РАСЧЕТНО−ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ В МЕТАЛЛИЧЕСКОМ ПРОВОДНИКЕ С ИМПУЛЬСНЫМ ТОКОМ ВОЛНОВЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ ПАКЕТОВ И ЭЛЕКТРОННЫХ ПОЛУВОЛН ДЕ БРОЙЛЯ

M. I. Baranov, S. V. Rudakov

Анотація


Описаний розрахунково-експериментальний метод для виявлення і вивчення в електропровідній макроструктурі металевого провідника з імпульсним аксіальним струмом великої щільності квантованих (з квантовим числом n=1,2,3...) макроскопічних «гарячих» шириною Δznh і «холодних» шириною Δznci подовжніх ділянок, створюючих крок шириною (Δznh+Δznci) періодично розміщених уздовж провідника квантованих подовжніх хвилевих електронних пакетів (ХЕП). Показано, що при протіканні в круглому суцільному сталевому оцинкованому дроті радіусом r0=0,8 мм і довжиною l0=320 мм аперіодичного імпульсу струму тимчасової форми tmp≈9 мс/160 мс з амплітудою його щільності δ0m≈0,37 кА/мм2 в досліджуваному дроті стохастичним шляхом від одного протікання по ньому вказаного струму до іншого виникають квантовані подовжні ХЕП, що мають один (n=1), три (n=3) і дев'ять (n=9) «гарячих» подовжніх ділянок однакової ширини Δznh. Місця розташування середин даних «гарячих» подовжніх ділянок ХЕП шириною Δznh=7 мм уздовж дроту відповідають амплітудам квантованих електронних півхвиль де Бройля, що розповсюджуються уздовж нього та характеризуються в проведених експериментах квантовим числом n=1,3,9 і квантованою довжиною півхвилі λenz/2≈l0/n, рівною 320, 107 і 34 мм відповідно. Отримані експериментальні результати відповідають розрахунковим квантовомеханічним даним стосовно вільних електронів електропровідного матеріалу дроту, що дрейфують, базуються на фундаментальному співвідношенні невизначеності Гейзенберга і встановлених закономірностях хвилевого подовжнього розподілу в структурі дроту цих електронів.

Ключові слова


металевий провідник; імпульсний струм; хвилевий електроний пакет; електронна півхвиля де Бройля; розрахунково-експериментальне дослідження електронних процесів в металі

Повний текст:

PDF ENG (English) PDF RUS (Русский)

Посилання


1. Baranov M.I. Wave distribution of free electrons in conductor with electric current of the conductivities. Russian Electrical engineering, 2005, no.7, pp. 25-33. (Rus).

2. Baranov M.I. Energy and frequency specters of the free electrons conductor with electric current conduction. Russian Electrical engineering, 2006, no.7, pp. 29-34. (Rus).

3. Baranov M.I. New physical mechanisms and approaches in the study of the formation and distribution of the electric conduction current in the conductor. Tekhnichna Elektrodynamika, 2007, no.1, pp.13-19. (Rus).

4. Baranov M.I. Quantum-mechanical approach in the calculation of those temperature heating wire electric conduction current. Tekhnichna Elektrodynamika, 2007, no.5, pp. 14-19. (Rus).

5. Baranov M.I. Characteristic radial distribution of free electrons in a cylindrical conductor with varying electric current. Tekhnichna Elektrodynamika, 2009, no.1, pp. 6-11. (Rus).

6. Baranov M.I. Quantum-wave nature of electric current in a metallic conductor and some of its electrophysical macro-phenomena. Electrical engineering & electromechanics, 2014, no.4, pp. 25-33. doi: 10.20998/2074-272X.2014.4.05.

7. Baranov M.I. Features heating thin bimetallic conductor large pulse current. Elektrichestvo, 2014, no.4, pp. 34-42. (Rus).

8. Baranov M.I. Local heating of electrical pathways of power electrical equipment under emergency conditions and overcurrents. Russian Electrical Engineering, 2014, vol.85, no.6, pp. 354-357. doi: 10.3103/s1068371214060030.

9. Baranov M.I. The main characteristics of the wave distribution of free electrons in a thin metallic conductor with a pulse current of high density. Elektrichestvo, 2015, no.10, pp. 20-32. (Rus).

10. Kuz'michev V.E. Zakony i formuly fiziki [Laws and formulas of physics]. Kiev, Naukova Dumka Publ., 1989. 864 p. (Rus).

11. Baranov M.I. Izbrannye voprosy elektrofiziki. Tom 3: Teorija i praktika elektrofizicheskih zadach [Selected topics of Electrophysics. Vol. 3: Theory and practice of electrophysics tasks]. Kharkiv, Tochka Publ., 2014. 400 p. (Rus).

12. Baranov M.I., Koliushko G.M., Kravchenko V.I., Nedzel’skii O.S., Dnyshchenko V.N. A Current Generator of the Artificial Lightning for Full-Scale Tests of Engineering Objects. Instruments and Experimental Technique, 2008, no.3, pp. 401-405. doi: 10.1134/s0020441208030123.

13. Orlov I.N. Elektrotehnicheskij spravochnik. Proizvodstvo i raspredelenie elektricheskoj energii. Tom 3, Kn. 1 [Electrical engineering handbook. Production and distribution of electric energy. Vol. 3, Book 1. Ed. I.N. Orlov]. Moscow, Energoatomizdat Publ., 1988. 880 p. (Rus).

14. Burtsev V.A., Kalinin N.V., Luchynskiy A.V. Elektricheskiy vzryv provodnikov i ego primenenie v elektrofizicheskikh ustanovkakh [Electric explosion of conductors and its application in electrophysical options]. Moscow, Energoatomisdat Publ., 1990. 288 p. (Rus).

15. Sobolev N.N. The study of electrical explosion of thin wires. Journal of experimental and theoretical physics, 1947, Vol.17, no.11, pp. 986-997. (Rus).

16. Marakhtanov M.K., Marakhtanov A.M. Periodical temperature changes along steel wire length caused by electrical current. Herald of the Bauman Moscow State Technical University. Series Mechanical Engineering, 2003, no.1, pp. 37-47. (Rus).

17. Belorussov N.I., Saakjan A.E., Jakovleva A.I. Elektricheskie kabeli, provoda i shnury. Spravochnik [Electrical cables, wires and cords. Directory]. Moscow, Energoatomizdat Publ., 1988. 536 p. (Rus).

18. Baranov M.I., Rudakov S.V. Development of new charts of capacitance-resistance defense of high-voltage capacitors of powerful capacity stores of energy from emergency currents. Electrical engineering & electromechanics, 2015, no.6, pp. 47-52. (Rus). doi: 10.20998/2074-272X.2015.6.08.

19. Baranov M.I. Strong and weak streaming free electron scattering in metallic conductor with electric conduction current. Tekhnichna Elektrodynamika, 2010, no.3, pp. 3-8. (Rus).

20. Baranov M.I. Theoretical and experimental results of research into explanation of de Broglie half-wave existence in the microstructure of an active metallic conductor. Electrical engineering & electromechanics, 2014, no.3, pp. 45-49. (Rus). doi: 10.20998/2074-272X.2014.3.09.

21. Kuhling H. Spravochnik po fizike. Per. s nem. [Dictonary on Physics. Translated from German]. Moscow, Mir Publ., 1982. 520 p. (Rus).


