тяжёлые частицы (ионы, атомные ядра). Поэтому Э.-д. ж. обладает сильно выраженными квантовыми свойствами: она не может кристаллизоваться, а остаётся жидкостью вплоть до самых низких температур (см. Квантовая жидкость ); она не может быть жидкостью молекулярного типа, т. е. состоять из экситонов или экситонных молекул, а состоит из квазисвободных электронов и дырок, т. е. подобна жидкому металлу .

  Кулоновское взаимодействие, связывающее частицы в Э.-д. ж., ослаблено диэлектрической проницаемостью кристалла. Поэтому по сравнению с обычными жидкостями энергии связи частиц E ₀ и их концентрации по в Э.-д. ж. весьма малы (E ₀ ~ 10^-2 — 10^-1 эв, п ₀ ~ 10¹⁷ — 10¹⁹ см ^-3 ). Область температур Т, при которых возможно существование Э.-д. ж., по порядку величины определяется соотношением: Т &sup3; (0,1 E ₀ /к ) ~ 10—100 К (к — Больцмана постоянная ).

  Диаметр капель обычно ~ 1—10 мкм, однако удаётся наблюдать капли с диаметрами до 1 мм. Капли можно ускорять до скоростей порядка скорости звука в кристалле, т. е. это подвижные области высокой металлической проводимости внутри практически не проводящего (при низких Т) кристалла. Э.-д. ж. можно рассматривать как устойчивые макроскопические «сгустки» введённой в кристалл энергии возбуждения. Эта энергия выделяется в процессе рекомбинации электронов и дырок частично в виде электромагнитного излучения (излучательные переходы), так что Э.-д. ж. являются интенсивными источниками света. Э.-д. ж. наиболее полно изучена в Ge и Si, однако есть указания на её существование и в других полупроводниках.

  Лит. см. при ст. Экситон .

  Л. В. Келдыш.

Электро'нно-ды'рочный перехо'д (p — n -переход), область полупроводника, в которой имеет место пространственное изменение типа проводимости (от электронной n к дырочной p ). Поскольку в р -области Э.-д. п. концентрация дырок гораздо выше, чем в n -области, дырки из n -области стремятся диффундировать в электронную область. Электроны диффундируют в р -область. Однако после ухода дырок в n -области остаются отрицательно заряженные акцепторные атомы, а после ухода электронов в n -области — положительно заряженные донорные атомы. Т. к. акцепторные и донорные атомы неподвижны, то в области Э.-л. п. образуется двойной слой пространственного заряда — отрицательные заряды в р -области и положительные заряды в n -области (рис. 1 ). Возникающее при этом контактное электрическое поле по величине и направлению таково, что оно противодействует диффузии свободных носителей тока через Э.-д. п.; в условиях теплового равновесия при отсутствии внешнего электрического напряжения полный ток через Э.-д. п. равен нулю. Т. о., в Э.-д. п. существует динамическое равновесие, при котором небольшой ток, создаваемый неосновными носителями (электронами в р -области и дырками в n -области), течёт к Э.-д. п. и проходит через него под действием контактного поля, а равный по величине ток, создаваемый диффузией основных носителей (электронами в n -области и дырками в р -области), протекает через Э.-д. п. в обратном направлении. При этом основным носителям приходится преодолевать контактное поле (потенциальный барьер ). Разность потенциалов, возникающая между p- и n -областями из-за наличия контактного поля (контактная разность потенциалов или высота потенциального барьера), обычно составляет десятые доли вольта.

  Внешнее электрическое поле изменяет высоту потенциального барьера и нарушает равновесие потоков носителей тока через него. Если положит. потенциал приложен к р -области, то внешнее поле направлено против контактного, т. е. потенциальный барьер понижается (прямое смещение). В этом случае с ростом приложенного напряжения экспоненциально возрастает число основных носителей, способных преодолеть потенциальный барьер. Концентрация неосновных носителей по обе стороны Э.-д. п. увеличивается (инжекция неосновных носителей), одновременно в р- и n -области через контакты входят равные количества основных носителей, вызывающих нейтрализацию зарядов инжектированных носителей. В результате возрастает скорость рекомбинации и появляется отличный от нуля ток через Э.-д. п. При повышении приложенного напряжения этот ток экспоненциально возрастает. Наоборот, приложение положит, потенциала к и-области (обратное смещение) приводит к повышению потенциального барьера. При этом диффузия основных носителей через Э.-д. п. становится пренебрежимо малой.

  В то же время потоки неосновных носителей не изменяются, поскольку для них барьера не существует. Потоки неосновных носителей определяются скоростью тепловой генерации электронно-дырочных пар. Эти пары диффундируют к барьеру и разделяются его полем, в результате чего через Э.-д. п. течёт ток I _s (ток насыщения), который обычно мал и почти не зависит от приложенного напряжения. Т. о., зависимость тока 1 через Э.-д. п. от приложенного напряжения U (вольтамперная характеристика) обладает резко выраженной нелинейностью (рис. 2 ). При изменении знака напряжения ток через Э.-д. п. может меняться в 10⁵ —10⁶ раз. Благодаря этому Э.-д. п. является вентильным устройством, пригодным для выпрямления переменных токов (см. Полупроводниковый диод ). Зависимость сопротивления Э.-д. п. от U позволяет использовать Э.-д. п. в качестве регулируемого сопротивления (варистора ).

  При подаче на Э.-д. п. достаточно высокого обратного смещения U = U _пр возникает электрический пробой, при котором протекает большой обратный ток (рис. 2 ). Различают лавинный пробой, когда на длине свободного пробега в области объёмного заряда носитель приобретает энергию, достаточную для ионизации кристаллической решётки, туннельный (зинеровский) пробой, возникающий при туннелировании носителей сквозь барьер (см. Туннельный эффект ), и тепловой пробой, связанный с недостаточностью теплоотвода от Э.-д. п., работающего в режиме больших токов.

  От приложенного напряжения зависит не только проводимость, но и ёмкость Э.-д. п. Действительно, повышение потенциального барьера при обратном смещении означает увеличение разности потенциалов между п- и р- областями полупроводника и, отсюда, увеличение их объёмных зарядов. Поскольку объёмные заряды являются неподвижными и связанными с кристаллической решёткой ионами доноров и акцепторов, увеличение объёмного заряда может быть обусловлено только расширением его области и, следовательно, уменьшением ёмкости Э.-д. п. При прямом смещении к ёмкости слоя объёмного заряда (называется также зарядной ёмкостью) добавляется т. н. диффузионная ёмкость, обусловленная тем, что увеличение напряжения на Э.-д. п. приводит к увеличению концентрации неосновных носителей, т. е. к изменению заряда. Зависимость ёмкости от приложенного напряжения позволяет использовать Э.-д. п. в качестве варактора — прибора, ёмкостью которого можно управлять, меняя напряжение смещения (см. Параметрический полупроводниковый диод ).

  Помимо использования нелинейности вольтамперной характеристики и зависимости ёмкости от напряжения, Э.-д. п. находит многообразные применения, основанные на зависимости контактной разности потенциалов и тока насыщения от концентрации неосновных носителей. Их концентрация существенно изменяется при различных внешних воздействиях — тепловых, механических, оптических и др. На этом основаны различного рода датчики: температуры, давления, ионизирующих излучений и т. д. Э.-д. п. используется также для преобразования световой энергии в электрическую (см. Солнечная батарея ).

  Э.-д. п. являются основой разного рода полупроводниковых диодов, а также входят в качестве составных элементов в более сложные полупроводниковые приборы — транзисторы , тиристоры и т. д. Инжекция и последующая рекомбинация неосновных носителей в Э.-д. п. используются в светоизлучающих диодах и инжекционных лазерах .

  Э.-д. п. может быть создан различными путями: 1) в объёме одного и того же полупроводникового материала, легированного в одной части донорной примесью (р -область), а в другой — акцепторной (n -область); 2) на границе двух различных полупроводников с разными типами проводимости (см. Полупроводниковый гетеропереход ); 3) вблизи контакта полупроводника с металлом , если ширина запрещенной зоны полупроводника меньше разности работ выхода полупроводника и металла; 4) приложением к поверхности полупроводника с электронной (дырочной) проводимостью достаточно большого отрицательного (положительного) потенциала, под действием которого у поверхности образуется область с дырочной (электронной) проводимостью (инверсный слой).

  Если Э.-д. п. получают вплавлением примесей в монокристаллический полупроводник (например, акцепторной примеси в кристалл с проводимостью n -типа), то переход от n- к р -области происходит скачком (резкий Э.-д. п.). Если используется диффузия примесей, то образуется плавный Э.-д. п. Плавные Э.-д. п. можно получать также выращиванием монокристалла из расплава, в котором постепенно изменяют содержание и характер примесей. Получил распространение метод ионного внедрения примесных атомов, позволяющий создавать Э.-д. п. заданного профиля.

  Лит.: Стильбанс Л. С., Физика полупроводников, М., 1967; Пикус Г. Е., Основы теории полупроводниковых приборов, М., 1965; Федотов Я. А., Основы физики полупроводниковых приборов, 2 изд., М., 1970; СВЧ-полупроводниковые приборы и их применение, пер. с англ., М., 1972; Бонч-Бруевич В. Л., Калашников С. Г., Физика полупроводников, М., 1977.

  Э. М. Эпштейн.

Рис. 1. Схема p-n -перехода: чёрные кружки — электроны; светлые кружки — дырки.

Рис. 2. Вольтамперная характеристика р — n-перехода: U — приложенное напряжение; I - ток через переход; Is — ток насыщения; Unp — напряжение пробоя.

Электро'нное зе'ркало, электрическая или магнитная система, отражающая пучки электронов и предназначенная либо для получения с помощью таких пучков электроннооптических изображений, либо для изменения направления движения электронов. В значительной своей части Э. з. — системы, симметричные относительно некоторой оси (см. Электронная и ионная оптика ). Электростатические осесимметричные Э. з. (рис. 1 ) используют для создания правильных электроннооптических изображений объектов. Если последний электрод такого Э. з. сплошной и электроны меняют направление движения непосредственно вблизи его поверхности, то можно получить увеличенное изображение микрорельефа этой поверхности. В зеркальном электронном микроскопе используется именно это свойство Э. з. Цилиндрические Э. з. с «двухмерным» (оно не зависит от координаты х ) электрическим (рис. 2 ) или магнитным полем применяют для изменения направления электронных пучков, причем для электронов, движущихся в средней плоскости зеркала, угол падения равен углу отражения, подобно тому как это имеет место при отражении луча света от оптического зеркала. Т. н. трансаксиальные Э. з. (рис. 3 , 4 ) отличаются малыми аберрациями (погрешностями изображений) в направлении, параллельном средней плоскости Э. з.

  Лит.: Глазер В., Основы электронной оптики, пер. с нем., М., 1957; Кельман В. М., Явор С. Я., Электронная оптика, 3 изд., Л., 1968.

  В. М. Кельман, И. В. Родникова.

Рис. 3. Электростатическое трансаксиальное электронное зеркало: 1 и 2 — электроды, находящиеся под потенциалами V1 и V2; R — радиус кривизны зазора между электродами; плоскость xz совмещена со средней плоскостью зеркала.

Рис. 4. Отражение пучка электронов в средней плоскости трансаксиального электростатического электронного зеркала. Сплошными кривыми показаны сечения эквипотенциальных поверхностей средней плоскостью зеркала; пунктирная кривая - эффективная поверхность отражения электронного зеркала, соответствующая поверхности отражения его светооптического аналога - зеркала З.

Рис. 1. Осесимметричные двухэлектродные электронные зеркала: V1 и V2 - потенциалы электродов; тонкие линии - сечения эквипотенциальных поверхностей плоскостью рисунка; линии со стрелками - траектории электронов с разной энергией. Зеркала а и б всегда рассеивающие; зеркала в, г и д могут быть как рассеивающими, так и собирающими.

Рис. 2. Электростатическое цилиндрическое электронное зеркало: 1 и 2 — электроды, потенциалы которых соответственно V1 и V2. Название «цилиндрический» применительно к электроннооптическим системам отражает то обстоятельство, что в качестве электронных линз они могут действовать на электронный пучок так же, как цилиндрическая светооптическая линза — на световой пучок.

Электро'нное копи'рование, электронно-искровое, электроискровое, процесс копирования документов, основанный на использовании теплового действия электрического (искрового) разряда. Э. к. применяют преимущественно при изготовлении ротаторных (трафаретных) и реже офсетных печатных форм для оперативной полиграфии . Э. к. осуществляется в электронно-искровых копировальных аппаратах (рис. ). В аппарате листовой оригинал (черно-белый или цветной, выполненный карандашом, тушью, машинописным или типографским способом) и заготовку для печатной формы — пластикатную электропроводную плёнку — закрепляют на роторе (металлическом цилиндре). При вращении ротора, и равномерном перемещении оптической головки участки оригинала поочерёдно проходят под оптической головкой, в которой размещаются осветитель и фотоэлемент . Луч света, формируемый осветителем, отражается от поверхности оригинала (при этом интенсивность светового потока меняется в зависимости от отражательной способности участка, над которым проходит головка) и попадает на фотоэлемент, где световой поток преобразуется в электрический сигнал, который после усиления поступает на игольчатый электрод, перемещающийся синхронно с оптической головкой. Между электродом и поверхностью ротора возникает искровой разряд, прожигающий в заготовке отверстия в местах, соответствующих тёмным участкам изображения оригинала. Процесс изготовления копии длится 5—10 мин. Разрешающая способность электронно-искровых копировальных аппаратов 60—240 линий на 1 мм.

