История электротехники

С начала 60-х годов явление сверхпроводимости, открытое в 1911 г. Г. Камерлинг-Оннесом, нашло техническое применение в области создания сверхпроводящих электрических машин и трансформаторов, кабельных линий передач энергии, индуктивных накопителей энергии, магнитной сепарации и томографии. Перспективы уменьшения габаритов этих устройств и потерь энергии в них стимулировали проведение научных исследований. В этой связи с точки зрения ТЭ важной стала проблема описания электрических свойств сверхпроводящих материалов и токоведущих частей этих устройств. Особенность существования магнитного поля в сверхпроводнике, а также тепловая неустойчивость таких систем весьма остро поставили задачу введения в систему уравнений Д.К. Максвелла их вещественных характеристик. Успешному решению этой задачи способствовали успехи отечественной школы физики в области феноменологической теории сверхпроводимости (Л.Д. Ландау, В.Л. Гинзбург, Л.П. Горькое, А.А. Абрикосов). Большую роль в создании технических устройств сыграли работы В.Б. Зенкевича по методам расчета электрических параметров композитных сверхпроводников с учетом реальных особенностей конструкции; В.А. Альтова, В.В. Сычева по термостабилизации и опыт создания сверхпроводящих катушек для термоядерных устройств, выполненных в Институте атомной энергии им. И.В. Курчатова под руководством Н.А. Черноплекова.

4.12. ДИНАМИКА СВОБОДНЫХ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ И ТЕЛ В ЭМП

Длительный период исследования взаимодействия заряженных частиц и ЭМП носили академический характер и представляли интерес только с точки зрения дополнительного развития теории ЭМП. Однако для ТЭ даже эти разработки имели большое значение. Характерна в этом отношении наиболее простая задача определения ЭМП движущегося электрона. В 1888 г. О. Хевисайд решил эту задачу без введения ограничения на скорость движения электрона (в отличие от Д.Д. Томсона). В этой работе, намного опередившей работы Г. Лоренца, показана зависимость энергии ЭМП движущегося заряда от скорости и изменения картины распределения напряженности электрического поля электрона в пространстве. Если скорость движения электрона составляет 0,99 от скорости света, то напряженность поля по окружности меридионального разреза некоторой сферы оказывается в 100 раз больше таковой на сфере по линии движения электрона. При скорости движения v, равной скорости света с, все поле собирается в плоскости, перпендикулярной линии движения, на которой находится электрон (меридиональная плоскость), «образуя плоскую электромагнитную волну». В этой же работе О. Хевисайд вычислил полную энергию заряда в предположении конечного значения радиуса электрона и показал, что энергии электрического и магнитного полей растут пропорционально величине 1/(1 — v²/с²)^0,5, позже связанной с именем Г. Лоренца. Прикладные задачи, возникшие в связи с созданием ускорителей заряженных частиц, электронных приборов, различных технологических установок с использованием возможности управления движением материальных тел при помощи ЭМП привели к разработке методов расчета сил и траекторий движения заряженных тел в ЭМП. Появились также монографии и учебные пособия, посвященные именно этому разделу ТЭ. Среди них следует отметить монографии К.М. Поливанов «Электродинамика движущихся тел», Э.А. Мееровича «Методы релятивистской электродинамики и электротехники», Г.Я. Сермонса «Динамика твердых тел в электромагнитном поле», в которых изложены основные методические подходы к прикладным проблемам взаимодействия заряженных тел и ЭМП.

Большое значение имеют исследования коронного разряда и создание его математической модели (В.И. Попков, Н.Н. Тиходеев, Г.Н. Александров, В.В. Щербачев, В.И. Левитов и др.). В последние годы велись интенсивные исследования возможности передачи энергии при помощи потока электронов — создания электрокинетических линий электропередачи. Поток электронов, ускоренных в электрическом поле до энергии 1 МэВ, в трубе с разреженным до уровня технического вакуума газом способен передавать электроэнергию на дальние расстояния и служить в качестве ЛЭП (Е.А. Абрамян). Особенности взаимодействия ЭМП с потоком заряженных частиц связаны с созданием оригинальных методов реализации двоичных кодов путем переключения струи заряженного газа при помощи электрического поля (А.А. Денисов). Такая система логических элементов была создана и носит название «эоника».

4.13. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ И ГЕНЕРАЦИЯ ЭМП В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЦЕЛЯХ