На главную
Содержание

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ-ЭЛЕКТРОАКУСТИКА

"ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ И ТЕПЛОВОЗНАЯ ТЯГА", ежемесячный производств.-технич. журнал, орган Мин-ва путей сообщения СССР. Осн. в 1956 в Москве. Рассчитан на машинистов локомотивов и их помощников, ремонтников, инж.-технич. 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.
 

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ИСКРА, то же, что искровой разряд.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЛАМПА, источник света, в к-ром происходит преобразование электрич. энергии в световую. Наиболее распространёнными Э. л. являются лампы накаливания и газоразрядные лампы (см. Газоразрядные источники света).

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА, служит для преобразования механич. энергии в электрическую и электрической в механическую, а также электрич. энергии в электрическую же, отличающуюся по напряжению, роду тока, частоте и др. параметрам. Действие Э. м. основано на использовании явления электромагнитной индукции и законов, определяющих взаимодействие электрич. токов и магнитных полей.

Для преобразования механич. энергии в электрическую служат генераторы электромашинные, электрич. 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 пром-стью Э. м. обычно предназначены для выполнения определённой работы (ем. 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 спец. назначения, напр, магнето, сварочный генератор, 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.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МОЩНОСТЬ, физ. величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрич. энергии.

В электрич. цепях постоянного тока Э. м. Р = U1, где U - напряжение в в, 1 - ток в а. При переменном токе произведение мгновенных значений напряжения и и тока i представляет собой мгновенную мощность: р = и i, т. е. мощность в данный момент времени, к-рая является перем. величиной. Среднее за период Т значение мгновенной Э. м. наз. активной мощностью: Р =
30-03-1.jpg

В цепях однофазного синусоидального тока Р = UI coscp, где U и I - действующие значения напряжения и тока, ф - угол сдвига фаз между ними. Активная Э. м. характеризует скорость необратимого превращения электрич. энергии в др. виды энергии (тепловую, световую и т. п.). Э. м., характеризующая скорость передачи энергии от источника тока к приёмнику и обратно, наз. реактивной мощностью: Q = U*I* *sin ф. Величина, равная произведению действующих значений периодич. электрического тока в цепи, наз. полной мощностью и связана с активной и реактивной Э. м. соотношением: S2 = - Р2+ О2.Для цепей несинусоидального тока Э. м. равна сумме соответствующих ср. мощностей отд. гармоник:
30-03-2.jpg

Для трёхфазных цепей Э. м. определяется как сумма мощностей отд. фаз. При симметричной нагрузке:
30-03-3.jpg

где Uл, Iл - линейные напряжение и ток; фф - угол сдвига фаз между фазными напряжением и током.

П. В. Ермуратский.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ НАГРУЗКА, мощность, фактически отдаваемая источником энергии её потребителю (приёмнику). При малых изменениях напряжения Э. н. характеризуется величиной тока. Э. н. наз. часто также сами приёмники энергии (двигатели, осветит, приборы и др.). В электрических цепях постоянного тока Э. н. бывает только активной, в цепях перем. тока - активной и реактивной. Активная Э. н. выражается энергией, расходуемой на механич. работу, тепло и т. п. (напр., в нагреват. и осветит, приборах). Реактивная Э. н. отражает обмен энергией между источником и приёмником (напр., между электрич. сетью и первичной обмоткой трансформатора, работающего вхолостую).

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПЕЧЬ, плавильная или нагревательная печь, в к-рой используется тепловой эффект электрических явлений. По способу преобразования электрич. энергии в тепловую различают след, 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 технологич., теплотехнич. и электротехнич. функции. Поэтому существует понятие электропечной установки, в состав к-рой входят собственно Э. п., силовое электрооборудование (электропечной трансформатор, выпрямитель, генератор повышенной частоты, ламповый генератор и т. п.), вспомогат. электрооборудование (дроссель, балластное сопротивление, конденсатор, анодный выпрямитель и т. п.), коммутац. аппаратура (выключатель, разъединитель и т. п.), контрольно-измерит. приборы, пирометрич. аппаратура, система автоматич. 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; ФарнасовГ. А., Рабинович В. Л., Егоров А. В., Электрооборудование и элементы автоматизации электроплавильных установок. Справочник, М., 1976. А. В. Егоров, А. Ф. Моржин.

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

Большая часть Э. п. с. - косвенного действия; в них электрич. энергия превращается в тепловую при протекании тока через нагреват. 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 металлич. кожуха теплоизоляционным слоем (рис. 1). Работающие в камере печи детали и механизмы, а также нагреват. элементы выполняются из жаропрочных и жароупорных сталей и др. жароупорных материалов. Для нагрева больших партий одинаковых деталей применяют печи непрерывного действия (методические), в к-рых 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 темп-рами до 700°С (как периодич. действия, так и в методических) широко используется принудит, 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 металлич. тиглем и наружным обогревом, либо в виде отражат. 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 автоматич. регулированием температурного режима.

