Прочитайте текст. Составьте реферат.

Электрический ток проводимости

Электрические заряды, имеющиеся в различных телах, участвуют в беспорядочном тепловом движении. Для того, чтобы получить односторонний перенос электрических зарядов, необходимо приложить к этим зарядам силы; в частности, если тела, содержащие свободные заряды, поместить в электрическое поле, то на положительные заряды будут действовать силы, направленные вдоль вектора Е, на отрицательные — против Е. Вследствие этого на тепловое движение зарядов накладывается некоторое направленное перемещение положительных зарядов в одном и отрицательных — в обратном направлении. Однако при описании движения электрических зарядов обычно отвлекаются от их беспорядочного теплового движения и интересуются только результирующим переносом этих зарядов в том или ином направлении.

Электрическим током называется упорядоченное перемещение электрических зарядов одного знака в каком-нибудь направлении. Движение положительных и отрицательных зарядов в противоположных направлениях есть электрический ток одного и того же направления. Условились, что направление тока совпадает с направлением движения положительных зарядов и противоположно направлению движения отрицательных зарядов.

Основным признаком электрического тока является магнитное поле, существующее вокруг движущихся зарядов. Кроме того, при прохождении электрического тока через вещество наблюдаются тепловые, оптические и химические явления, в которых имеет место превращение электрической энергии в другие виды энергии.

Электрические токи, вызванные в телах электрическими полями, называются токами проводимости. Например, в металлических проводниках электрический ток представляет собой упорядоченное перемещение свободных электронов, вызванное действующим внутри проводника электрическим полем. Положительные ионы металла прочно связаны между собой в кристаллической решетке и в переносе зарядов не участвуют. Вследствие этого электрический ток через металлы не сопровождается какими-нибудь изменениями их вещества. Упорядоченное движение электронов в металлических проводниках можно получить и без электрического поля, механическим путем, если быстро затормозить движущееся металлическое тело. Свободные электроны некоторое время перемещаются по инерции по направлению движения и создают кратковременный электрический ток.

В некоторых твердых телах — полупроводниках, в стекле и т. д. электрический ток может быть образован также и упорядоченным движением ионов. С повышением температуры эта ионная проводимость твердых тел возрастает. Так, например, стекло, нагретое до размягчения, обладает хорошей проводимостью. Наблюдается также и смешанная проводимость, создаваемая движением электронов и ионов.

В жидких проводниках (электролитах) электрический ток обусловлен движением положительных и отрицательных ионов в противоположных направлениях. При отсутствии электрического поля эти ионы совершают беспорядочное тепловое движение. При наличии поля электрические силы добавляют к тепловым скоростям ионов некоторые скорости вдоль поля, вследствие чего положительные ионы постепенно перемещаются к катоду, а отрицательные — к аноду.

Кратковременные электрические токи наблюдаются и в диэлектриках. При введении их в электрическое поле происходит поляризация (поворот элементарных электрических диполей); положительные заряды смещаются в одном, отрицательные — в противоположном направлении. Следовательно, пока происходит поляризация диэлектриков, в них имеется упорядоченное движение зарядов, соответствующее некоторому электрическому току. Такие токи называются токами поляризации. Они прекращаются, когда заканчивается поляризация диэлектрика. Если удалить электрическое поле, вызвавшее поляризацию, то под действием хаотического теплового движения элементарные электрические диполи теряют свою преимущественную ориентировку. Эта деполяризация диэлектрика сопровождается также упорядоченным «возвращением» положительных и отрицательных зарядов к исходным беспорядочным ориентировкам, что соответствует току поляризации противоположного направления.

Электрические токи могут быть получены при движении зарядов вместе с какими-нибудь телами, на которых они находятся. Например, движущиеся заряженные проводники или изоляторы создают вокруг себя магнитное поле и эквивалентны некоторому электрическому току. Такие токи называются конвекционными.

Прочитайте текст. Составьте реферат.

Электрический ток в газах

Допустим, что изучаемый газ заключен в сосуд С с двумя электродами, к которым прикладывается разность потенциалов О. Электрическое поле Е между электродами можно изменять, перемещая движок Э потенциометра П, замыкающего батарею Б (рис. 8). Если в газе нет свободных зарядов (положительных или отрицательных ионов или электронов), то в цепи гальванометра тока не будет. Заметим, что в газах всегда будет находиться некоторое как газ ионизируется как при неизбежных тепловых

столкновениях молекул, так и под действием различных излучений, в частности от радиоактивных веществ. Однако одновременно с процессом ионизации, т. е. разделения нейтральных молекул на разряженные ионы, в газе происходит и обратный процесс молизации, или рекомбинации, т. е. соединения ионов в нейтральные молекулы. В равновесном состоянии газов оба эти процесса уравновешиваются: число ежесекундно ионизирующихся молекул равно числу нейтральных молекул, вновь образовавшихся из ионов за то же время.