  Лит.: Алферов А. В., Резник И. С., Шорин В. Г., Оргатехника, М., 1973.

  А. В. Алферов.

Рис. к ст. Электронное копирование.

Электронно-искровой копировальный аппарат «ЭЛИКА» (СССР): схема устройства (вверху) и внешний вид (внизу).

Электроннолучева'я обрабо'тка, см. в ст. Электрофизические и электрохимические методы обработки .

Электроннолучева'я печь, разновидность электрической печи , в которой электрическая энергия преобразуется в тепловую непосредственно в расплавляемом металле в результате соударения с ним электронов, вылетающих из электронной пушки . Электроны разгоняются электрическим полем высокого напряжения (10— 35 Кб) в условиях низкого давления (ниже 10 мн/м ² ). Э. п., применяемые в металлургии чистых металлов и сплавов, состоят из следующих узлов и систем (рис. ): излучатель электронов (электронная пушка) с катодом, ускоряющим анодом и магнитной фокусирующей системой; плавильная камера со шлюзовыми устройствами и кристаллизатором (изложницей или тиглем) для металла; вакуумная система; механизмы перемещения переплавляемого металла; блок электропитания с системой автоматического регулирования. Переплавляемый металл подаётся в Э. п. (через вакуумный затвор) в виде так называемого расходуемого электрода, слитка, монокристалла, порошка и т. д. Расплавленный металл стекает каплями либо в водоохлаждаемый кристаллизатор — изложницу (при наплавлении слитка) или тигель (при плавке в гарнисаже с целью получения фасонных отливок и при выращивании монокристаллов),— либо в холодные водоохлаждаемые подовые ёмкости (при рафинировании жидкого металла). В промышленности работают Э. п. мощностью более 1 Мвт для переплава слитков стали диаметром до 1000 мм, жаропрочных сплавов — до 500 мм, тугоплавких металлов — до 280 мм. Электрический кпд Э. п. 0,6—0,8. Удельный расход электроэнергии 1—2 для стали, 10—15 для ниобия, тантала, молибдена и 20—40 квт ·ч/кг для вольфрама. Проектируют (1978) Э. п. мощностью до 7,2 Мвт для переплава стальных слитков диаметром до 2000 мм (с холодным подом).

  Лит.: Электронные плавильные печи, М., 1971; Егоров А. В., Моржин А. Ф., Электрические печи, М., 1975.

  А. В. Егоров, А. Ф. Моржин.

Схемы конструкций электроннолучевых печей: а—д, ж — с электростатическими электронными пушками; е — с магнетронной электронной пушкой; ЭП — электронная пушка; КК — кольцевой катод; ЛК — линейный катод; СК (ДК) — спиральный (или дисковый) катод; А — ускоряющий анод; МФС — магнитная фокусирующая система; МОС — магнитная отклоняющая система; РЭ — расходуемый электрод; Ш — сыпучая шихта; М — монокристалл; Сл — слиток; Кр — кристаллизатор; ГТ — гарнисажный тигель; Т — тигель; Ф — литейная форма; ХП — холодный под; ВС — вакуумная система.

Электроннолучева'я пла'вка, плавка в электроннолучевой печи , происходящая при высокой температуре и глубоком вакууме, что обеспечивает протекание многих реакций рафинирования, невозможных в иных условиях (например, при вакуумной дуговой плавке и индукционной плавке в тиглях из тугоплавких окислов). Применяется для получения особо чистых тугоплавких металлов и сплавов, крупных слитков из стали и сплавов для деталей ответственного назначения и в других случаях. Основные достоинства Э. п.: регулирование в широких пределах скорости наплавления, определяющей благоприятную для последующей обработки макроструктуру слитка; возможность высокого перегрева металлов, позволяющего в сочетании с глубоким вакуумом удалить вредные примеси (например, цветные металлы); глубокая дегазация металла в вакууме; отсутствие контакта жидкого металла с загрязняющей его футеровкой; переплав практически любой шихты и возобновление процесса плавки после случайного перерыва без ухудшения качества слитка. При получении слитков большой массы (нескольких десятков т ) важное достоинство процесса — возможность переплава сравнительно небольших заготовок, попеременно подаваемых в зону плавления. Жидкий металл поступает в кристаллизатор либо непосредственное переплавляемой заготовки, либо из промежуточной ёмкости, где он дополнительно рафинируется. В результате Э. п. в 2—4 раза снижается содержание газовых примесей и неметаллических включений, повышаются плотность металла, изотропность его свойств. Ответственные изделия, например роторы мощных паровых турбин, изготовленные из металла, выплавленного в электроннолучевой печи, обладают вдвое более высоким сопротивлением хрупкому разрушению по сравнению с ротором из стали, выплавленной, например, в обычной дуговой печи, и, следовательно, более надёжны.

  Лит.: Введение в технологию электроннолучевых процессов, пер. с англ., [М.], 1965.

  Я. М. Васильев.

Электроннолучева'я сва'рка, см. в ст. Сварка .

Электроннолучева'я тру'бка (ЭЛТ), обобщённое название ряда электроннолучевых приборов , предназначенных для различного рода преобразований электрических или световых сигналов. ЭЛТ, служащие для преобразования электрических сигналов в видимые изображения, в зависимости от их функционального назначения делятся на приёмные телевизионные трубки (кинескопы ); осциллографические электроннолучевые трубки ; знакопечатающие электроннолучевые трубки ; индикаторные трубки, используемые в радиолокационных станциях (см. Индикатор ); отображения информации устройства (в том числе трубки с памятью — потенциалоскопы ) и др. Преобразование световых изображений в телевизионные сигналы осуществляется передающими телевизионными трубками . Существуют ЭЛТ, в которых как входные, так и выходные сигналы представлены в форме электрических сигналов; в таких ЭЛТ выходные сигналы отражают тот или иной вид преобразования, производимого над входными: математическую обработку, задержку во времени, изменение порядка следования или частотного спектра и т. д.

  Лит.: Жигарев А. А., Электронная оптика и электроннолучевые приборы, М., 1972.

  В. Л. Герус.

Электроннолучево'й переключа'тель, электроннолучевой коммутатор, электроннолучевой прибор , служащий для безынерционного переключения слаботочных электрических цепей. Основан на управлении положением электронного луча (пучка электронов), который может в заданной последовательности направляться на изолированные друг от друга электроды — ламели, подключенные к внешним цепям. Ток электронного луча может при этом управляться внешним сигналом. Большого распространения не получил. В некоторых случаях функции Э. п. успешно выполняются трохотроном .

Электроннолучевы'е прибо'ры (ЭЛП), класс электровакуумных электронных приборов , предназначенных для различного рода преобразований информации, представленной в форме электрических или световых сигналов; отличительная особенность таких приборов — использование потока электронов, сконцентрированных (сфокусированных) в узкий пучок (электронный луч), управляемый как по интенсивности, так и по положению в пространстве. В простейшем случае (рис. 1 ) пучок формируется электронной пушкой ; управляется по интенсивности изменением потенциала управляющего электрода (модулятора); отклоняется в двух взаимноперпендикулярных направлениях с помощью поперечных по отношению к оси ЭЛП электрических или магнитных полей, создаваемых отклоняющими пластинами или внешними по отношению к ЭЛП магнитными катушками; направляется в ту или иную точку двумерной мишени. Взаимодействие пучка с мишенью обеспечивает преобразование сигналов в зависимости от свойств и структуры мишени.

  Если мишень ЭЛП представляет собой люминесцентный экран, изготовленный из люминофоров (светящихся при бомбардировке их электронами), то такой ЭЛП способен преобразовывать временные последовательности электрических сигналов в двумерное распределение яркости свечения экрана, т. е. визуализировать электрические сигналы. Возможны 2 способа такой визуализации. При 1-м способе отображаемые электрические сигналы поступают на отклоняющие пластины или катушки и управляют положением пучка на экране; в результате на экране создаётся графическое изображение сигналов. Например, если к горизонтально отклоняющим пластинам приложить линейно изменяющееся напряжение, отклоняющее луч в горизонтальном направлении с постоянной скоростью, а на пластины вертикального отклонения подать изучаемый переменный электрический сигнал, то на экране вычерчивается осциллограмма этого сигнала в прямоугольной системе координат. ЭЛП, предназначенные для реализации такого режима, называются осциллографическими электроннолучевыми трубками . Если управлять положением луча одновременно по двум направлениям (горизонтальному и вертикальному) специально сформированными сигналами, то можно получать на экране чертежи, цифры, буквы и иные символы, несущие соответствующую информацию. Такие ЭЛП используются, в частности, в отображения информации устройствах . Разновидность ЭЛП для отображения знаков — знакопечатающие электроннолучевые трубки . При 2-м способе электронный луч перемещается по поверхности экрана по определённому закону; в процессе отклонения (развёртки ) входной сигнал поступает на управляющий электрод, изменяет интенсивность луча и, следовательно, яркость свечения различных точек экрана, создавая на нём полутоновое изображение, соответствующее последовательности электрических сигналов. На этом принципе основано действие таких ЭЛП, как кинескоп (преобразует телевизионный сигнал в телевизионное изображение), индикаторная электроннолучевая трубка (применяется, например, для создания радиолокационного изображения).

  Если в качестве мишени использовать светочувствительный слой, изменяющий свои электрические свойства (например, электропроводность) под действием света, то ЭЛП с такими мишенями способны осуществлять обратное преобразование двумерного оптического изображения в последовательность телевизионных сигналов. При проецировании на такую мишень передаваемого изображения происходят локальные изменения потенциала поверхности слоя, что приводит к изменению тока, протекающего через слой, в процессе сканирования мишени электронным лучом постоянной интенсивности по принятому в телевидении закону развёртки. Эти изменения тока во времени и представляют собой телевизионный сигнал. ЭЛП, предназначенные для такого преобразования, называются передающими телевизионными трубками .

  Существуют ЭЛП, в которых управляемый по интенсивности входным сигналом пучок изменяет какое-либо оптическое свойство мишени, что в процессе отклонения луча приводит к локальным изменениям (модуляции) светового потока от интенсивного внешнего источника света, равномерно освещающего поверхность мишени (рис. 2 ). Промодулированный световой поток создаёт оптическое изображение, проецируемое с помощью объектива на большой экран (см., например, Проекционное телевидение ). Такие ЭЛП называются светоклапанными; в них для модуляции света посредством воздействия электронов на вещество используют эффекты окрашивания некоторых кристаллов (см. Скиатрон ), деформацию масляных, термопластических или иных плёнок, электрооптические эффекты в кристаллах и др.

  Существуют ЭЛП с мишенями, представляющими собой диэлектрический слой на электропроводящей подложке. С помощью электронного луча на такой мишени можно накапливать электрические заряды. Последовательность входных электрических сигналов преобразуется в процессе развёртки в зарядный (потенциальный) рельеф на мишени, который сохраняется в течение необходимого промежутка времени. Этот процесс называется записью сигналов. Закодированная таким способом информация может быть снова воспроизведена в форме выходных электрических сигналов при повторном сканировании мишени тем же или другим электронным лучом. Этот обратный процесс называется считыванием. Изменение скорости развёртки при считывании по отношению к скорости при записи позволяет изменить частотный спектр выходных сигналов по сравнению с входными при передаче информации по узкополосным каналам связи . Изменением закона развёртки при считывании можно изменять порядок следования сигналов, что важно, например, при преобразовании радиолокационного сигнала в телевизионный. Многократное накопление перед считыванием периодических сигналов, сопровождаемых случайными сигналами (помехами), позволяет увеличить отношение полезного сигнала к помехе. ЭЛП с такими мишенями позволяют также напоминать сигналы и воспроизводить их с задержкой во времени, сравнивать их с последующими сигналами или многократно воспроизводить однократно записанный сигнал. ЭЛП с диэлектрическими мишенями получили название запоминающих электроннолучевых трубок . Возможно сочетание диэлектрических мишеней с люминесцентным экраном в одном ЭЛП для создания запоминаемого видимого изображения (см. Потенциалоскоп ). Такие ЭЛП используются для осциллографирования однократных процессов, создания яркого немерцающего изображения и других целей.

  Особую группу составляют ЭЛП для мгновенного преобразования электрических сигналов с помощью металлических мишеней различной структуры. В принадлежащих к этой группе т. н. функциональных ЭЛП плоская мишень имеет множество отверстий, расположенных таким образом, что прозрачность мишени является заданной функцией z = f (x, у ) координат х и у мишени. При подаче на обе пары отклоняющих пластин двух независимых электрических сигналов U_x и U_y , под действием которых луч отклоняется на мишени в точку с координатами х и у, в цепи расположенного за мишенью коллектора прошедших сквозь мишень электронов регистрируется выходной сигнал z. Каждый тип функциональных ЭЛП предназначен для реализации какой-либо одной функциональной зависимости (например, ; , z = arctg y/x и др.). Возможно последовательное соединение нескольких функциональных ЭЛП. С помощью металлической мишени с расположенными по особому закону прямоугольными отверстиями можно преобразовывать аналоговый сигнал в дискретный в форме последовательной или параллельной серии импульсов двоичного кода. ЭЛП с такими мишенями называются кодирующими (см. Кодирующее устройство ). Если мишень разделить на ряд изолированных друг от друга секторов, то ЭЛП с такой мишенью можно использовать в качестве коммутатора слаботочных электрических цепей (см. Электроннолучевой переключатель ).