Лит.: С в е н ч а н с к и и А. Д., Электрические промышленные печи, 2 изд., ч. 1., М., 1975. А. Д. Свенчанский.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПОСТОЯННАЯ (по старой терминологии - диэлектрическая проницаемость вакуума), коэффициент пропорциональности Zо в Кулона законе, определяющем силу взаимодействия двух покоящихся точечных электоич. заоядов. В Международной системе единиц (СИ)
30-03-4.jpg

ф/м = (8,85418782 ± 0,00000007) ф/м. В СГС системе единиц (гауссовой) ЕО принимают равной единице (безразмерной). В отличие от диэлектрической проницаемости е (зависящей от типа вещества, темп-ры, давления и др. параметров) 8о зависит только от выбора системы единиц.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ, напряжённость однородного электрич. поля, при к-рой 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 электрич. поля Е достигает пробивной Епр, электропроводность скачкообразно возрастает). Переход в проводящее состояние часто приводит к разрушению материала из-за перегрева. Э. п. обладают все газы, в т. ч. пары металлов, твёрдые и жидкие диэлектрики. У слюды, кварца и др. хороших диэлектриков Э. п. достигает 106-107в/см; в тщательно очищенных и обезгаженных жидких диэлектриках Э. п. также достигает 106в/см; в газах Э. п. зависит от давления и др. условий и составляет для воздуха при нормальных условиях и толщине слоя порядка 1 см ок. 3-Ю4в/см; у полупроводников (Ge, Si) Э. п. порядка 105в/см, однако при очень низких темп-pax, когда пробой вызывается ударной ионизацией примесей, Э. п. в Ge порядка 5 в/см.

ЭЛЕКТРЙЧЕСКАЯ РАЗВЕДКА, электроразведка, группа методов разведочной геофизики, осн. на изучении естественных или искусственно возбуждаемых электрич. и электромагнитных полей в земной коре. Физ. основа Э. р.- различие горных пород и руд по их удельному электрич. сопротивлению, диэлектрич. проницаемости, магнитной восприимчивости и др. свойствам.

Впервые Э. р. для поисков полезных ископаемых применили в кон. 19 в. К. Барус (США) и Е. И. Рагозин (Россия). В 1912 К. Шлюмберже (Франция) разработал и практически использовал методы, осн. на исследовании постоянных электрич. полей. В 1919-22 К. Лундберг и X. 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 естеств. электрич. поля, возникающие в результате электрохимич. процессов, происходящих на контакте руды с вмещающими породами.

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

Методы кажущегося сопротивления. Осн. на изучении постоянных электрич. полей, создаваемых в земной коре двумя заземлёнными проводниками (заземлениями), подключёнными к полюсам источника постоянного тока. Электрич. поле исследуется при помощи измерит, цепи, состоящей из двух заземлений и прибора для измерения разности потенциалов между этими заземлениями. Результаты измерений выражаются в виде т. н. кажущегося сопротивления, изменение к-рого даёт представление о геол. строении исследуемой площади.

Методы электрохимической поляризации. Этими методами изучают электрич. поля, возникающие вокруг рудных залежей, минерализованных зон и др. геол. объектов вследствие их электрич. поляризации. Причиной поляризации могут быть естеств. электрохимич. процессы, в к-рых участвует рудное тело (окисление, восстановление и др.), либо электрохимич. процессы, искусственно вызванные пропускаемым током. По распределению потенциалов этого поля определяют наличие поляризующихся объектов и их положение. Осн. область применения - поиски рудных месторождений.

Методы магнитотеллурического поля. С помощью этих методов исследуется переменная составляющая естеств. электромагнитного поля Земли. Глуб. проникновения магнитотел-лурич. 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 неск. км, а более высоких частот (десятки и сотни гц) - на глубинах в неск. десятков м. Исследование зависимости измеренных электрич. и магнитных компонент поля от его частоты позволяет изучать геол. строение исследуемой территории.

Методы электромагнитного зондирования позволяют изучать геол. 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 гл. обр. для изучения полого залегающих геол. 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. Осн. радиоволновой метод - радиоволновое просвечивание, при к-ром 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 6. ч. электромагнитного поля и создают в области измерений радиотень. По её положению и размерам устанавливают наличие рудных тел и их контуров. Изучение геол. строения приповерхностных частей геол. разреза (до глубин 20-30м) основано на использовании полей радиовещат. станций, распространяющихся вдоль поверхности земли и индуцирующих в проводящих объектах вторичные токи.

По характеру решаемых геол. задач выделяют рудную, структурную и инженерно-геол. Э. р. Специфич. 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 измерит, устройств. Источники тока - батареи сухих элементов, генераторы и аккумуляторы; источники поля - заземлённые на концах линии или незаземлённые контуры, питаемые постоянным или переменным током. Измерит, 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, предназнач. для изучения геол. 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 геол. интерпретации проводится сравнение наблюдаемого поля с результатами теоретич. рассчитанных моделей геол. разреза, используются сведения об электромагнитных свойствах пород, результаты работ др. методами.

Применение Э. р. позволяет удешевить и ускорить геол. 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.; ЗаборовскийА. И., Электроразведка, М., 1963; Якубовский Ю. В., Электроразведка, М., 1973; Якубовский Ю. В., Л я х о в Л. Л., Электроразведка, 3 изд., М., 1974. Ю. В. Якубовский.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СЕПАРАЦИЯ, разделение сыпучих тонкозернистых или измельчённых полезных ископаемых и материалов (абразивы, пром. отходы и т. п.) в электрич. поле сепаратора. При Э. с. частицы в зависимости от электрич. свойств, химич. состава, размеров, плотности и т. п. получают различные электрич. заряды и рассортировываются в бункера.

Методы Э. с.: электростатические {использующие различия в электропроводности, электризации трением, диэлектрич. проницаемости, пироэлектрич. эффект), коронные, трибоадгезионные, флюидизационно-электростатич. и комбинированные (напр., коронно-электро-статич.). При разделении по электропроводности хорошо проводящие частицы, соприкасаясь с электродом, получают одноимённый заряд и отталкиваются от электрода, а остальные практически не заряжаются. Притрибоэлектростатич. методах частицы заряжаются при распылении, ударе и трении о поверхность аппарата; разнородные частицы заряжаются одинаково по величине, но различно по знаку. При пироэлектрич. сепарации нагретые смеси охлаждаются, соприкасаясь с холодным барабаном (электрод). Одни компоненты смеси поляризуются, а др. остаются незаряженными. Метод диэлектрич. сепарации минеральных смесей осн. на различии в траекториях частиц с различной диэлектрич. проницаемостью в неоднородном электрич. поле. При коронной сепарации коронный разряд создаётся в воздухе между электродом в виде острия и заземлённым электродом (барабаном). Проводящие частицы отдают свой заряд заземлённому электроду. Трибоадгезионная сепарация осн. на использовании явлений поляризации трением и адгезии (прилипания); исходные материалы разделяются на барабанных сепараторах в основном по размеру частиц и их химич. составу. При флюидизационно-электростатич. 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 электростатич., коронные и трибоадгезионные методы Э. с. На электростатич. 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 флюидизацион-но-электростатических - в любом диапазоне порошки 100-0 мкм.

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

Первые попытки использовать электрич. поле для Э. с. известны с кон. 19 в.; в 1901 изобретён электрич. сепаратор (США), в 1936 - коронный, в 1952 -

трибоадгезионный, в 1961 - диэлектрич. (непрерывнодействующий), в 1967 - флюидизационно-электростатич. (все в СССР). Серийно электросепараторы изготавливают в СССР с 1971.

Лит.: О л о ф и н с к и и Н. Ф., Н о в и к о в а В. А., Трибоадгезионная сепарация, М., 1974; Волкова 3. В., Жусь Г. В., Кузьмин Д. В., Диэлектрическая сепарация различных полнконцентратов 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.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СЕТЬ, совокупность устройств, служащих для передачи и распределения электроэнергии от её источников к электроприёмникам. Э. с. общего назначения, по к-рым передаётся и распределяется ок. 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 рассредоточ. потребителей при требуемом качестве электроэнергии и высоких экономич. 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 электрич. энергии от узловых подстанций до электроприёмников (городских, пром., с.-х. и др. 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 н постоянного тока, по исполнению - воздушные и кабельные сети; по конфигурации - кольцевые и радиальные; по режиму норм, 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 неск. ступенями. Каждой ступени напряжения соответствует своя сеть линий электропередачи и электрич. подстанций, через к-рые электрич. 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. перем. 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 (осветит, бытовые приборы, электрич. аппараты и др.). В условиях повышенной опасности, напр, для местного освещения рабочих мест на пром. 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, гл. обр. 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 возд. линиями электропередачи. Однако в плотно застроенной местности, в районах с тяжёлыми климатич. условиями (часты гололёд, ветры, грозы), с ценными с.-х. угодьями и т. п. получили распространение кабельные Э. с., к-рые выполняются гл. обр. подземными, а также подводными, в нек-рых случаях - надземными. Макс, напряжение питающих кабельных Э. с. переменного тока в СССР - 500 кв, пропускная способность 0,5 Гвт. Известны также кабельные Э. с. напряжением 750 кв (напр., во Франции). Распределит. Э. с. постоянного тока служат гл. обр. для электроснабжения городского и частично ж.-д. электротранспорта и нек-рых электрохимнч. предприятий. Питающие Э. с. постоянного тока применяют: для сверхдальней передачи потоков электроэнергии более 5 Гвт без промежуточных отборов на расстояния св. 1500 км (напр., линия Экпбастуз - Центр в СССР напряжением 750 кв, протяжённостью 2500 км, с передаваемой мощностью 6 Гвт); для связи электрич. 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 Азиат, части СССР вызывают необходимость интенсивного роста пропускной способности Э. с., увеличения расстояний передачи электроэнергии. Эти положения определяют осн. направления в развитии Э. с. Высшее номинальное напряжение возд. 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 (ок. 6 Гвт), а в перспективе - 1500 кв (до 15 Гвт). Сооружение возд. линий и открытых подстанций переменного тока ещё более высоких напряжений сдерживается главным образом резким возрастанием при этом габаритов опорных конструкций, огранич. возможностями возд. изоляции, экологич. факторами. Предполагаемое максимально возможное напряжение возд. Э. с. постоянного тока ± 1100 кв при пропускной способности до 15 Гвт. Дальнейшее повышение пропускной способности Э. с. требует принципиально новых тех-нич. решений, напр. 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; X о л м с к и и В. Г., Расчёт и оптимизация режимов электрических сетей, М., 1975; Тиходеев Н. Н., Передача электроэнергии сегодня и завтра, Л., 1975. Д. В. Холмский.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ, см. Электростанция.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА, графич. изображение электрической цепи, в к-ром реальные элементы представлены в виде условных обозначений. Различают Э. с.: принципиальные, отражающие функциональные элементы электрич. цепи и связи между ними; монтажные (подключения и соединения), на к-рых указывается расположение элементов цепи и соединит, проводов; развёрнутые, в к-рых условные обозначения элементов располагают в соответствии с принципом действия устройства и удобством чтения схемы; расчётные, в к-рых все элементы или нек-рые 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 электрич. цепей, расчёте их режимов.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЦЕПЬ, совокупность источников, приёмников электрич. энергии и соединяющих их проводов. Кроме этих элементов, в Э. ц. могут входить выключатели, переключатели, предохранители и др. электрич. аппараты защиты и коммутации, а также измерит, и контрольные приборы. В Э. ц. осуществляются передача, распределение и преобразование электрической (электромагнитной) или др. видов энергии, связанные с наличием в цепи электрического тока, разности потенциалов, электродвижущей силы (эдс) и т. п. В источниках осуществляется преобразование к.-л. вида энергии в электрическую, приёмники преобразуют электрич. энергию в тепловую, механич. 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). Осн. элементы Э. ц.: резисторы, в к-рых электрич. энергия преобразуется в тепловую, индуктивности катушки, запасающие энергию в магнитных полях токов, проходящих в их обмотках, и конденсаторы электрические, накапливающие энергию в электрич. полях зарядов на обкладках.