Если на газ внешнего ионизирующего воздействия не оказывается, то естественная концентрация ионов в нем будет очень малой, и ток через газ практически не обнаруживается. Вызвать заметный электрический ток в газе (так называемый газовый разряд), можно, если: 1) при помощи постороннего воздействия (ионизатора) непрерывно разбивать нейтральные молекулы газа на ионы и тем самым увеличивать концентрацию свободных зарядов в газе. Это можно сделать, подвергая газ интенсивному облучению потоком быстрых частиц, ультрафиолетовыми, рентгеновскими лучами, лучами радиоактивных веществ, а также повышая температуру газа, чтобы увеличить интенсивность ионизации при тепловых столкновениях. В этом случае вместе с прекращением действия внешнего ионизатора прекращается и ток через газы. Такая проводимость газа называется несамостоятельной; 2) приложить настолько большую разность потенциалов, чтобы имеющиеся в газе ионы, разгоняясь в электрическом поле, приобретали энергии, достаточные для ионизации нейтральных молекул при столкновениях с ними. В этом случае каждый ион при одном столкновении вызывает появление двух или нескольких ионов. Эти ионы в свою очередь разгоняют в поле и разбивают нейтральные молекулы на ионы. Таким образом, число ионов в газе быстро растет, и газ приобретает заметную проводимость; такая проводимость называется самостоятельной.

Следует различать два вида столкновений между частицами, в частности между ионами, электронами и нейтральными молекулами. При одних столкновениях частицы не испытывают никаких внутренних изменений, а только обмениваются кинетическими энергиями движения. Такие столкновения называются упругими; сумма кинетических энергий частиц до и после удара остается постоянной.

При других — неупругих — столкновениях атомы и молекулы испытывают изменения в своем строении; происходит переход кинетической энергии соударяющихся частиц в потенциальную энергию взаимодействия составных частей этих атомов и молекул — ядер и вращающихся вокруг них электронов. Такой процесс называется возбуждением атомов или молекул; при обратном переходе в нормальное состояние поглощенная энергия возвращается в виде энергии излучения. Наконец, при неупругих столкновениях возможно также изменение состава атомов и молекул; в частности нейтральная молекула может быть разбита на два иона или от атома может быть оторван электрон и т. д. Ионизация газов при соударениях является результатом неупругих столкновений.

Для проводимости газов при некоторых условиях (в частности при малых давлениях газа в сосуде) заметное значение имеет выбивание электронов с поверхности катода при падении на него положительных ионов. Каждый такой ион может освободить из катода несколько электронов в зависимости от энергии, приобретенной им в электрическом поле, а также — от работы выхода электрона из вещества катода. Освобожденные из катода электроны, подхваченные электрическим полем, могут на пути к аноду вызвать ионизацию газа; кроме этого, этот упорядоченный поток электронов составляет некоторую (иногда значительную) долю всего тока, протекающего через газ.

Автодорожные тоннели

Объектом пожара в автодорожном тоннеле с первую очередь являются сами транспортные средства: мотоциклы, легковые автомобили, грузовые автомобили, автоцистерны, автобусы. В результате аварии возможны утечки и разливы на большую площадь горючих жидкостей.

Вероятность возникновения пожара транспортного средства в тоннеле примерно та же, что и на открытой дороге. При этом отмечается, что аварии являются первопричиной пожара в 5-10 % всех случаев.

В одном из японских тоннелей в результате столкновения легковых автомобилей произошѐ л пожар, распространившийся на другие транспортне средства. Пожар длился 3 дня, сопровождаясь взрывами бензобаков, разрушением бетонной отделки тоннеля, густым дымом и высокой температурой. Система обнаружения и система тушения не смогли приостановить развитие пожара.

Для автодорожных тоннелей характерны все основные «тоннельные» особенности развития пожара. По масштабам и последствиям пожары в автодорожных тоннелях схожи с соответствующими авариями в железнодорожных тоннелях.

Заслуживает внимания опыт противопожарной защиты автодорожных тоннелей в Швейцарии. Для целей пожаротушения при тоннелях предусматриваются специальные резервуары большой ѐ мкости с насосными установками, водопроводные магистрали с гидрантами по длине тоннеля, 6-килограммовые порошковые огнетушители в аварийных ящиках, устанавливаемых через 150 м, телевизионные камеры на порталах и внутри тоннеля через 250-300 м, системы контроля параметров воздуха, пожарной сигнализации и аварийного освещения. Для отвода разлившихся горючих жидкостей предусматриваются специальные желоба.

Целесообразна защита транспортных тоннелей системами автоматического обнаружения пожара. Наилучшим типом пожарного извещателя для автодорожных тоннелей считается тепловой, реагирующий на определѐ нную скорость изменения температуры во времени.

Системы автоматического обнаружения в транспортных тоннелях могут быть также сблокированы с исполнительными системами, служащими для перекрытия дальнейших движений в тоннеле (управление светофорами), включения соответствующего аварийного вентиляционного режима.

Сложность профилактики и тушения пожаров в автодорожных тоннелях принимается во внимание всеми специалистами пожарной охраны. Эта проблема требует от специалистов организации противопожарной защиты автодорожных тоннелей на самом высоком 17 уровне, причѐ м защита эта должна осуществляться комплексно на стадиях их проектирования и эксплуатации.

А. Н. Минеев, слушатель ФПНПК

Академии ГПС МЧС России.

Текст 2

⇐ Предыдущая 16 17 18 19 202122 23 24 25 Следующая ⇒