Пристатейна бібліографія ГОСТ


1.     Баранов М.И. Волновое распределение свободных электронов в проводнике с электрическим током проводимости // Электротехника. − 2005. − №7. − С. 25-33.
2.     Баранов М.И. Энергетический и частотный спектры свободных электронов проводника с электрическим током проводимости // Электротехника. − 2006. − №7. − С. 29-34.
3.     Баранов М.И. Новые физические подходы и механизмы при изучении процессов формирования и распределения электрического тока проводимости в проводнике // Технічна електродинаміка. − 2007. − №1. − С. 13-19.
4.     Баранов М.И. Квантовомеханический подход при расчете температуры нагрева проводника электрическим током проводимости // Технічна електродинаміка. − 2007. − №5. − С. 14-19.
5.     Баранов М.И. Волновое радиальное распределение свободных электронов в цилиндрическом проводнике с переменным электрическим током // Технічна електродинаміка. − 2009. − №1. − С. 6.-11.
6.     Баранов М.И. Квантово-волновая природа электрического тока в металлическом проводнике и ее некоторые электрофизические макропроявления // Електротехніка і електромеханіка. − 2014. − №4. − С. 25-33. doi: 10.20998/2074-272X.2014.4.05.
7.     Баранов М.И. Особенности нагрева тонкого биметаллического проводника большим импульсным током // Электричество. − 2014. − №4. − С. 34-42.
8.     Баранов М.И. Локальный нагрев токопроводов силового электроэнергетического оборудования при аварийных режимах и токовых перегрузках // Электротехника. − 2014. − №6. − С. 13-17. doi: 10.3103/s1068371214060030.
9.     Баранов М.И. Основные характеристики волнового распределения свободных электронов в тонком металлическом проводнике с импульсным током большой плотности // Электричество. − 2015. − №10. − С. 20-32.
10.  Кузьмичев В.Е. Законы и формулы физики / Отв. ред. В.К. Тартаковский. − К.: Наукова думка, 1989. − 864 с.
11.  Баранов М.И. Избранные вопросы электрофизики: Монография. Том 3: Теория и практика электрофизических задач. − Х.: Точка, 2014. − 400 с.
12.  Баранов М.И., Колиушко Г.М., Кравченко В.И., Недзельский О.С., Дныщенко В.Н. Генератор тока искусственной молнии для натурных испытаний технических объектов // Приборы и техника эксперимента. − 2008. − №3. − С. 81-85. doi: 10.1134/s0020441208030123.
13.  Электротехнический справочник. Производство и распределение электрической энергии. Том 3, Кн. 1 / Под общей ред. И.Н. Орлова и др. − М.: Энергоатомиздат, 1988. − 880 с.
14.  Бурцев В.А., Калинин Н.В., Лучинский А.В. Электрический взрыв проводников и его применение в электрофизических установках. − М.: Энергоатомиздат, 1990. − 288 с.
15.  Соболев Н.Н. Исследование электрического взрыва тонких проволочек // Журнал экспериментальной и теоретической физики. − 1947. − Том 17. − №11. − С. 986-997.
16.  Марахтанов М.К., Марахтанов А.М. Периодические изменения температуры по длине стальной проволоки, вызванные электрическим током // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия: Машиностроение. − 2003. − №1. − С. 37-47.
17.  Белоруссов Н.И., Саакян А.Е., Яковлева А.И. Электрические кабели, провода и шнуры. Справочник. − М.: Энергоатомиздат, 1988. − 536 с.
18.  Баранов М.И., Рудаков С.В. Разработка новых схем резистивной защиты высоковольтных конденсаторов мощных емкостных накопителей энергии от аварийных токов // Електротехніка і електромеханіка. − 2015. − №6. − С. 47-52. doi: 10.20998/2074-272X.2015.6.08.
19.  Баранов М.И. Слабое и сильное рассеяние дрейфующих свободных электронов в металлическом проводнике с электрическим током проводимости // Технічна електродинаміка. − 2010. − №3. − С. 3-8.
20.  Баранов М.И. Теоретические и экспериментальные исследования по обоснованию существования в микроструктуре металлического проводника с током электронных дебройлевских полуволн // Електротехніка і електромеханіка. − 2014. − №3. − С. 45-49. doi: 10.20998/2074-272X.2014.3.09.
21.  Кухлинг Х. Справочник по физике / Пер. с нем. под ред. Е.М. Лейкина. − М.: Мир, 1982. − 520 с.




DOI: https://doi.org/10.20998/2074-272X.2016.6.08

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


Copyright (c) 2016 M. I. Baranov, S. V. Rudakov


This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

ISSN 2074–272X (Print)
ІSSN 2309–3404 (Online)