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

Э. ц. наз. линейной, если она состоит из элементов, у к-рых зависимость между током и напряжением, током и потокосцеплением, зарядом и напряжением линейная. В противном случае Э. ц. наз. нелинейной. Для линейных Э. ц. законы Кирхгофа записываются в виде системы линейных ур-ний, в результате решения к-рой определяется режим работы Э. ц. В линейных Э. ц. справедлив суперпозиции принцип. Расчёт нелинейных Э. ц. производится графич. или численными методами с использованием приближения и интерполирования функций.

Различают Э. ц. постоянного тока и Э. ц. переменного тока, среди последних наиболее распространены цепи гармонич. тока. В них эдс и токи представляют собой синусоидальные функции времени одной частоты. При расчёте режимов Э. ц. гармонич. тока пользуются символич. методом. Большое распространение получили трёхфазные цепи. Э. ц. можно представить в виде соединения двухполюсников (источники, приёмники электрич. энергии), четырёхполюсников (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.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ, измерения электрич. величин: электрич. напряжения, электрич. сопротивления, силы тока, частоты и фазы переменного тока, мощности тока, электрич. энергии, электрич. заряда, индуктивности, электрич. ёмкости и др. Э. и.- один из распространённых видов измерений. Благодаря созданию электротехнич. устройств, преобразующих различные неэлектрич. величины в электрические, методы и средства Э. и. используются при измерениях практически всех физ. величин. Область применения Э. и.: науч. исследования в физике, химии, биологии и др.; технологич. процессы в энергетике, металлургии, хим. промышленности и др.; транспорт; разведка и добыча полезных ископаемых; метеорологич. и океа-нологич. работы; мед. диагностика; изготовление и эксплуатация радио и телевизионных устройств, самолётов и космич. аппаратов.

Большое разнообразие электрич. 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" электрич. величин (силы тока, электрич. напряжения и др.), характеризующих энергетич. состояние объекта измерений, основывается на непосредств. воздействии этих величин на средство Э. и. и, как правило, сопровождается потреблением нен-рого кол-ва электрич. энергии от объекта измерений (см. Амперметр, Векторметр, Вольтметр, Лого-метр, Ваттметр, Счётчик электрический, Частотомер). Измерение "пассивных" электрич. величин (электрич. сопротивления, его комплексных составляющих, индуктивности, тангенса угла диэлектрических потерь и др.), характеризующих электрич. свойства объекта измерений, требует возбуждения объекта измерений посторонним источником электрич. 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 электрич. величин (мгновенные, действующие, максимальные, средние) измеряются. Для Э. и. в цепях постоянного тока наиболее широко применяют измерит. 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 измерит, приборы. Нек-рые из перечисленных приборов применяют для Э. и. как в цепях переменного, так и постоянного тока (см. Электроизмерительный комбинированный прибор).

Значения измеряемых электрич. величин заключаются примерно в пределах: силы тока - от 10 -16 до 105а, напряжения - от 10-9 до 107 в, сопротивления - от 10~8 до 1016 ом, мощности - от 10-16вт до дес. Гвт, частоты переменного тока - от 10-3 до 1012 гц. Диапазоны измеряемых значений электрич. величин имеют непрерывную тенденцию к расширению. Измерения на высоких и сверхвысоких частотах, измерение малых токов и больших сопротивлений, высоких напряжений и характеристик электрич. величин в мощных энергетич. установках выделились в разделы, развивающие специфич. методы и средства Э. и. (см. Радиоизмерения, Диэлектрические измерения, Высоких напряжений техника, Импульсная техника, Импульсная техника высоких напряжений). Расширение диапазонов измерений электрич. величин связано с развитием техники электрич. измерит, преобразователей, в частности с развитием техники усиления и ослабления электрич. токов и напряжений (см. Электрических сигналов усилитель, Делитель напряжения, Шунт, Измерительный трансформатор). К специфич. проблемам Э. и. сверхмалых и сверхбольших значений электрич. величин относятся борьба с искажениями, сопровождающими процессы усиления и ослабления электрич. 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 электрич. цепей (см. Компенсационный метод измерении, Потенциометр, Мост измерительный).

Применение методов Э. и. для измерения неэлектрич. величин основывается либо на известной связи между неэлектрич. и электрич. величинами, либо на применении измерительных преобразователей {датчиков). Для обеспечения совместной работы датчиков с вторичными измерит. приборами, передачи электрич. выходных сигналов датчиков на расстояние, повышения помехоустойчивости передаваемых сигналов применяют разнообразные электрич. промежуточные измерит, преобразователи, выполняющие одновременно, как правило, функции усиления (реже, ослабления) электрич. сигналов, а также нелинейные преобразования с целью компенсации нелинейности датчиков. На вход промежуточных измерит, преобразователей могут быть поданы любые электрич. сигналы (величины), в качестве же выходных сигналов наиболее часто используют электрич. 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 измерит, преобразователей получают цифровые преобразователи.

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

Совр. развитие Э. и. характеризуется использованием новых физ. эффектов (напр., Джозефсона эффекта, Холла эффекта) для создания более чувствительных и высокоточных средств Э. и., внедрением в технику Э. и. достижений электроники, микроминиатюризацией средств Э. и., сопряжением их с вычислит, техникой, автоматизацией процессов Э. и., а также унификацией метроло-гич. и др. требований к ним. В СССР разработана агрегатированная система средств электроизмерит. 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; И л ю к о в и ч 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, М., 1974. В. П. Кузнецов.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ, электромагнитные колебания в системе проводников в случае, когда можно не учитывать электромагнитные поля в окружающем пространстве, а рассматривать только движения электрич. зарядов в проводниках. Обычно это возможно в г. н. квазистационарных системах с размерами, малыми по сравнению с длиной электромагнитной волны.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ОРГАНЫ, парные образования у ряда рыб, способные генерировать электрич. разряды; служат для защиты, нападения, внутривидовой сигнализации и ориентации в пространстве. Э. о. развились в процессе эволюции независимо у неск. неродств. групп пресноводных и мор. рыб. Были широко представлены у ископаемых рыб и бесчелюстных; известны у более 300 совр. видов. Расположение, форма и строение Э. о. у различных видов разнообразны. Они могут находиться симметрично по бокам тела в виде почкоподобных образований (электрич. скаты и электрич, угри) или подкожного тонкого слоя (электрич. сом), нитевидных цилиндрич. образований (мормириды и гимнотиды), в подглазничном пространстве (амер. звездочёт), могут составлять, напр., до '/6 (электрич. скаты) и '/4 (электрич. угри и сом) массы рыбы. Каждый Э. о. состоит из многочисл. собранных в столбики электрич.пластинок (ЭП) - видоизменённых (уплощенных) мышечных, нервных или железистых клеток, мембраны к-рых являются электрич. генераторами. Кол-во ЭП и столбиков в Э. о. разных видов рыб различно: у электрич. ската ок. 600 расположенных в виде пчелиных сотов столбиков по 400 ЭП в каждом, у электрич. угря - 70 горизонтально размещённых столбиков по 6000 ЭП в каждом, у электрич. сома ЭП (ок. 2 млн.) распределены беспорядочно. ЭП в каждом столбике соединены последовательно, а электрич. столбики - параллельно. Э. о. интернируются ветвями блуждающего, лицевого и языкоглоточного нервов, подходящими к электроотрицат. сгороне ЭП. Разность потенциалов, развиваемая на концах Э. о., может достигать 1200 в (электрич. угорь), а мощность разряда в импульсе от 1 до 6 квт (Torpedo occidentalis). Разряды излучаются сериями залпов, форма, продолжительность и последовательность к-рых зависят от степени возбуждения и вида рыбы. Частота следования импульсов связана с их назначением (напр., электрич. 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 (электрич. скаты) до 600 в (электрич. угри), сила тока - от 0,1 (электрич. сом) до 50 а (электрич. скаты). Рыбы, обладающие Э. о., переносят без вреда напряжения, к-рые убивают рыб, не имеющих Э. о. (электрич. угорь- до 220 в). Электрич. разряды крупных рыб опасны для человека.

Лит.: П р о с с е р 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., Г977.

В. Р. Протасов.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ, совокупность объединённых для параллельной работы электростанций, линий 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 пром. центров. В научно-техническом плане переход к более широкому понятию - "ЭЭС" означает рассмотрение не только электрич. части системы и происходящих в ней электрич. и электро-механич. процессов, но и учёт связанных с ними механич. и тепломеханич. процессов, протекающих в турбинах, котлах, трубопроводах.

ЭЭС различают по установленной мощности, наличию связей с др. системами, структуре, генерирующим мощностям, терр. охвату, плотности нагрузки, конфигурации. По установленной мощности системы разделяются (в первом приближении) на 3 группы: системы мощностью св. 5 Гвт, от 1 до 5 Гвт, до 1 Гвт (к последней группе относятся также автономные системы электроснабжения, в т. ч. 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, осн. электрических сетей или, в случае объединённой системы, отд. подсистем; под коммутацией ЭЭС понимаются связи между электростанциями и центрами потребления электроэнергии). Отд. ЭЭС соединены между собой (в электрич. части) магистральными связями, служащими для однонаправленной передачи мощности из одной системы в другую, и межсистемными связями, предназнач. для взаимного обмена мощностью.

Работа Э. с. (или ЭЭС) характеризуется режимом - совокупностью процессов, определяющих в любой момент времени значения мощностей, напряжений, токов, частоты и др. 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. целенаправл. воздействия персонала или ав-томатич. 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 гл. обр. устойчивостью Э. с. и их способностью противостоять развитию аварий, т. е. живучестью системы. Надёжная работа ЭЭС при авариях в значит, мере обеспечивается противоаварий-ной автоматикой, содержащей автоматическое регулирование возбуждения, релейную защиту, а также профилактич. защиту, сообщающую о состоянии элементов системы и возникающей опасности их отказа. Противоаварий-ная автоматика содержит автоматич. 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, автоматич. ликвидацию асинхронного хода у части системы, а также ряд др. мероприятий.

Осн. задача ЭЭС - обеспечить централизованное энергоснабжение при едином оперативно-диспетчерском регулировании процессов произ-ва, 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 мн. науч. задач, в т. ч. 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 электрич. станций и энергоагрегатов; повышает надёжность энергоснабжения за счёт более гибкого маневрирования резервами Э. с.; снижает общий (совмещённый) 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 гидроэнергетич. ресурсов, часто удалённых от осн. потребителей электроэнергии на значит, расстояния.

Создание связей между Э. с. усиленно ведётся также в странах Зап. Европы и в США. Однако образование Единой Э. с. в нац. масштабе не увязывается с капиталистич. 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-экономич. и социальным условиям. Для преодоления этого несоответствия в США, напр., пошли по пути создания т. н. пулов и сверхпулов - объединений частных компаний, задача к-рых заключается в совместной разработке и эксплуатации Э. с.

В СССР развитие Э. с. неразрывно связано с концентрацией произ-ва электроэнергии и централизацией её распределения. К 1970 было практически завершено создание Единой электроэнергетич. системы Европ. части СССР (ЕЭЭС). В её состав вошли 61 районная ЭЭС и 7 ОЭЭС. Созданы ОЭЭС Сибири и Средней Азии. Большое развитие получила международная ЭЭС "Ммр", объединяющая ЭЭС стран - членов СЭВ (см. Энергетические объединения международные).