  В зависимости от назначения и принципа действия ЭЛП могут иметь не одну, а несколько электронных пушек и отличаться от простейших значительной конструктивной сложностью при сохранении, однако, основного принципа — взаимодействия управляемых электронных потоков с мишенями.

  Лит.: Шерстнев Л, Г., Электронная оптика и электроннолучевые приборы, М., 1971; Жигарев А. А., Электронная оптика и электроннолучевые приборы, М., 1972; Денбновецкий С. В., Семенов Г. Ф., Запоминающие электроннолучевые трубки в устройствах обработки информации, М., 1973.

  В. Л. Герус.

Рис. 2. Схематическое изображение светоклапанного электроннолучевого прибора: 1 - электронный луч; 2 - источник света с оптической системой; 3 - электронная пушка; 4 - отклоняющие катушки; 5 - мишень; 6 - объектив; 7 - проекционный экран.

Рис. 1. Схема простейшего электроннолучевого прибора: 1 — электронный луч (пучок электронов); 2 — электронная пушка; 3 — отклоняющие пластины; 4 — мишень; 5 — вакуумплотная оболочка; К — катод (источник электронов); М — управляющий электрод (модулятор).

Электронноопти'ческий преобразова'тель (ЭОП), вакуумный фотоэлектронный прибор для преобразования невидимого глазом изображения объекта (в инфракрасных, ультрафиолетовых и рентгеновских лучах) в видимое либо для увеличения (усиления) яркости видимого изображения. В основе действия ЭОП лежит преобразование оптического или рентгеновского изображения в электронное, осуществляемое с помощью фотокатода , и затем электронного изображения в световое (видимое), получаемое на катодолюминесцептном экране (см. Катодолюминесценция , Люминофоры ). В ЭОП (см. рис. ) изображение объекта проецируется (с помощью объектива) на фотокатод (при использовании рентгеновских лучей теневое изображение объекта проецируется на фотокатод непосредственно). Излучение от объекта вызывает фотоэлектронную эмиссию с поверхности фотокатода, причём величина эмиссии с различных участков последнего изменяется в соответствии с распределением яркости спроецированного на него изображения. Фотоэлектроны ускоряются электрическим полем на участке между фотокатодом и экраном, фокусируются с помощью электрического или (и) магнитного поля (образующего электронную линзу ) и бомбардируют экран, вызывая его люминесценцию . Интенсивность свечения отдельных точек экрана зависит от плотности потока фотоэлектронов, вследствие чего на экране возникает видимое изображение объекта. Различают ЭОП одно- и многокамерные (каскадные); последние представляют собой такое последовательное соединение двух или более однокамерных ЭОП, при котором световой поток с экрана первого ЭОП (каскада) направляется на фотокатод второго и т. д.

  Основные характеристики ЭОП: 1) интегральная чувствительность (ИЧ) — отношение фототока к интенсивности падающего на фотокатод излучения; определяется главным образом свойствами используемого в ЭОП фотокатода; например, у ЭОП с кислородно-серебряно-цезиевым фотокатодом, применяемого для преобразования изображения в инфракрасных лучах (с длиной волн 0,78—1,5 мкм ), ИЧ достигает 70 мка/лм; многощелочной фотокатод (состоит из соединений Sb с Cs и Sb с К и Na), используемый в ЭОП для усиления яркости видимого изображения, обеспечивает ИЧ до 10⁶ мка/лм; 2) разрешающая способность, определяемая максимальным количеством раздельно видимых штрихов изображения на участке экрана длиной 1 мм; лежит в пределах 25—60 и более штрихов на 1 мм; 3) коэффициент преобразования — отношение излучаемого экраном светового потока к лучистому потоку, падающему от объекта на фотокатод; у однокамерных ЭОП составляет несколько тыс., у каскадных — 10⁶ и более.

  Основные недостатки каскадных ЭОП — малая разрешающая способность и сравнительно высокий темновой фон, приводящие к ухудшению качества изображения. Последний недостаток устранён в ЭОП с микроканальным усилителем, предложенным в 1940 советским инженером И. Ф. Песьяцким. В ЭОП этого типа на пути фотоэлектронов располагается стеклянная пластина, пронизанная множеством каналов диаметром 15—25 мкм; внутренние стенки каналов покрыты материалом с высоким коэффициентом вторичной электронной эмиссии . К пластине прикладывают напряжение в несколько кв, под действием которого попавшие в каналы фотоэлектроны ускоряются до энергий, достаточных для возникновения вторичной электронной эмиссии из стенок каналов, что позволяет усилить первичный электронный поток в 10⁵ — 10⁶ раз. Электроны из каждого канала попадают в соответствующую точку экрана, формируя видимое изображение. В микроканальных ЭОП отпадает необходимость применения электронной фокусировки.

  Большой вклад в разработку ЭОП различных типов внесли советские учёные П. В. Тимофеев , В. В. Сорокина, М. М. Бутслов и др.

  И. Ф. Усольцев.

  ЭОП применяются в инфракрасной технике , спектроскопии , медицине, микробиологии, кинотехнике , ядерной физике и других областях науки и техники. В конце 40-х гг. с помощью инфракрасного ЭОП с длинноволновой границей чувствительности 1,1 мкм были сфотографированы спектр ночного неба и невидимая область центральной части нашей Галактики, что стимулировало широкое использование ЭОП в астрономии.

  Современные многокамерные ЭОП позволяют регистрировать на фотоэмульсии световые вспышки (сцинтилляции ) от одного электрона, испускаемого входным фото-катодом. Но наряду с этим при наблюдениях слабых (слабоизлучающих или слабоосвещённых) небесных объектов возможно накопление сигналов о таких вспышках в памяти ЭВМ. Существуют спектральные приборы, работающие на этом принципе, которые одновременно регистрируют около тысячи элементов спектра небесного светила и столько же элементов спектров сравнения; способность к накоплению информации практически ограничивается объёмом памяти ЭВМ. Такие приборы обеспечивают существенный выигрыш при наблюдении слабых объектов на фоне свечения ночного неба.

  Этот выигрыш пропорционален , где h — квантовый выход приёмника (отношение числа фотоэлектронов к числу падающих квантов), t — время накопления. Посредством таких приборов может быть осуществлено суммирование изображений, получаемых с помощью нескольких телескопов.

  В некоторых типах ЭОП изображение регистрируется матрицей из электроночувствительных элементов (в количестве 10—100), установленной вместо люминесцентного экрана.

  П. В. Щеглов.

  Лит.: Зайдель И. Н., Куренков Г. И., Электронно-оптические преобразователи, М., 1970; Козелкин В. В., Усольцев И. Ф., Основы инфракрасной техники, 2 изд., М., 1974; Курс астрофизики и звездной астрономии, под ред. А. А. Михайлова, 3 изд., т. 1, М., 1973; Щеглов П. В., Электронная телескопия, М., 1963.

Структурная схема электроннооптического преобразователя: А — объект наблюдения; О — объектив; Ф — фотокатод; ФЭ — фокусирующий электрод; Э — люминесцентный экран; К — стеклянный или керамический корпус; стрелками показан ход лучей вне (оптических) и внутри (электронных) прибора.

Электронносветово'й индика'тор, визуальный индикатор точной настройки лампового радиоприёмника на волну принимаемой радиостанции, установки уровня записи в ламповом магнитофоне, установки «нуля» в измерительной радиоаппаратуре; представляет собой комбинированную электронную лампу, в баллоне которой совмещены индикаторное устройство и усилительная лампа (обычно триод ). Индикаторное устройство содержит следующие элементы: люминесцентный низковольтный экран с люминофором , нанесённым либо на металлическую подложку, либо на прозрачную проводящую плёнку на стекле баллона Э. и.; электроды для формирования пучка электронов, испускаемых катодом (общим с усилительной лампой); отклоняющие (управляющие) электроды. Индицируемый сигнал после выпрямления подаётся на управляющую сетку усилительной лампы. От его величины зависит ток в анодной цепи, который, в свою очередь, определяет соотношения потенциалов анода, отклоняющих электродов (соединённых с анодом внутри баллона Э. и.) и экрана (соединённого с анодом через нагрузочный резистор сопротивлением 1—2 Мом ). Управляющие электроды так отклоняют электронный пучок, что, падая на экран, он высвечивает на нём две полосы, разделённые тёмным участком. Обычно режим работы Э. и. выбирают таким, что максимальному сигналу соответствует максимальное сближение светлых полос.

  М. С. Кауфман

Электро'нные ли'нзы, устройства, предназначенные для формирования пучков электронов, их фокусировки и получения с их помощью электроннооптических изображений объектов и деталей объектов (см. Электронная и ионная оптика , Электронный микроскоп ). Устройства, с использованием которых совершают такие же операции над пучками ионов, называются ионными линзами. В Э. л. и ионных линзах воздействие на электронные (ионные) пучки осуществляется электрическими или магнитными полями; эти линзы называются соответственно электростатическими или магнитными. Э. л. классифицируют по виду симметрии их поля и по его другим характерным признакам. Терминология, применяемая для характеристики Э. л., в ряде случаев заимствована из классической оптики световых лучей, что объясняется глубокой аналогией между последней и электронной (ионной) оптикой, а также соображениями наглядности и удобства.

  Простейшей осесимметричной электростатической Э. л. является диафрагма с круглым отверстием, поле которой граничит с одной или с обеих сторон с однородными электрическими полями (рис. 1 ). В зависимости от распределения потенциала она может служить собирающей (пучок заряженных частиц) или рассеивающей линзой. Если поля с обеих сторон осесимметричной электростатической Э. л. отсутствуют, т. е. к ней примыкают области пространства с постоянными потенциалами V ₁ и V ₂ , и если эти потенциалы различны, Э. л. называется иммерсионной (рис. 2 ); при одинаковых потенциалах линза носит название одиночной (такая линза состоит из 3 и более электродов). В результате прохождения электронов через иммерсионную линзу их скорости изменяются, одиночные линзы оставляют эти линзы неизменными. Иммерсионные и одиночные линзы — всегда собирательные.

  В некоторых электростатических Э. л. одним из электродов служит катод, испускающий электроны (катодные линзы). Линза подобного типа ускоряет испущенные катодом электроны и формирует из них электронный пучок. Катодная Э. л., состоящая лишь из двух электродов - катода и анода, не может сфокусировать электронный пучок, и с этой целью в в конструкцию линзы вводят дополнительный электрод, который называется фокусирующим (рис.3 ).

  Осесимметричные магнитные линзы выполняются в виде катушки из изолированной проволоки, обычно заключённой в железный панцирь для усиления и концентрации магнитного поля линзы. Для создания линз с очень малыми фокусными расстояниями необходимо максимально уменьшить протяжённость поля; с этой целью применяются полюсные наконечники (рис. 4 ). Поле магнитной линзы может возбуждаться также постоянным магнитом.

  Электродами т. н. цилиндрических электростатических Э. л. служат обычно диафрагмы со щелью или пластины, расположенные симметрично относительно средней плоскости линз (рис. 5 ). Название «цилиндрические» указывает, что подобные Э. л. действуют на пучки заряженных частиц так же, как цилиндрические светооптические линзы на световые пучки, фокусируя их лишь в одном направлении. Классификация цилиндрических Э. л. аналогична приведённой для осесимметричных Э. л. (существуют иммерсионные, одиночные, катодные и другие цилиндрические Э. л.) (рис. 6 ). Цилиндрическими могут быть и магнитные Э. л. (обычно с железным панцирем).

  Поля трансаксиальных электростатических Э. л. (рис. 7 ) обладают симметрией вращения относительно оси (ось х на рис. ), расположенной перпендикулярно к оптической оси системы z. В сечениях, параллельных средней плоскости yz такой линзы, эквипотенциальные поверхности имеют форму окружностей или, если поле ограничено, их частей, как и сечения сферических поверхностей обычных светооптических линз. Поэтому аберрации трансаксиальной линзы в направлении параллельном средней плоскости, сравнимы по величине с аберрациями светооптических линз, т. е. очень малы. Линейное изображение В ¹ точечного или перпендикулярного к средней плоскости прямолинейного предмета практически не будет претерпевать аберрационного расширения.

  Особый класс Э. л. образуют квадрунольные электростатические и магнитные Э. л. Их поля имеют две плоскости симметрии, а векторы напряжённостей полей в области движения заряженных частиц почти перпендикулярны к их скоростям (рис. 8 ). Такие линзы фокусируют пучок в одном направлении и рассеивают его в другом, перпендикулярном к первому, создавая линейное изображение точечного предмета. Применяя две установленные одна за другой квадрупольные электростатические и магнитные Э. л. Их поля имеют две плоскости симметрии, а векторы напряженности полей в области движения заряженных частиц (рис. 8 ). Такие линзы фокусируют пучок в одном направлении и рассеивают его в другом, перпендикулярном к первому, создавая линейное изображение точечного предмета. Применяя две установленные одна за другой квадрупольные Э. л. (дублет) (рис. 9 ), поля которых повёрнуты одно по отношению к другому на 90° вокруг их общей оптической оси, можно получить систему, собирающую пучок в двух взаимно перпендикулярных направлениях и дающую при надлежащем выборе параметров Э. л. стигматическое изображение (точка отображается точкой). Квадрупольные Э. л. могут воздействовать на пучки заряженных частиц со значительно большими энергиями, а в случае магнитных линз — и с большими массами, чем осесимметричные Э. л.

  Лит. см. при ст. Электронная и ионная оптика .

  В. М. Кельман, И. В. Родникова.

Рис. 9. Дублет из двух квадрупольных электростатических линз, поля которых повёрнуты вокруг оптической оси z системы одно относительно другого на угол 90°.

Рис. 6. Сечения электродов электростатических цилиндрических линз плоскостью, проходящей через ось г перпендикулярно к средней плоскости: а — цилиндрическая (щелевая) диафрагма; б — иммерсионная цилиндрическая линза; в — одиночная цилиндрическая линза; г — катодная цилиндрическая линза; V1, V2 — потенциалы соответствующих электродов.

Рис. 1. Диафрагма с круглым отверстием (собирающая): 1 — электрод-диафрагма; 2 — сечения эквипотенциальных поверхностей электростатического поля плоскостью рисунка; 3 — траектория электронов; F — фокус линзы. Однородное поле пимыкает к диафрагме слева. При эквипотенциалях проставлены соответствующие им значения потенциалов в произвольных единицах, причём принято, что потенциал равен нулю там, где равна нулю скорость частиц; V = 30 — потенциал электрода. Продольная составляющая E z напряженности E электрического поля тормозит электроны, поперечная составляющая Er — их фиксирует.

Рис. 8. Сечения квадрупольных электростатической (а) и магнитной (б) электронных линз, перпендикулярные направлению движения пучка заряженных частиц: 1 — электроды; 2 — силовые линии полей.

Рис. 7. Электростатическая трансаксиальная линза с электродами в виде двух соосных цилиндров и с кольцевыми щелями для пропускания пучка частиц: 1 — цилиндрические электроды; 2 — траектории заряженных частиц; V1 и V2 — потенциалы электродов. Пучок, выходящий из точки А предмета, после прохождения поля линзы становится астигматическим и образует два линейных изображения В и B'. При определённом подборе параметров линза может давать стигматическое (точка в точку) изображение.

Рис. 4. Магнитная линза с полюсными наконечниками: 1 - катушка возбуждения; 2 - панцирь; 3 - наконечники. Панцирь служит магнитопроводом. Полюсные наконечники концентрируют магнитное поле на небольшом участке вблизи оптической оси линзы z.

Рис. 3. Катодная электронная линза: 1 - катод; 2 - фокусирующий электрод; 3 - анод; тонкие линии - такие же сечения эквипотенциальных поверхностей, как и на предыдущих рисунках. На верхней шкале проставлены значения потенциалов (на катоде потенциал принят равным нулю); О - одна из точек катода, испускающая электроны; заштрихованное пространство - сечение области, занятой потоком электронов.

Рис. 5. Электростатические цилиндрические линзы: а — диафрагма со щелью; б — иммерсионная линза, составленная из двух пар пластин. В области прохождения заряженных частиц поля линз не изменяются в направлении, параллельном щелям диафрагм или зазорам между пластинами соседних электродов.

Рис. 2. Иммерсионные электронные линзы, состоящие из двух диафрагм (а) и двух цилиндров (б): тонкие линии — сечения эквипотенциальных поверхностей плоскостью рисунка; кривые со стрелками — траектории заряженных частиц; V1 и V2 — потенциалы электродов.

Электро'нные прибо'ры, приборы для преобразования электромагнитной энергии одного вида в электромагнитную энергию другого вида, осуществляемого посредством взаимодействия электронов (движущихся в вакууме, газе или полупроводнике) с электромагнитными полями. К Э. п. относятся электровакуумные приборы (кроме ламп накаливания) и полупроводниковые приборы .

  Протекающие в Э. п. процессы чрезвычайно разнообразны. Так, в электронных лампах и вакуумных приборах СВЧ (клистронах , магнетронах , лампах бегущей волны и т. д.) электроны, испускаемые катодом, взаимодействуют с постоянным и переменным электрическими полями. В результате взаимодействия с постоянным полем кинетическая энергия электронов увеличивается; в результате взаимодействия с переменным полем постоянный электронный поток превращается в переменный и часть кинетической энергии электронов преобразуется в энергию электрических колебаний. В вакуумных индикаторах и электроннолучевых приборах электроны ускоряются постоянным электрическим полем и бомбардируют мишень (например, экран, покрытый люминофором ); при взаимодействии электронов с мишенью часть их кинетической энергии преобразуется в электромагнитную энергию (например, световую). В вакуумных фотоэлектронных приборах (вакуумных фотоэлементах , фотоэлектронных умножителях и др.) электроны, эмитируемые фотокатодом под действием оптического излучения, ускоряются постоянным электрическим полем и направляются на анод. В результате энергия оптического излучения преобразуется в энергию электрического тока, текущего в анодной цепи такого Э. п. В рентгеновских трубках энергия электронов, ускоренных на пути от катода к аноду (антикатоду), при ударе электронов об анод частично преобразуется в энергию рентгеновского излучения. В ионных приборах (газоразрядных приборах) электроны, ускоренные постоянным электрическим полем, сталкиваются с молекулами газа и либо ионизируют их, либо переводят в возбуждённое состояние. Такие газоразрядные приборы, как ртутные вентили , газотроны , тиратроны , таситроны , по принципу преобразования энергии аналогичны электровакуумным диодам и триодам; основное отличие состоит в том, что в газоразрядных приборах ионы газа нейтрализуют пространственный заряд потока электронов и этим обеспечивают прохождение через прибор огромных токов (например, в ртутных вентилях — до тысяч а) при сравнительно малых анодных напряжениях (15— 20 в). В газоразрядных источниках света и индикаторах газоразрядных каждая возбуждённая молекула газа при переходе в равновесное состояние излучает световую энергию. В люминесцентных лампах световую энергию излучают молекулы люминофора, возбуждённые ультрафиолетовым излучением разряда. В квантовых газоразрядных приборах (газовых лазерах , квантовых стандартах частоты и др.) возбуждённые молекулы газа, взаимодействуя с электромагнитными колебаниями, усиливают их при своём переходе в невозбуждённое состояние.

  Преобразование энергии в полупроводниковых приборах основано на том, что в полупроводнике, как и в вакууме, можно создавать постоянные электрические поля и осуществлять управление движением носителей заряда . В основе работы полупроводниковых приборов лежат следующие электронные процессы и явления: эффект односторонней проводимости при протекании тока через запирающий слой электронно-дырочного перехода (р — n- перехода) или потенциального барьера на границе металл—полупроводник (см. Шотки диод ); туннельный эффект ; явление лавинного размножения носителей в сильных электрических полях; акусто-, оптико-, термоэлектрические эффекты в диэлектрических и полупроводниковых материалах и т. д. На использовании эффекта односторонней проводимости основана работа полупроводниковых диодов . В транзисторах для усиления электрических колебаний используют т. н. транзисторный эффект — управление током запертого перехода с помощью тока отпертого перехода. В Ганна диодах и лавинно-пролётных полупроводниковых диодах лавинное умножение в р — n -переходах, обусловленное ударной ионизацией атомов носителями, используется для генерации электрических колебаний. В светоизлучающих диодах электрическая энергия преобразуется в энергию оптического излучения на основе явления инжекционной электролюминесценции .

  Э. п. находят применение в радиотехнике, автоматике, связи, вычислительной технике, астрономии, физике, медицине и т. д, — практически во всех областях науки и техники. Мировая промышленность ежегодно выпускает (70-е гг.) свыше 10 млрд. Э. п. различных наименований.

  Лит.: Власов В. Ф., Электронные и ионные приборы, 3 изд., М., 1960; Кушманов И. В., Васильев Н. Н., Леонтъев А. Г., Электронные приборы, М., 1973.

  В. Ф. Коваленко

Электро'нные при'змы, электроннооптические (соответственно ионные призмы — ионнооптические) системы, предназначенные для отклонения пучков заряженных частиц или для разделения таких частиц по энергии и массе. Э. п. получили своё название в рамках общей аналогии между электронной и ионной оптикой и оптикой световых лучей. Среди многочисленных типов Э. п. наиболее близкими аналогами светооптических призм являются те Э. п., которые оставляют падающий на них параллельный пучок заряженных частиц параллельным и после отклонения. Простейшей электростатической Э. п. такого типа служит телескопическая система, составленная из двух цилиндрических иммерсионных электронных линз (рис. 1 ). Задний линейный фокус АВ первой линзы совпадает с передним линейным фокусом второй. Электростатическое поле телескопической системы «двухмерно» (оно не изменяется в направлении, параллельном оси х ) и симметрично относительно средней плоскости ху, вблизи которой движутся частицы. Параллельный пучок падает на телескопическую систему под большим углом J₁ к оси у и выходит под углом J₂ , сохраняя свою параллельность. При этом выполняется равенство

sin J₂ / sin J₁ = ,

где V₁ — потенциал первого  участка Э. п. и пространства перед ним, V₂ — потенциал последнего участка призмы и пространства за ним. Как известно, потенциал электростатический можно определять с точностью до произвольной постоянной, принимая его равным нулю там, где это диктуется соображениями удобства. В данном случае, как и в большинстве задач электронной и ионной оптики, потенциал принимают равным нулю там, где равна нулю скорость частиц. При этом условии электроннооптический преломления показатель n_э = . Т. о., отклонение пучка заряженных частиц в телескопической системе подчиняется закону, совершенно аналогичному Снелля закону преломления в световой оптике. Для увеличения дисперсии применяют сложную Э. п., состоящую из двух телескопических систем, расположенных под углом друг к другу. Такие Э. п. служат диспергирующими элементами в электронных спектрометрах.

  В магнитной Э. п. с «двухмерным» полем роль цилиндрических линз играют поля рассеяния на краях магнитных полюсов. При определённом угле падения пучка на призму эти поля образуют телескопическую систему (рис. 2 ).

  Лит.: Арцимович Л. А., Лукьянов С. Ю., Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях, М., 1972; Кельман В. М., Явор С. Я., Электронная оптика, 3 изд., Л., 1968; Призменные бета-спектрометры и их применение, Вильнюс, 1971; Применение призменных бета-спектрометров, Вильнюс, 1974.

  В. М. Кельман, И. В. Родникова.

Рис. 1. Телескопическая система, состоящая из двух цилиндрических иммерсионных электростатических линз: 1, 2 - электроды, составляющие первую по ходу пучка цилиндрическую линзу, 2, 3 - вторую линзу; ломаные линии со стрелками - проекции траекторий заряженных частиц на плоскости yz и ху; А В- линейный фокус. (Название «цилиндрический» применительно к электронным линзам указывает на то, что они могут действовать на электронный пучок так же, как цилиндрическая светооптическая линза на световой пучок.)

Рис. 2. Отклонение пучка заряженных частиц магнитной призмой: 1 — полюса магнита призмы; 2 — пучок заряженных частиц; АВ — линейный фокус.

Электро'нные тео'рии в органи'ческой хи'мии, теории, рассматривающие строение, физические свойства и реакционную способность органических соединений на основе представлений о распределении электронной плотности в атомах и молекулах, а также о смещениях её при химических реакциях.

  Э. т. возникли на рубеже 19 и 20 вв. вскоре после открытия электрона. В первых Э. т. представления о существовании электростатических связей в неорганических соединениях были механически перенесены на неполярные органические соединения. Эти теории не смогли объяснить многие экспериментальные факты органической химии и потому уступили место теориям, базирующимся на представлениях о существовании ковалентных связей (немецкий учёный И. Штарк, 1908—15, Г. Льюис , 1916—23). Образование ковалентной связи, осуществляемое, по Льюису, общей для двух атомов электронной парой (дублетом), впоследствии было интерпретировано в рамках квантовой механики как эффект перекрывания электронных плотностей взаимодействующих атомов (см. Химическая связь , Валентность ).

  Концепция ковалентной связи оказалась наиболее плодотворной в органической химии. Созданными в 20—30-е гг. на её основе Э. т. было объяснено строение большого числа органических соединений и установлена зависимость между свойствами этих соединений и их строением, чему способствовали появившиеся в это время квантовохимического представления о различных типах ковалентной связи (см. Сигма- и пи-связи , Семиполярная связь ).

  Наибольшее распространение в этот период получили используемые и поныне Э. т., развивавшиеся английскими химиками Т. Лоури, Р. Робинсоном , К. Инголдом , а также Л. Полингом . Введённые ими в рамках так называемой теории электронных смещений представления о статическом и динамическом смещениях электронных пар (индуктивный, мезомерный, индуктомерный и электромерный эффекты) широко используются для объяснения, а в некоторых случаях и для предсказания свойств и реакционной способности разнообразных органический соединений. Английские химики предложили также классификацию органических реакций в соответствии с механизмом электронных смещений и механизмом электростатической ориентации реагентов при их взаимодействии — нуклеофильным, электрофильным и радикальным (см. Органическая химия , Сопряжение связей , Мезомерия , Нуклеофильные и электрофильные реагенты ). Теория электронных смещений позволила объяснить выравнивание связей в цепях сопряжения (в частности, равноценность связей в бензоле), передачу влияния заместителя по системе сопряжённых связей, порядок замещения в ароматическом кольце при наличии в нём заместителя (см. Ароматические соединения , Ориентации правила ) и многие другие закономерности, экспериментально установленные в органической химии, например Марковникова правило , Эльтекова правило .

  Э. т. развивались в тесной связи как с классической химического строения теорией, так и с квантовой химией, являющейся основой всех современных электронных теорий.

  Лит. см. при статьях Органическая химия , Химического строения теория , Валентность . Химическая связь .

Электро'нные часы', часы , в которых источником периодических колебаний обычно служит кварцевый генератор , а отсчёт времени производится по цифровому индикаторному устройству (на жидких кристаллах, светодиодах и т. д.). Преобразование периодических колебаний в дискретные сигналы, управляющие цифровым индикатором, осуществляется электронным устройством, выполненным на интегральных микросхемах (например, в наручных Э. ч.) или полупроводниковых приборах (например, в настольных Э. ч.).

Электро'нный захва'т, вид радиоактивного распада ядер, при котором ядро захватывает электрон с одной из внутренних оболочек атома (К, L, М и др.) и одновременно испускает нейтрино . При этом ядро с массовым числом A и атомным номером Z превращается в ядро с тем же A и Z меньше на 1: A_z + е ^— ® A_z-1 + n. Образовавшуюся вакансию в электронной оболочке атома заполняют электроны с других оболочек, в результате чего испускается квант характеристического рентгеновского излучения атома A_z-1 или соответствующий электрон (Оже-электрон). Э. з. возможен, если масса (в единицах энергии) атома A_z больше массы атома A_z-1 на величину, большую энергии связи захватываемого электрона. Если это превышение больше, чем 2 mc² = 1,02 Мэв (m — масса покоя электрона, с — скорость света), то с Э. з. начинает конкурировать b⁺ -распад (см. Радиоактивность ).

Электро'нный микроско'п, прибор для наблюдения и фотографирования многократно (до 10⁶ раз) увеличенного изображения объектов, в котором вместо световых лучей используются пучки электронов, ускоренных до больших энергий (30—100 кэв и более) в условиях глубокого вакуума. Физические основы корпускулярно-лучевых оптических приборов были заложены в 1834 (почти за сто лет до появления Э. м.) У. Р. Гамильтоном , установившим существование аналогии между прохождением световых лучей в оптически неоднородных средах и траекториями частиц в силовых полях. Целесообразность создания Э. м. стала очевидной после выдвижения в 1924 гипотезы о волнах де Бройля , а технические предпосылки были созданы немецким физиком X. Бушем, который исследовал фокусирующие свойства осесимметричных полей и разработал магнитную электронную линзу (1926). В 1928 немецкие учёные М. Кнолль и Э. Руска приступили к созданию первого магнитного просвечивающего Э. м. (ПЭМ) и спустя три года получили изображение объекта, сформированное пучками электронов. В последующие годы (М. фон Арденне, Германия, 1938; В. К. Зворыкин , США, 1942) были построены первые растровые Э. м. (РЭМ), работающие по принципу сканирования (развёртывания), т. е. последовательного от точки к точке перемещения тонкого электронного пучка (зонда) по объекту. К середине 1960-х гг. РЭМ достигли высокого технического совершенства, и с этого времени началось их широкое применение в научных исследованиях. ПЭМ обладают самой высокой разрешающей способностью (PC), превосходя по этому параметру световые микроскопы в несколько тыс. раз. Т. н. предел разрешения, характеризующий способность прибора отобразить раздельно мелкие максимально близко расположенные детали объекта, у ПЭМ составляет 2—3 . При благоприятных условиях можно сфотографировать отдельные тяжёлые атомы. При фотографировании периодических структур, таких как атомные плоскости решёток кристаллов, удаётся реализовать разрешение менее 1 . Столь высокие разрешения достигаются благодаря чрезвычайно малой длине волны де Бройля электронов (см. Дифракция частиц ). Оптимальным диафрагмированием [см. Диафрагма в электронной (и ионной) оптике] удаётся снизить сферическую аберрацию объектива (влияющую на PC Э. м.) при достаточно малой дифракционной ошибке. Эффективных методов коррекции аберраций в Э. м. (см. Электронная и ионная оптика ) не найдено. Поэтому в ПЭМ магнитные электронные линзы (ЭЛ), обладающие меньшими аберрациями, полностью вытеснили электростатические ЭЛ. Выпускаются ПЭМ различного назначения. Их молено разделить на 3 группы: Э. м. высокого разрешения, упрощённые ПЭМ и Э. м. с повышенным ускоряющим напряжением.

  ПЭМ с высокой разрешающей способностью (2—3 Å) — как правило, универсальные приборы многоцелевого назначения. С помощью дополнительных устройств и приставок в них можно наклонять объект в разных плоскостях на большие углы к оптической оси, нагревать, охлаждать, деформировать его, осуществлять рентгеновский структурный анализ , исследования методами электронографии и пр. Ускоряющее электроны напряжение достигает 100—125 кв, регулируется ступенеобразно и отличается высокой стабильностью: за 1—3 мин оно изменяется не более чем на 1—2 миллионные доли от исходного значения. Изображение типичного ПЭМ описываемого типа приведено на рис. 1 . В его оптической системе (колонне) с помощью специальной вакуумной системы создаётся глубокий вакуум (давление до 10^—6 мм рт. ст. ). Схема оптической системы ПЭМ изображена на рис. 2 . Пучок электронов, источником которых служит накалённый катод, (формируется в электронной пушке и затем дважды фокусируется первым и вторым конденсорами, создающими на объекте электронное «пятно» малых размеров (при регулировке диаметр пятна может меняться от 1 до 20 мкм ). После прохождения сквозь объект часть электронов рассеивается и задерживается апертурной диафрагмой. Нерассеянные электроны проходят через отверстие диафрагмы и фокусируются объективом в предметной плоскости промежуточной линзы. Здесь формируется первое увеличенное изображение. Последующие линзы создают второе, третье и т. д. изображения. Последняя проекционная линза формирует изображение на флуоресцирующем экране, который светится под воздействием электронов. Увеличение Э. м. равно произведению увеличений всех линз. Степень и характер рассеяния электронов неодинаковы в различных точках объекта, т. к. толщина, плотность и химический состав объекта меняются от точки к точке. Соответственно изменяется число электронов, задержанных апертурной диафрагмой после прохождения различных точек объекта, а следовательно, и плотность тока на изображении, которая преобразуется в световой контраст на экране. Под экраном располагается магазин с фотопластинками. При фотографировании экран убирается, и электроны воздействуют на фотоэмульсионный слой. Изображение фокусируется плавным изменением тока, возбуждающего магнитное поле объектива. Токи др. линз регулируют для изменения увеличения Э. м.

  Упрощённые ПЭМ предназначены для исследований, в которых не требуется высокая PC. Они более просты по конструкции (включающей 1 конденсор и 2—3 линзы для увеличения изображения объекта), их отличают меньшее (обычно 60—80 кв ) ускоряющее напряжение и более низкая его стабильность. PC этих приборов — от 6 до 15. Другие применения — предварительный просмотр объектов, рутинные исследования, учебные цели. Толщина объекта, которую можно «просветить» электронным пучком, зависит от ускоряющего напряжения. В 100-кв Э. м. изучают объекты толщиной от 10 до нескольких тыс. Å.

  ПЭМ с повышенным ускоряющим напряжением (до 200 кв ) предназначены для исследования более толстых объектов (в 2—3 раза толще), чем обычные ПЭМ. Их разрешающая способность достигает 3—5 Å. Эти приборы отличаются конструкцией электронной пушки: в ней для обеспечения электрической прочности и стабильности имеются два анода, на один из которых подаётся промежуточный потенциал, составляющий половину ускоряющего напряжения. Магнитодвижущая сила линз больше, чем в 100-кв ПЭМ, а сами линзы имеют увеличенные габариты и вес.

  Сверхвысоковольтные Э. м. (СВЭМ) — крупногабаритные приборы (рис. 3 ) высотой от 5 до 15 м, с ускоряющим напряжением 0,5—0,65; 1—1,5 и 3 Мв . Для них строят специальные помещения. СВЭМ предназначены для исследования объектов толщиной до 1—10 мкм (10⁴ — 10⁶ Å). Электроны ускоряются в электростатическом ускорителе (т. н. ускорителе прямого действия), расположенном в баке, заполненном электроизоляционным газом под давлением. В том же или в дополнительном баке находится высоковольтный стабилизированный источник питания. Ведутся работы по созданию СВЭМ с линейным ускорителем, в котором электроны ускоряются до энергий 5—10 Мэв. При изучении тонких объектов PC СВЭМ ниже, чем у ПЭМ. В случае толстых объектов PC СВЭМ в 10—20 раз превосходит PC 100-кв ПЭМ.

  Растровые Э. м. (РЭМ) с накаливаемым катодом предназначены для исследования массивных объектов с разрешением от 70 до 200 Å. Ускоряющее напряжение в РЭМ можно регулировать в пределах от 1 до 30—50 кв .

  Устройство растрового Э. м. показано на рис. 4 . При помощи 2 или 3 ЭЛ на поверхность образца фокусируется узкий электронный зонд. Магнитные отклоняющие катушки развёртывают зонд по заданной площади на объекте. При взаимодействии электронов зонда с объектом возникает несколько видов излучений (рис. 5 ) — вторичные и отражённые электроны; электроны, прошедшие сквозь объект (если он тонкий); рентгеновское тормозное излучение и характеристическое излучение; световое излучение и т. д.

Любое из этих излучений может регистрироваться соответствующим коллектором, содержащим датчик, преобразующий излучение в электрические сигналы, которые после усиления подаются на электроннолучевую трубку (ЭЛТ) и модулируют её пучок. Развёртка пучка ЭЛТ производится синхронно с развёрткой электронного зонда в РЭМ, и на экране ЭЛТ наблюдается увеличенное изображение объекта. Увеличение равно отношению высоты кадра на экране ЭЛТ к ширине сканируемой поверхности объекта. Фотографируют изображение непосредственно с экрана ЭЛТ. Основным достоинством РЭМ является высокая информативность прибора, обусловленная возможностью наблюдать изображение, используя сигналы различных датчиков. С помощью РЭМ можно исследовать микрорельеф, распределение химического состава по объекту, р—n-переходы, производить рентгеноструктурный анализ и многое другое. Образец обычно исследуется без предварительной подготовки. РЭМ находит применение и в технологических процессах (контроль дефектов микросхем и пр.). Высокая для РЭМ PC реализуется при формировании изображения с использованием вторичных электронов. Она определяется диаметром зоны, из которой эти электроны эмиттируются. Размер зоны в свою очередь зависит от диаметра зонда, свойств объекта, скорости электронов первичного пучка и т. д. При большой глубине проникновения первичных электронов вторичные процессы, развивающиеся во всех направлениях, увеличивают диаметр зоны и PC падает. Детектор вторичных электронов состоит из фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) и электронно-фотонного преобразователя, основным элементом которого является сцинтиллятор с двумя электродами — вытягивающим в виде сетки, находящейся под положительным потенциалом (до нескольких сотен в ), и ускоряющим; последний сообщает захваченным вторичным электронам энергию, необходимую для возбуждения сцинтиллятора. К ускоряющему электроду приложено напряжение около 10 кв; обычно он представляет собой алюминиевое покрытие на поверхности сцинтиллятора. Число вспышек сцинтиллятора пропорционально числу вторичных электронов, выбитых в данной точке объекта. После усиления в ФЭУ и в видеоусилителе сигнал модулирует пучок ЭЛТ. Величина сигнала зависит от топографии образца, наличия локальных электрических и магнитных микрополей, величины коэффициента вторичной электронной эмиссии , который в свою очередь зависит от химического состава образца в данной точке. Отражённые электроны регистрируются полупроводниковым (кремниевым) детектором. Контраст изображения обусловлен зависимостью коэффициента отражения от угла падения первичного пучка и атомного номера вещества. Разрешение изображения, получаемого «в отражённых электронах», ниже, чем получаемого с помощью вторичных электронов (иногда на порядок величины). Из-за прямолинейности полёта электронов к коллектору информация об отдельных участках, от которых нет прямого пути к коллектору, теряется (возникают тени). Характеристическое рентгеновское излучение выделяется или рентгеновским кристаллическим спектрометром или энергодисперсным датчиком — полупроводниковым детектором (обычно из чистого кремния, легированного литием). В первом случае рентгеновские кванты после отражения кристаллом спектрометра регистрируются газовым пропорциональным счётчиком , а во втором — сигнал, снимаемый с полупроводникового детектора, усиливается малошумящим усилителем (который для снижения шума охлаждается жидким азотом) и последующей системой усиления. Сигнал от кристаллического спектрометра модулирует пучок ЭЛТ, и на экране возникает картина распределения того или иного химического элемента по поверхности объекта. На РЭМ производят также локальный рентгеновский количественный анализ. Энергодисперсный детектор регистрирует все элементы от Na до U при высокой чувствительности. Кристаллический спектрометр с помощью набора кристаллов с различными межплоскостными расстояниями (см. Брэгга — Вульфа условие ) перекрывает диапазон от Be до U. Существенный недостаток РЭМ — большая длительность процесса «снятия» информации при исследовании объектов. Сравнительно высокую PC можно получить, используя электронный зонд достаточно малого диаметра. Но при этом уменьшается сила тока зонда, вследствие чего резко возрастает влияние дробового эффекта , снижающего отношение полезного сигнала к шуму. Чтобы отношение «сигнал/шум» не падало ниже заданного уровня, необходимо замедлить скорость сканирования для накопления в каждой точке объекта достаточно большого числа первичных электронов (и соответствующего количества вторичных). В результате высокая PC реализуется лишь при малых скоростях развёртки. Иногда один кадр формируется в течение 10—15 мин.

  РЭМ с автоэмиссионной пушкой обладают высокой для РЭМ PC (до 30 Å). В автоэмиссионной пушке (как и в электронном проекторе ) используется катод в форме острия, у вершины которого возникает сильное электрическое поле, вырывающее электроны из катода (см. Туннельная эмиссия ). Электронная яркость пушки с автоэмиссионным катодом в 10³ —10₄ раз выше, чем пушки с накалённым катодом. Соответственно увеличивается ток электронного зонда. Поэтому в РЭМ с автоэмиссионной пушкой осуществляют быстрые развёртки, а диаметр зонда уменьшают для повышения PC. Однако автоэмиссионный катод работает устойчиво лишь при сверхвысоком вакууме (10^—9 —10^—11 мм рт. ст. ), и это усложняет конструкцию таких РЭМ и работу на них.

  Просвечивающие растровые Э. м. (ПРЭМ) обладают столь же высокой PC, как и ПЭМ. В этих приборах применяются автоэмиссионные пушки, обеспечивающие достаточно большой ток в зонде диаметром до 2—3 Å. На рис. 6 приведено схематическое изображение ПРЭМ. Две магнитные линзы уменьшают диаметр зонда. Ниже объекта расположены детекторы — центральный и кольцевой. На первый попадают нерассеянные электроны, и после преобразования и усиления соответствующих сигналов на экране ЭЛТ появляется т. н. светлопольное изображение. На кольцевом детекторе собираются рассеянные электроны, создающие т. н. темнопольное изображение. В ПРЭМ можно исследовать более толстые объекты, чем в ПЭМ, т. к. возрастание числа неупруго рассеянных электронов с толщиной не влияет на разрешение (после объекта оптика в ПРЭМ отсутствует). С помощью анализатора энергии электроны, прошедшие сквозь объект, разделяются на упруго и неупруго рассеянные пучки. Каждый пучок попадает на свой детектор, и на ЭЛТ наблюдается соответствующее изображение, содержащее дополнительную информацию о рассеивающих свойствах объекта. Высокое разрешение в ПРЭМ достигается при медленных развёртках, т. к. в зонде диаметром всего 2—3 Å ток получается слишком малым.

  Э. м. смешанного типа. Сочетание в одном приборе принципов формирования изображения с неподвижным пучком (как в ПЭМ) и сканирования тонкого зонда по объекту позволило реализовать в таком Э. м. преимущества ПЭМ, РЭМ и ПРЭМ. В настоящее время во всех ПЭМ предусмотрена возможность наблюдения объектов в растровом режиме (с помощью конденсорных линз и объектива, создающих уменьшенное изображение источника электронов, которое сканируется по объекту отклоняющими системами). Кроме изображения, сформированного неподвижным пучком, получают растровые изображения на экранах ЭЛТ с использованием прошедших и вторичных электронов, характеристические рентгеновские спектры и т. д. Оптическая система такого ПЭМ, расположенная после объекта, даёт возможность работать в режимах, неосуществимых в других приборах. Например, можно одновременно наблюдать электронограмму на экране ЭЛТ и изображение того же объекта на экране прибора.

  Эмиссионные Э. м. создают изображение объекта в электронах, которые эмиттирует сам объект при нагревании, бомбардировке первичным пучком электронов, освещении и при наложении сильного электрического поля, вырывающего электроны из объекта. Эти приборы обычно имеют узкое целевое назначение.

Зеркальные Э. м. служат главным образом для визуализации электростатического «потенциального рельефа» и магнитных микрополей на поверхности объекта. Основным оптическим элементом прибора является электронное зеркало , причём одним из электродов служит сам объект, который находится под небольшим отрицательным потенциалом относительно катода пушки. Электронный пучок направляется в зеркало и отражается полем в непосредственной близости от поверхности объекта. Зеркало формирует на экране изображение «в отражённых пучках». Микрополя возле поверхности объекта перераспределяют электроны отражённых пучков, создавая контраст на изображении, визуализирующий эти микрополя.

  Перспективы развития Э. м. Повышение PC в изображениях непериодических объектов до 1 Å и более позволит регистрировать не только тяжёлые, но и лёгкие атомы и визуализировать органический мир на атомарном уровне. Для создания Э. м. с подобным разрешением повышают ускоряющее напряжение, разрабатывают ЭЛ с малыми аберрациями, в частности криогенные линзы, в которых используется эффект сверхпроводимости при низких температурах, работают над созданием методов исправления аберраций ЭЛ и т. д. Исследование механизма формирования частотно-контрастных характеристик изображения в Э. м. привело к разработке методов реконструкции изображения, которые осуществляются аналогично тому, как это делается в световой оптике, где подобные методы основаны на Фурье преобразованиях , а соответствующие расчёты производятся на ЭВМ.

  Лит.: Eighth international congress on electron microscopy, Canberra, 1974; Стоянов П. А., Мосеев В. В., Розоренова К. М., Ренский И. О., Электронный микроскоп предельного разрешения ЭМВ-100Л, «Изв. АН СССР. Сер. физическая», т. 34, 1970; Хокс П., Электронная оптика и электронная микроскопия, пер. с англ., М., 1974; Деркач В. П., Кияшко Г. Ф., Кухарчук М. С., Электронозондовые устройства, К., 1974; Стоянова И. Г., Анаскин И. Ф., Физические основы методов просвечивающей электронной микроскопии, М.,  1972; Oatley С. W., The scanning electron microscope, Camb., 1972; Grivet P., Electron optics, 2 ed., Oxf., 1972.

П. А. Стоянов.

Рис. 3. Сверхвысоковольтный электронный микроскоп (СВЭМ): 1 — бак, в который накачивается электроизоляционный газ (элегаз) до давления 3—5 атм; 2 — электронная пушка; 3 — ускорительная трубка; 4 — конденсаторы высоковольтного источника; 5 — блок конденсорных линз; 6 — объектив; 7, 8, 9— проекционные линзы; 10 — световой микроскоп; 11 — пульт управления.

Рис. 5. Схема регистрации информации об объекте, получаемой в РЭМ. 1 — первичный пучок электронов; 2 — детектор вторичных электронов; 3 — детектор рентгеновского излучения; 4 — детектор отражённых электронов; 5 — детектор светового излучения; 6 — детектор прошедших электронов; 7 — прибор для измерения наведённого на объекте электрического потенциала; 8 — прибор для измерения тока прошедших через объект электронов; 9 — прибор для измерения тока поглощенных в объекте электронов.

Рис. 6. Принципиальная схема просвечивающего растрового электронного микроскопа (ПРЭМ): 1 — автоэмиссионный катод; 2 —промежуточный анод; 3 — анод; 4 — отклоняющая система для юстировки пучка; 5 — диафрагма «осветителя»; 6, 8 — отклоняющие системы для развертки электронного зонда; 7 — магнитная длиннофокусная линза; 9 — апертурная диафрагма; 10 — магнитный объектив; 11 — объект; 12, 14 — отклоняющие системы; 13 — кольцевой коллектор рассеянных электронов; 15 — коллектор нерассеянных электронов (убирается при работе со спектрометром); 16 — магнитный спектрометр, в котором электронные пучки поворачиваются магнитным полем на 90°; 17 — отклоняющая система для отбора электронов с различными потерями энергии; 18 — щель спектрометра; 19 — коллектор; ВЭ — поток вторичных электронов hn — рентгеновское излучение.

Рис. 1. Электронный микроскоп просвечивающего типа (ПЭМ): 1 — электронная пушка; 2 — конденсорные линзы; 3 — объектив; 4 — проекционные линзы; 5 — световой микроскоп, дополнительно увеличивающий изображение, наблюдаемое на экране: 6 — тубус со смотровыми окнами, через которые можно наблюдать изображение; 7 — высоковольтный кабель; 8 — вакуумная система; 9 — пульт управления; 10 — стенд; 11 — высоковольтное питающее устройство; 12 — источник питания линз.

Рис. 2. Оптическая схема ПЭМ. 1 — катод v-образной формы из вольфрамовой проволоки (разогревается проходящим по нему током до 2800 К); 2 — фокусирующий цилиндр; 3 — анод; 4 — первый (короткофокусный) конденсор, создающий уменьшенное изображение источника электронов; 5 — второй (длиннофокусный) конденсор, который переносит уменьшенное изображение источника электронов на объект; 6 — объект; 7 — апертурная диафрагма; 8 — объектив; 9, 10, 11 система проекционных линз; 12 — катодолюминесцентный экран, на котором формируется конечное изображение.

Рис. 4. Растровый электронный микроскоп (РЭМ): 1 - изолятор электронной пушки; 2 - накаливаемый V-образный катод; 3 - фокусирующий электрод; 4 - анод; 5 - блок двух конденсорных линз; 6 - диафрагма; 7 - двухъярусная отклоняющая система; 8 - объектив; 9 - диафрагма;  10 - объект; 11 - детектор вторичных электронов; 12 - кристаллический спектрометр; 13 - пропорциональный счётчик; 14 - предварительный усилитель; 15 - блок усиления: 16, 17 - аппаратура для регистрации рентгеновского излучения; 18 - блок усиления; 19 - блок регулировки увеличения; 20, 21 - блоки горизонтальной и вертикальной развёрток; 22, 23 - электроннолучевые трубки.

Электро'нный парамагни'тный резона'нс (ЭПР), резонансное поглощение электромагнитной энергии в сантиметровом или миллиметровом диапазоне длин волн веществами, содержащими парамагнитные частицы. ЭПР — один из методов радиоспектроскопии . Парамагнитными частицами могут быть атомы и молекулы, как правило, с нечётным числом электронов (например, атомы азота и водорода, молекулы NO); радикалы свободные (например, CH₃ ); ионы с частично заполненными внутренними электронными оболочками (например, ноны переходных элементов); центры окраски в кристаллах; примесные атомы (например, доноры в полупроводниках); электроны проводимости в металлах и полупроводниках.

  ЭПР открыт Е. К. Завойским в 1944. Начиная с 1922 в ряде работ высказывались соображения о возможности существования ЭПР. Попытка экспериментально обнаружить ЭПР была предпринята в середине 30-х гг. нидерландским физиком К. Гортером с сотрудниками. Однако ЭПР удалось наблюдать только благодаря радиоспектроскопическим методам, разработанным Завойским. ЭПР — частный случай магнитного резонанса . Его описание в рамках классической физики состоит в следующем: во внешнем постоянном магнитном поле Н вектор магнитного момента m прецессирует вокруг направления магнитного поля Н с частотой v , определяемой соотношением

2pv = gН.                     (1)

  Здесь g — гиромагнитное отношение . Угол прецессии q (угол между векторами Н и m) при этом остаётся постоянным. Если систему поместить в магнитное поле H ₁ ^H, вращающееся вокруг Н с частотой v , то проекция вектора m на направление поля Н будет изменяться с частотой v ₁ = gH ₁ /2p. Это изменение проекции m с частотой v ₁ под действием радиочастотного поля H ₁ (рис. 1 ) имеет резонансный характер и обусловливает ЭПР. При исследовании ЭПР обычно используют линейно поляризованное переменное магнитное поле, которое можно представить в виде суммы двух полей, вращающихся в противоположные стороны с частотой v . Одна из компонент, совпадающая по направлению вращения с прецессией, вызывает изменение проекции магнитного момента m на Н.

  Приведённое классическое рассмотрение удобно для анализа релаксационных процессов (см. ниже). Для описания же спектров ЭПР необходим квантовый подход. Поглощение электромагнитной энергии происходит в том случае, когда квант электромагнитной энергии hv (h — Планка постоянная ) равен разности энергий DE между магнитными (зеемановскими) подуровнями, образующимися в результате расщепления уровней энергии парамагнитной частицы в постоянном магнитном поле Н (см. Зеемана эффект ).

  Если магнитный момент парамагнитной частицы обусловлен только спином электрона S = ¹ /₂ , то m = g_s bM_s , где g_s = 2,0023 — фактор спектроскопического расщепления для свободного электрона, b — магнетон Бора, a M_s — магнитное квантовое число , принимающее значения ± ¹ /₂ . Во внешнем статическом магнитном поле Н эти электроны парамагнитных частиц разбиваются на 2 группы с энергиями — g_s bH/ 2 и + g_s bH/ 2. Между этими группами уровней возможны квантовые переходы, которые возбуждаются полем H ₁ ^H . Условие резонанса записывается в виде:

. (2)

  Это условие эквивалентно условию резонанса (1), т. к. g = 2pg_s b/h. Распределение электронов между двумя уровнями энергии описывается формулой Больцмана:

                (3)

  где N ₁ и N ₂ — числа электронов, находящихся на верхнем и нижнем уровнях, Т— температура, k — Больцмана постоянная . Под действием электромагнитного поля h ₁ происходит переход электронов с одного уровня на другой, сопровождающийся изменением направления спина.

  При переходе с нижнего уровня на верхний электромагнитная энергия поглощается, а при обратном переходе излучается. Вероятность этих процессов одинакова, но т. к. в условиях равновесия населённость нижнего уровня больше, чем верхнего, происходит поглощение энергии (рис. 2 ). Если каким-либо искусственным образом создать инверсию населённостей , то под действием электромагнитного поля система будет излучать энергию. Этот принцип положен в основу работы парамагнитных квантовых усилителей .

  Обычно парамагнетизм частиц обусловлен суммарным вкладом орбитального и спинового моментов нескольких электронов; к тому же в кристаллах на эти электроны действуют сильные электрические поля окружающих ионов (лигандов). Поэтому описание строения спектров ЭПР в этом случае — сложная задача. Для расчёта спектров используют полуэмпирический метод, предложенный А. Абрахамом (Франция) и Х. М. Л. Прайсом (США) в 1951, называемый методом спинового гамильтониана. При ЭПР происходят переходы между близколежащими уровнями. Расчёт уровней энергии в магнитном поле упрощается, если ввести эффективный спин S , абсолютная величина которого определяется числом n близколежащих уровней: n =2S + 1. Энергии вычисляют в предположении, что магнитный момент частицы обусловлен величиной S . Тогда энергия уровня E =g bMsH, где M_s принимает (2S + 1) значений: S, (S — 1),...... — (S — 1), — S . Величина g -фактора может существенно отличаться от величины g -фактора свободного электрона g_s . Между уровнями, отличающимися по Ms на величину DM_s = ± 1, возможны дипольные переходы, и условия резонанса по-прежнему будут описываться формулой (2) с g_s = g. Если S > ¹ /₂ , то уровни энергии с разными |M_s | могут расщепиться при Н = 0, и в спектре ЭПР появляется несколько линий поглощения (тонкая структура спектра ЭПР, рис. 3 , а).

  Взаимодействие электронов с магнитным моментом ядра парамагнитного атома приводит к появлению в спектре ЭПР сверхтонкой структуры. Если спин ядра I , то количество сверхтонких компонент равно 2I + 1, что соответствует условию перехода DM_I = 0, где M_I — ядерное магнитное квантовое число (рис. 3 , б). Взаимодействие электронов парамагнитной частицы с магнитными моментами ядер окружающих ионов также расщепляет линию ЭПР (суперсверхтонкая структура, рис. 4 ) Изучение сверхтонкого и суперсверхтонкого взаимодействия даёт возможность определить места нахождения неспаренных электронов.

  Парамагнитная релаксация. Ширина линий. Релаксационные процессы, восстанавливающие равновесие в системе электронных спинов, нарушенное в результате поглощения электромагнитной энергии, характеризуются временами релаксации T ₁ и T ₂ . Ширина линий поглощения Dv связана с временами релаксации соотношением:

Dn = (1/ T ₁ ) + (1/ T ₂ ). (4)

  В классическом рассмотрении времена T ₁ и T ₂ называются продольным и поперечным временами релаксации, т. к. они определяют время восстановления равновесного положения продольной и поперечной компонент вектора намагниченности . Т. к. восстановление равновесной величины поперечной компоненты намагниченности происходит благодаря взаимодействию между магнитными моментами парамагнитных частиц (спин-спиновое взаимодействие ), то T ₁ называется также временем спин-спиновой релаксации. Восстановление продольной компоненты обусловлено взаимодействием магнитных моментов парамагнитных частиц с колебаниями кристаллической решётки (спин-решёточное взаимодействие). Поэтому время T ₁ называется также временем спин-решёточной релаксации. Оно характеризует скорость восстановления равновесия между спиновой системой и колебаниями решетки.

  Спин-спиновое взаимодействие состоит из двух составляющих: диполь-дипольного и обменного взаимодействий . Локальное поле, действующее на парамагнитную частицу, складывается из внешнего поля Н и поля Н _Д , создаваемого диполями (магнитными моментами) соседних парамагнитных частиц. Поле Н _Д изменяется от точки к точке, т. к. изменяется набор соседних парамагнитных частиц и направление их магнитных моментов, что приводит к уширению линии ЭПР. Обменное взаимодействие, наоборот, стремится упорядочить направления спинов и, следовательно, уменьшает «хаотичность» ориентаций магнитных моментов парамагнитных частиц. Поэтому оно приводит к «обменному сужению» линии ЭПР.

  Движения ядер парамагнитных центров создают флуктуации электрического поля, влияющие на орбитальное движение электронов, что, в свою очередь, приводит к появлению флуктуаций локального магнитного поля, а следовательно, и к уширению линий ЭПР. Величина спин-решёточного взаимодействия уменьшается при понижении температуры, т. к. уменьшается амплитуда тепловых колебаний решётки ядер. Величина спин-спинового взаимодействия от температуры практически не зависит. Поэтому для ионов переходных металлов с большим вкладом орбитального момента линию ЭПР удаётся наблюдать только при низких температурах. Спектры ЭПР наблюдают при достаточно малой мощности переменного электромагнитного поля (10^-2 —10^-3 вт ), когда установившееся состояние мало отличается от равновесного. Если мощность велика и релаксационные процессы не в состоянии восстановить равновесное распределение, то населённости уровней выравниваются и наступает насыщение, обнаруживаемое по уменьшению поглощения (см. Квантовая электроника ). Эффект насыщения уровней используется для измерения времён парамагнитной релаксации.

  Экспериментальные методы. ЭПР наблюдается в диапазоне СВЧ. Интенсивность поглощения энергии увеличивается с ростом частоты, т. к. в соответствии с (3) при этом увеличивается различие в населённости уровней. Достаточно высокая чувствительность метода достигается на частоте v = 9000 Мгц. Это соответствует Н = 3200 э (величина магнитного поля, легко получаемая в лабораторных условиях). Использование мощных электромагнитов и сверхпроводящих соленоидов позволяет работать на частотах вплоть до n= 150000 Мгц (длина волны l = 2 мм ).

  Для измерения поглощения используют радиоспектрометры (спектрометры ЭПР), в которых при постоянной частоте и медленном изменении внешнего магнитного поля регистрируется изменение поглощаемой в образце мощности. В спектрометрах ЭПР прямого усиления высокочастотные колебания от клистрона по волноводному тракту подаются в объёмный резонатор (полость размером ~ l), помещенный между полюсами электромагнита. Прошедшие через резонатор или отражённые от него электромагнитные волны попадают на кристаллический детектор. Изменение поглощаемой в образце мощности регистрируется по изменению тока детектора. Для повышения чувствительности спектрометра внешнее магнитное поле модулируют с частотой 30 гц — 1 Мгц. При наличии в образце поглощения прошедшие или отражённые от резонатора СВЧ-волны также оказываются промодулированными. Промодулированный сигнал усиливается, детектируется и подаётся на регистрирующее устройство (осциллограф или самописец). При этом записываемый сигнал имеет форму производной от кривой поглощения (рис. 4 ). Чувствительность спектрометра ЭПР определяется уровнем тепловых шумов усилителя. В супергетеродинных спектрометрах на детектор подаётся мощность от дополнительного клистрона. Частота колебаний, генерируемых этим клистроном, отличается от частоты сигнального клистрона. Сигнал с детектора усиливается на разностной частоте 30—100 Мгц.

  Применение метода ЭПР. Наиболее хорошо изучены спектры ЭПР ионов переходных металлов. Для того чтобы устранить уширение линии, обусловленное дипольным взаимодействием с соседними парамагнитными ионами, измерения проводят на монокристаллах, являющихся диамагнитными диэлектриками, куда в качестве примесей (0,001%—0,1%) вводят парамагнитные ионы. Влияние окружающих ионов на парамагнитный ион рассматривают как действие точечных электрических зарядов. ЭПР наблюдают на заселённых нижних энергетических уровнях парамагнитного иона, получающихся в результате расщепления основного уровня электрическим полем окружающих зарядов (см. Кристаллическое поле ). В случае ионов редкоземельных элементов кристаллическое поле оказывается слабым по сравнению с взаимодействием электронов иона, т. к. парамагнетизм этих ионов обусловлен глубоко лежащими 4 f -электронами. Момент количества движения иона определяется суммой орбитального и спинового моментов основного уровня. В кристаллическом поле уровни с разной абсолютной величиной проекции полного магнитного момента не эквивалентны по энергии. Для ионов группы Fe, парамагнетизм которых обусловлен 3 d-электронами, кристаллическое поле оказывается сильнее спин-орбитального взаимодействия, определяющего энергетический спектр свободного иона. В результате максимальная величина проекции орбитального момента либо уменьшается, либо становится равной нулю. Принято говорить, что происходит частичное или полное «замораживание» орбитального момента.

  Симметрия кристаллического поля определяет симметрию g -фактора, а напряжённость кристаллического поля определяет его величину. Поэтому изучение g -фактора парамагнитных ионов позволяет исследовать кристаллические поля. По спектрам ЭПР можно определить также заряд парамагнитного иона, симметрию окружающих его ионов, что в сочетании с данными рентгеновского структурного анализа даёт возможность определить расположение парамагнитного иона в кристаллической решётке. Знание энергетических уровней парамагнитного иона позволяет сравнивать результаты ЭПР с данными оптических спектров и вычислять магнитные восприимчивости парамагнетиков.

  Метод ЭПР широко применяется в химии. В процессе химических реакций или под действием ионизирующих излучений могут образовываться молекулы, у которых хотя бы один электрон не спарен (незаполненная химическая связь). Эти молекулы, называются свободными радикалами, относительно устойчивы и обладают повышенной химической активностью. Их роль в кинетике химических реакций велика, а метод ЭПР — один из важнейших методов их исследования; g -фактор свободных радикалов обычно близок к значению g _S , а ширина линии мала. Из-за этих качеств один из наиболее устойчивых свободных радикалов (a-дифинил-b -пикрилгидразил), у которого g = 2,0036, используется как стандарт при измерениях ЭПР.

  Изучение локализованных неспаренных электронов исключительно важно для исследования механизмов повреждения биологической ткани, образования промежуточных молекулярных форм в ферментативном или другом катализе . Поэтому метод ЭПР интенсивно используется в биологии, где с его помощью изучаются ферменты, свободные радикалы в биологических системах и металлоорганические соединения .

  В кристаллах делокализованные электроны и дырки могут захватываться дефектами и примесями, практически неизбежными в кристаллической решётке. Очень часто эти центры определяют окраску кристаллов (см. Центры окраски ). Метод ЭПР позволяет по расположению неспаренных электронов определить природу и локализацию центров окраски. В полупроводниках удаётся наблюдать ЭПР, вызываемый электронами, связанными на донорах.

  В металлах и полупроводниках наряду с циклотронным резонансом , обусловленным изменением орбитального движения электронов проводимости под действием переменного электрического поля СВЧ, возможен ЭПР, связанный с изменением ориентации спинов электронов проводимости. Наблюдение ЭПР на электронах проводимости затруднительно, т. к.: 1) доля неспаренных электронов проводимости мала (~kT/E_F , где E_F — Ферми энергия); 2) из-за скин-эффекта глубина проникновения электромагнитного поля в диапазоне СВЧ чрезвычайно мала (~ 10^-3 —10^-6 см ); 3) форма линии поглощения сильно искажена из-за скин-эффекта и диффузии электронов.

  ЭПР наблюдается в растворах и стеклах, содержащих ионы переходных металлов. Это позволяет судить о заряде парамагнитных ионов, строении сольватных оболочек и т. п. Спектр ЭПР в газах (O₂ , NO, NO₂ ) сложнее, что связано со спино-орбитальным взаимодействием, вращательным движением молекул и влиянием ядерного спина.

  Лит.: Альтшулер С. А., Козырев Б. М., Электронный парамагнитный резонанс соединений элементов промежуточных групп, 2 изд., М., 1972; Абрагам А., Блини Б., Электронный парамагнитный резонанс переходных ионов, пер. с англ., т. 1—2, М., 1972—73; Пейк Д. Э., Парамагнитный резонанс, пер. с англ., М., 1965; Бальхаузен К., Введение в теорию поля лигандов, пер. с англ., М., 1964; Эткинс П., Саймоне М., Спектры ЭПР и строение неорганических радикалов, пер. с англ., М., 1970; Инграм Д., Электронный парамагнитный резонанс в свободных радикалах, пер. с англ., М., 1961; Ингрэм Д., Электронный парамагнитный резонанс в биологии, пер. с англ., М., 1972; Людвиг Дж., Вудбери Г., Электронный спиновой резонанс в полупроводниках, пер. с англ., М., 1964.