Лит.: Электрические системы, т. 1 - 7, М., 1970-77; Веников В. А., Мелентьев Л. А., Задачи оптимального оперативного управления в электроэнергетических системах, "Вести. АН СССР", 1975,

№ 7; Чернухин А. А.,Флаксерман Ю. Н., Экономика энергетики СССР, 2 изд., М., 1975; Ви ленский М. А., Экономические проблемы электрификации СССР, М., 1975; М е л е н т ь е в Л. А., Оптимизация развития и управления больших систем энергетики, М., 1976. В. А. Веников.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СКАТЫ (Тоrрediniformes), отряд рыб, наз. иногда отрядом гнюсообразных. Тело уплощенное, почти круглое, толстое и мясистое. Дл. до 1,8 м, весят до 90 кг. Имеют электрические органы, расположенные по бокам туловища. Обитают в тропич. и субтропич. морях, в основном на мелководье, нек-рые виды - на глуб. до 1000 м. Питаются преим. донными беспозвоночными. В отряде 3 сем.: Э. с., или гнюсы (Torpedinidae), Narkidae и Temeridae. Особенно широко распространено сем. Torpedinidae, включающее 7 родов с 30 видами. Наиболее богат видами род Torpedo, из к-рого более др. известен обыкновенный Э. с. (Т. marmorata), знакомый ещё древним обитателям Средиземноморья: они использовали его для лечения подагры. У Н. Зеландии обитает слепой Э. с. (Typhlonarke aysoni). Промысловое значение Э. с. невелико.

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

"ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ", ежемесячный производственно-технич. журнал Мин-ва энергетики и электрификации СССР и Центр, правления научно-технич. об-ва энергетики и электротехнич. пром-сти. Издаётся в Москве с 1930. Освещает вопросы проектирования и эксплуатации электростанций, электросетей и энергосистем, опыт работы передовых производств. коллективов Минэнерго СССР. Тираж (1978) 10 тыс. экз.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ТОКИ в атмосфере, направленные движения заряженных частиц. В тропосфере и стратосфере Э. т. сводятся к токам конвекции iк, создаваемым переносом объёмных электрич. зарядов потоками воздуха или силой тяжести, токам проводимости iп, вызванным электрич. полем атмосферы, и токам турбулентной диффузии iт, 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 jк, равная произведению плотности объёмных зарядов на скорость перемещения последних, может существенно меняться во времени и отличаться в разных районах, испытывая периодич. суточные и сезонные вариации. В зонах хорошей погоды у земной поверхности вертикальная составляющая jк ~ 10-12 а*м-2, а горизонтальная jK может доходить до 10-9 - 10-8 а*м-2, внутри грозовых облаков вертикальная составляющая jк = 10-6а*м-2. Точки in и iт ограничивают процесс разделения зарядов, вызванный токами конвекции. Плотность тока проводимости jnравна произведению напряжённости поля Е на электропроводность атмосферы Л. В зонах хорошей погоды in = (1-3)*10-12а*м-2(см. также Атмосферное электричество). Плотность тока jт, может составлять заметную долю jп. В стационарных условиях вплоть до значит, высот можно принять, что Э. т. в атмосфере по вертикали постоянен, т. е. jK + ja + j'T = const.

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

Лит.: Чалмерс Дж. А., Атмосферное электричество, пер. с англ., Л., 1974; И м я н и т о в И. М., Ч у барина Е. В., Ш в а р ц Я. М., Электричество облаков, Л., 1971. И. М. Имянитов.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЧАСЫ, см. Часы.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АППАРАТ, электротехнич. устройство, предназнач. для изменения, регулирования, измерения и контроля электрич. и неэлектрич. 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 электрич. сетей, в пускорегулирующчх устройствах, применяемых в различных производств, процессах (особенно быстро протекающих), трансп. средствах, в системах автоматики и телемеханики, связи и др. Требования, предъявляемые к Э. а., определяются областью их применения, назначением, режимами работы и многими др. 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 физ. явление использовано в основе их устройства (напр., электромагнитные, тепловые, индукционные Э. а.). Иногда действие одного Э. а. основывается на неск. физ. явлениях. Различают автоматич. и неавтоматич. 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, защищённые, герметизированные и др.), конструктивному исполнению и ряду др. признаков.

Коммутационные Э. а. предназначены для переключений электрич. цепей (их коммутации) при норм, 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 неавтоматич. аппараты (напр., кнопки управления, рубильники, разъединители) и более сложные автоматич. устройства (напр., высоковольтные выключатели). Частота операций, производимых Э. а. этого класса, сравнительно небольшая - от 1 операции в год до неск. десятков операций в 1 сут.

Пускорегулирующие Э. а. .служат либо для пуска, регулирования частоты вращения и остановки электрич. 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. Нек-рые из этих Э. а. по непосредственно выполняемым функциям могут быть отнесены к коммутационным (напр., магнитные пускатели, контроллеры), но отличаются от них относительно большей частотой выполняемых операций - до неск. сотен или тыс. операций в 1 ч (см. Пускорегулирующая электроаппаратура ).

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

Ограничивающие Э. а. служат для защиты электрич. 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, напр., трансформаторы тока и трансформаторы напряжения. Применение измерительных Э. а. позволяет обеспечить надёжное гальванич. разделение вторичных цепей (измерения и защиты) и первичных высоковольтных цепей.

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

Лит.: Ч у н и х и н А. А., Электрические аппараты, 2 изд., М., 1975; Т а е в И. С., Электрические аппараты автоматики и управления, М., 1975; Р о и з е н С. С., С т е ф а н о в и ч Т. X., Магнитные усилители в электроприводе и автоматике, М., 1970.

А. А/. Бронштейн.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ВАЛ, многодвигательный электропривод, обеспечивающий согласованное вращение двух или более механизмов, не связанных между собой механически. Наиболее распространён Э. в., в к-ром два исполнит, 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 А2при несинхронном вращении валов / и 2 обеспечивает действие синхронизирующего момента, выравнивающего их частоту вращения; при этом достигается как бы эластичная связь между рабочими машинами.

Большое практич. 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 ГЕНЕРАТОР, устройство для преобразования к.-л. вида энергии (механич., химич., тепловой, световой) в электрическую. Понятие "Э. г." является собирательным и не имеет чётких терминологич. границ. Часто Э. г. наз. 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.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ, см. Двигатель электрический.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗАРЯД, источник электромагнитного поля, связанный с материальным носителем; внутр. характеристика элементарной частицы, определяющая её электромагнитные взаимодействия. Э. з.- одно из осн. понятий учения об электричестве. Вся совокупность электрич. явлений есть проявление существования, движения и взаимодействия Э. з.

Различают 2 вида Э. з., условно наз. 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-греч.- янтарь) отрицателен. Э. з. дискретен: существует минимальный, элементарный электрический заряд, к-рому кратны все Э. з. тел. Полный Э. з. замкнутой физ. системы, равный алгебраич. сумме зарядов слагающих систему элементарных частиц (для обычных макроскопич. 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. II. Пономарёв.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ОБЪЁМНЫЙ ЗАРЯД в атмосфере, мера электрич. заряженности атмосферы; численно равен разности между числом положит, и отрицат. зарядов всех частиц в нек-ром 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 (напр., в туманах, облаках и осадках), при отрыве частиц от земли (напр., при пыльных бурях) или от воды (при сильном волнении водной поверхности), при метелях, при вулканич. извержениях, вблизи высоковольтных линий, при работе автомоб. и авиац. 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. " = ±(1-5)*10-12 к*м-3, а в грозовых облаках она может доходить до ± 3*10-8к*м. 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 электрич. поля Земли непосредственно у её поверхности накапливается Э. о. з. до 5*10-10к*м-3. В целом атмосфера имеет полсжиг. объёмный заряд ок. 3*105к.

Лит.: Тверской П. Н., Атмосферное электричество, Л., 1949; ЧалмерсДж. А., Атмосферное электричество, пер. с англ., Л., 1974; И м я н и т о в И. М., Ч у б а р и-н а Е. В., Ш в а р ц Я. М., Электричество облаков, Л., 1971. И. М. Имянитов.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД, см. Электропривод.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРОВОД, см.Провода электрические.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАЗРЯД В ГАЗАХ, прохождение электрич. тока через газовую среду под действием электрич. поля, сопровождающееся изменением состояния газа. Многообразие условий, определяющих исходное состояние газа (состав, давление и т. д.), внеш. воздействий на газ, форм, материала и расположения электродов, геометрии возникающего в газе электрич. поля и т. п. приводит к тому, что существует множество видов Э. р. в г., причём его законы сложнее, чем законы прохождения электрич. тока в металлах и электролитах. Э. р. в г. подчиняются Ома закону лишь при очень малой приложенной извне разности потенциалов, поэтому их электрич. 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 внеш. воздействии (при действии т. н. внеш. ионизаторов), его наз. несамостоятельным газовым разрядом. Э. р. в г., продолжающийся и после прекращения действия внеш. ионизатора, наз. самостоятельным.

Когда ионизация газа происходит при непрерывном действии внеш. 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 О А на рис. 1), затем рост тока с ростом напряжения замедляется (участок кривой АВ), и когда все заряж. 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 несамостоят. лавинный разряд (участок СЕ на рис. 1). В этом случае сила тока определяется как интенсивностью воздействия ионизатора, так и газовым усилением, к-рое зависит от давления газа и напряжённости электрического поля в пространстве, занимаемом разрядом.

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

Переход несамостоят. Э. р. в г. в самостоятельный характеризуется резким усилением электрич. тока (точка Е на кривой рис. 1) и наз. электрическим пробоем газа. Соответствующее напряжение Uз наз. 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 низ-

ко (неск. мм рт. ст.). При более высоком давлении (напр., при атмосферном) лавинное усиление Э. р. в г. приводит к возникновению электрич. пространственного заряда, что меняет характер процесса пробоя. Образуется один или неск. узких проводящих (заполненных плазмой) каналов, исходящих от одного из электродов. Такие каналы наз. стримерами. Время образования стримеров очень мало (ок. 10-7 сек).

После короткого переходного процесса самостоят, 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 осн. 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 /-3 находятся вблизи катода и образуют катодную часть разряда, в к-рой происходит резкое падение потенциала (катодное падение), связанное с большой концентрацией положит, ионов на границе областей /-2. В области 2 электроны, ускоренные в области /, производят интенсивную ударную ионизацию. Тлеющее свечение обусловлено рекомбинацией ионов и электронов в нейтральные атомы или молекулы. Для положит, столба разряда вследствие постоянной и большой концентрации электронов характерны незначит. падение потенциала в нём, свечение, вызываемое возвращением возбуждённых молекул (атомов) газа в основное состояние (состояние с наинизшей возможной энергией), и большая электропроводность.

Стационарность в положит, 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 положит, столбе своеобразных "слоев" (обычно движущихся).

При увеличении разрядного тока обычный тлеющий разряд становится аномальным (рис. 3) и начинается стягивание (контракция) положит, столба. Столб отрывается от стенок сосуда, в нём начинает происходить дополнит, 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 наз. 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 положит, столбом обеспечивается за счёт сильного катодного падения. В самостоят, 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 наст, время (1978) ещё не до конца понят и интенсивно исследуется.