  В. Ф. Мещеряков.

Рис. 1. Изменение угла q прецессии магнитного момента m с частотой n1 = gH₁ /2p в системе координат охуz , вращающейся вместе с полем H₁ вокруг направления Н с частотой n = gH₁ /2p.

Рис. 3. а — тонкая структура спектра ЭПР. Для случая S = 1 наблюдаются две линии поглощения в результате расщепления уровней при Н = 0; б — сверхтонкая структура спектра ЭПР.

Рис. 2. При hv = g?H происходит резонансное поглощение энергии переменного электромагнитного поля.

Рис. 4. Спектр ЭПР иона Mn2+ в кристалле метасиликата. Видны 5 групп линий тонкой структуры, соответствующих спину иона Mn2+ S = 5/2. Каждая группа состоит из 6 линий сверхтонкой структуры, обусловленной взаимодействием с ядерным спином I = 5/2.

Электро'нный прое'ктор, автоэлектронный микроскоп, безлинзовый электроннооптический прибор для получения увеличенного в 10⁵ —10⁶ раз изображения поверхности твёрдого тела. Э. п. был изобретён в 1936 немецким физиком Э. Мюллером. Основные части Э. п.: катод в виде острия с радиусом кривизны кончика ~10^-7 —10^-8 м; стеклянная сферическая или конусообразная колба, дно которой покрыто слоем люминофора; и анод в виде проводящего слоя на стенках колбы или проволочного кольца, окружающего катод. При прогреве острия его кончик становится монокристаллическим и приобретает округлённую форму. Колба вакуумируется (остаточное давление ~10^-9 —10^-11 мм рт. ст. ). Когда на анод подают положительное напряжение в несколько тыс. вольт относительно расположенного в центре колбы катода-острия, напряжённость электрического поля в непосредственной близости от кончика острия достигает 10^-7 —10^-8 в/см. Это обеспечивает интенсивную автоэлектронную эмиссию (см. Туннельная эмиссия ) с кончика катода. Электроны, ускоряясь в радиальных (относительно кончика) направлениях, бомбардируя экран и вызывая свечение люминофора, создают на экране увеличенное изображение поверхности катода, отражающее симметрию кристаллической структуры острия (см. рис. ). Увеличение в Э. п. равно отношению R/ br, где R — расстояние катод — экран, r — радиус кривизны острия, b — фактор, характеризующий отклонение формы эквипотенциальных поверхностей электрического поля от сферической. Разрешающую способность Э. п. ограничивают наличие тангенциальных составляющих скоростей автоэлектронов у кончика острия и (в меньшей степени) явление дифракции электронов. Предел разрешения Э. п. составляет (2—3)×10^-7 см.

  Э. п. применяется для изучения автоэлектронной эмиссии металлов и полупроводников, определения работы выхода с разных граней монокристалла и пр. Для наблюдения фазовых переходов , изучения адсорбции атомов различных веществ на металлической или полупроводниковой поверхности и т. д. Э. п. используют весьма ограниченно, т. к. намного большие возможности в этих отношениях даёт применение ионного проектора.

Рис. 2a. Изображения поверхности вольфрамового острия радиусом 950 Å при увеличении в 10⁶ раз в электронном проекторе (а). На изображении можно видеть только структуру кристаллических плоскостей.

Рис. 2б. Изображения поверхности вольфрамового острия радиусом 950 Å при увеличении в 10⁶ раз в гелиевом ионном проекторе (б) при температуре 22 К. С помощью ионного проектора за счёт разрешения отдельных атомов (светлые точки на кольцах) можно различить бисерно-цепочечную структуру ступеней кристалической решётки.

Электро'нный проже'ктор, см. в ст. Электронная пушка .

Электро'нный телеско'п, редко применяемое в астрономии название телескопа, в котором приёмником радиации служит прибор фотоэлектронного изображения, например электроннооптический преобразователь .

Электро'нный умно'жи'тель (ЭУ), электронное устройство для усиления потока электронов на основе вторичной электронной эмиссии . ЭУ либо входит в состав некоторых электровакуумных приборов (фотоэлектронных умножителей , электроннооптических преобразователей , ряда передающих телевизионных трубок— диссекторов , суперортиконов и др., а также приёмно-усилительных ламп) либо используется как самостоятельный прибор — приёмник электромагнитного излучения (в диапазоне длин волн l 0,1— 150 нм ) или частиц (электронов с энергиями до нескольких десятков кэв, ионов или нейтральных частиц с энергиями до нескольких Мэв ). Такие приёмники, обычно выполняемые с незащищенным (открытым) входным окном, называются ЭУ открытого типа. Их используют в установках, работающих в условиях естественного вакуума (при космических исследованиях), и в высоковакуумных измерит. устройствах (сканирующих электронных микроскопах , манометрах , масс-спектрометрах ).

  Различают ЭУ следующих основных типов: умножительные системы на дискретных электродах — динодах: канальные ЭУ (КЭУ) на непрерывных динодах с распределённым сопротивлением; системы из множества параллельных КЭУ, выполненные на основе т. н. микроканальных плат (МКП). В 60-х гг. 20 в. разработаны вакуумно-полупроводниковые («гибридные») ЭУ, в которых используется эффект размножения электронов в электронно-дырочных переходах при бомбардировке полупроводниковых кристаллов, содержащих такие переходы, электронами с энергиями, достаточными для образования в кристалле парных зарядов электрон — дырка.

  В ЭУ на дискретных. динодах (см. рис. ) электроны, ускоренные и сфокусированные электростатическим (иногда магнитостатическим) полем, ударяются о поверхность динодов, вызывая вторичную электронную эмиссию (коэффициент вторичной эмиссии s » 3—30). КЭУ (см. рис. ) представляют собой трубку (канал) из стекла с высоким содержанием свинца либо из керамики — прямую или изогнутую. К трубке прикладывают напряжение в несколько кв, в результате в её полости возникает электростатическое поле. Под действием этого поля попавшие в канал электроны ускоряются и, соударяясь со стенками, вызывают вторичную электронную эмиссию (s » 2). Число актов размножения вторичных электронов и общий коэффициент усиления КЭУ зависят от напряжения, длины трубки, её внутреннего диаметра (например, при длине трубки 20—75 мм, внутреннем диаметре 0,5—1,5 мм коэффициент усиления достигает 10⁵ у прямых КЭУ и 10⁷ у изогнутых). ЭУ на МКП представляет собой стеклянную пластину, пронизанную множеством (10⁴ — 10⁶ ) параллельных отверстий (каналов) диаметром 10—150 мкм, образующих сотовую структуру; коэффициент усиления 10⁴ — 10⁶ .

  Одно из специфических требований, предъявляемых к ЭУ с открытым входом, — способность сохранять рабочие параметры при соприкосновении его эмитирующих поверхностей с воздухом. Этому способствуют защитные свойства тонкой (2,5—5 нм ) окисной эмиссионной плёнки (BeO, Al₂ O₃ ). Катод ЭУ с открытым входом (располагается во входной части) — обычно сплавной (CuBe, AgMgO). Эффективность катода оценивают числом эмиттируемых им электронов в расчёте на 100 квантов падающего электромагнитного излучения (квантовая эффективность) либо в расчёте на 1 бомбардирующую частицу (коэффициент вырывания). Квантовая эффективность для излучения с l = 70 нм составляет около 20 (спадая до 0,1 при l = 200 нм ), для мягкого рентгеновского излучения — примерно 1—5. Коэффициент вырывания, например для катодов на основе AgMgO, растет с увеличением энергии ионов в диапазоне 2—10 кэв приблизительно от 1 до 5; при дальнейшем росте энергии наступает насыщение.

  Лит.: Тютиков А. М., Электронные умножители открытого типа, «Успехи физических наук», 1970, т. 100, в. 3; Берковский А. Г., Гаванин В. А., 3айдель И. Н., Вакуумные фотоэлектронные приборы, М., 1976.

  В. А. Гаванин.

Размножение электронов в канальном электронном умножителе: знаками + и - обозначены полярности приложенного к каналу напряжения; стрелками показаны траектории электронов.

Структурные схемы фотоэлектронных умножителей (ФЭУ) с линейными динодными системами: а — с корытообразными динодами; б — с жалюзийными динодами; Ф — световой поток; К — фотокатод; В — фокусирующие электроды катодной (входной) камеры; Э — диноды; А — анод; штрихпунктирными линиями изображены траектории электронов.

Электро'нных вычисли'тельных маши'н еди'ная систе'ма (ЕС ЭВМ), комплекс стационарных цифровых вычислительных машин третьего поколения (на интегральных микросхемах) с широким диапазоном производительности (от десятков тысяч до нескольких млн. операций в 1 сек ). Разработка и серийное производство ЕС ЭВМ осуществлены совместно специалистами НРБ, ВНР, ГДР, ПНР, СССР и ЧССР.

  Для ЕС ЭВМ характерны программная совместимость (возможность выполнения программы, составленной для одной модели ЕС ЭВМ, на др. моделях системы), расширенная номенклатура периферийных устройств и развитая система. Программная совместимость достигается единством принципов построения всех ЭВМ, общей системой кодирования данных и единым составом инструкций; это позволяет иметь общую операционную систему и составлять программы, не ориентированные на конкретную ЭВМ системы. Аппаратные и программные средства обеспечивают работу ЭВМ в режимах мультипрограммном, пакетной обработки, реального масштаба времени, диалоговом, с разделением времени, а также в режиме «запрос — ответ ».

  Все ЭВМ единой системы построены по модульному принципу на основе стандартной системы связей между устройствами. Такое конструктивное решение обеспечивает однородность и преемственность технических средств ЕС ЭВМ, позволяет создавать вычислительные системы различной конфигурации с изменением её в процессе эксплуатации, повышать производительность путём замены центрального процессора другим процессором из набора ЕС ЭВМ, расширять объём оперативной памяти и состав периферийных устройств.

  ЕС ЭВМ постоянно совершенствуется и развивается; в 1977—78 в стадии разработки и освоения находятся ещё 6 ЭВМ: ЕС-1015, ЕС-1025, ЕС-1035, ЕС-1045, ЕС-1055, ЕС-1065.

  Ядром каждой ЭВМ является процессор, состоящий из центрального устройства управления (ЦУУ), арифметико-логического устройства (АЛУ) и оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) (конструктивно ОЗУ может либо входить в состав процессора либо представлять собой самостоятельное устройство). Процессоры имеют систему прерываний программы и позволяют осуществлять многопрограммную работу ЭВМ, а также совместную работу периферийных устройств. Обмен данными между процессором и периферийными устройствами производится через селекторные и мультиплексные каналы. Сопряжение устройств управления с каналами обеспечивается стандартной системой связей с унифицированными конструктивными и логическими элементами и стандартизованными сигналами.

  В состав периферийного оборудования входят запоминающие устройства: на магнитных барабанах (ёмкостью 2 и 16 Мбайт), на постоянных (несменяемых) магнитных дисках (100 Мбайт), со сменными пакетами магнитных дисков (7,25 и 29 Мбайт), на магнитных лентах (20—40 Мбайт) и на магнитных картах (125 Мбайт); устройства ввода — вывода данных: на перфолентах (скорость ввода 1000 и 1500 строк в сек, вывода — 100, 150, 200 строк в сек ), на перфокартах (ввод — 500, 1000, 1500, 2000 карт в мин, вывод— 100, 250 карт в мин ); алфавитно-цифровые печатающие устройства (скорость печати 600, 900 и 1100 строк в мин ), планшетные и рулонные графопостроители; устройства непосредственной связи человека-оператора с ЭВМ (алфавитно-цифровые и графические дисплеи, электрические пишущие машины). Отдельную группу составляют устройства подготовки данных.

  Для создания вычислительных систем коллективного пользования (см. Сеть вычислительных центров ) в составе ЕС ЭВМ имеются средства телеобработки данных, в том числе аппаратура передачи данных (модемы, устройства защиты от ошибок, вызывные устройства), устройства сопряжения каналов с аппаратурой передачи данных, абонентские пункты (терминалы ), оснащенные устройствами ввода — вывода информации и её отображения. Программное обеспечение ЕС ЭВМ реализуется в виде операционных систем, которые обеспечивают эффективное функционирование ЭВМ независимо от её конфигурации и характера решаемых задач, управляют прохождением заданий, повышают производительность ЭВМ за счёт реализации различных режимов её работы (например, мультипрограммного), распределяют вычислительные ресурсы между выполняемыми программами, контролируют работу технических средств. На основе ЕС ЭВМ можно создавать многопроцессорные н многомашинные комплексы для решения разнообразных задач в области организации, управления, планирования и учёта, обработки и анализа больших массивов информации, научных, технических и инженерных расчётов и т. д.

Основные характеристики ЭВМ единой системы