Все рассмотренные выше Э. р. в г. происходят под действием постоянного электрич. напряжения. Однако газовые разряды могут протекать и под действием переменного электрич. 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 заряж. частиц вследствие диффузии и рекомбинации. Внеш. 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 положит, столбу тлеющего разряда. Кроме стационарных разрядов, осн. характеристики к-рых не зависят от времени, существуют нестационарные (импульсные) Э. р. в г. Они возникают по б. ч. в сильно неоднородных или переменных во времени полях, напр, у заострённых и искривлённых 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 электрич. поля, обусловливающая её, существует только в непо-средств. близости от проводов и остриёв. Коронный разряд представляет собой многократно повторяющийся процесс под-жига, к-рый 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, к-рые 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 последоват. 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 нек-рую критическую. Совместное действие пространств, заряда, ионизующих электронов и фотонов в "головке" стримера приводит к увеличению скорости развития разряда. Примером естеств. искрового разряда является молния, длина к-рой может достигать неск. км, а макс, сила тока - неск. сотен тысяч ампер.

К наст, времени (1970-е гг.) все виды Э. р. в г. исследуются и применяются во мн. областях науки и техники. Тлеющий, дуговой и импульсные разряды используются при возбуждении газовых лазеров. Плазматроны, в к-рых осн. рабочим процессом служит дуговой или ВЧ-разряд, являются важными устройствами, в ряде областей техники, в частностипри 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 в искре), наз. лазерной искрой. Мощные, сильноточные разряды в водороде служили первыми шагами на пути к управляемому термоядерному синтезу.

В системе естеств. наук изучение Э. р. в г. занимает место в физике плазмы. При Э. р. в г. образуется низкотемпературная плазма, для к-рой 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 к-рой электроны, ионы и нейтральный газ имеют разные темп-ры. Эта ситуация ещё более усложняется, если в балансе энергии Э. р. в г. нельзя пренебречь световым излучением (напр., в сильноточных дуговых разрядах). В таких случаях низкотемпературную плазму необходимо описывать с помощью кинетич. теории плазмы.

Лит.: Э н г е л ь А., Ш т е н б е к 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; К а п ц о в Н. А., Электроника, 2 изд., М., 1956; Мик Д ж. М., Крэгс Д ж., 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; Р а и з е р Ю. П., Лазерная искра и распространение разрядов, М., 1974. М. Штеенбек, Л. Ротхардт (ГДР).

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ (ЭРД), ракетный двигатель (РД), в к-ром в качестве источника энергии для создания тяги используется электрич. энергия бортовой энергоустановки космич. 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 к-рых скорость истечения РТ не превышает 4,5 км/сек. По принципу действия ЭРД подразделяются на электротермич., элек-тростатич. (ионные, коллоидные) и электромагнитные (плазменные).

В электротермич. РД электрич. энергия используется для нагрева РТ с целью обращения его в газ с темп-рой 1000- 5000 К; газ, истекая из реактивного сопла (аналогичного соплу хим. РД), создаёт тягу. В качестве РТ используются вещества с малой мол. массой (напр., водород, аммиак, гидразин), нагреваемые при помощи поверхностных нагревателей (рис. 1), дугового разряда (рис. 2) или (в экспериментальных ЭРД) высокочастотного электромагнитного поля. Удельный импульс электротермич. РД составляет 1,5-10 (кн-сек)/кг, плотность тяги (отношение тяги к поперечному сечению реактивной струи) 0,3-3 Мн/м2, время работы от неск. ч до неск. сотен ч.

В электростатич. (ионном) РД вначале производится ионизация РТ, после чего ионы и электроны раздельно ускоряются в электростатич. поле (при помощи системы электродов), а затем вновь перемешиваются для нейтрализации объёмного заряда и, истекая, создают тягу (рис. 3). Различают электростатич. 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 (напр., висмут). Вместо ионов в электростатич. РД могут ускоряться заряженные (напр., за счёт контактной разности потенциалов при отрыве капли от поверхности электрода) микроскопич. капли. Такие ЭРД наз. коллоидными. Значение ускоряющего потенциала составляет для них ок. 10-20 кв (для ионных РД - 2-7 кв) при плотности тока в неск. ма/см2. Удельный импульс электростатич. РД 15-100 (кн-сек)1кг, плотность тяги 30-50 н/м2, время работы - 1 год и более.

В электромагнитном РД рабочим телом является плазма любого вещества, ускоряемая за счёт силы Ампера в скрещённых электрич. и магнитном полях. Различают ЭРД с внеш. и собств. магнитным полем. К первым относятся классич. Е-Н ускорители плазмы и т. н. холлов-ские 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 электрич. пробоя РТ (обычно фторопласта), при к-ром создаётся плазма; нач. потенциал пробоя - неск. кв, удельный импульс 40-100 (кн-сек)/кг, плотность тяги 10-9-10-8 н/м3, 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 неск. кн/м2, 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 и тяги). Из-за наличия бортовой энергоустановки (и др. вспомогат. систем), а также из-за малой плотности тяги аппарат с ЭРД имеет малое ускорение. Поэтому ЭРД могут быть использованы только в космич. легат. аппаратах (КЛА), совершающих полёт либо в условиях слабых гравитац. полей, либо на околопланетных орбитах. Они применяются для ориентации, коррекции орбит КЛА и др. операций, не требующих больших затрат энергии. Электростатич., 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 хим. РД позволит увеличить массу полезного груза КЛА.

Идея использования электрич. энергии для получения тяги выдвигалась ещё К. Э. Циолковским и др. 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 космич. 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; ШтулингерЭ., Ионные двигатели для'космических полетов, пер. с англ., М., 1966; Г и л ь з и н К. А., Электрические межпланетные корабли, 2 изд., М., 1970; Гуров А. Ф., С ев рук Д. Д., С у р н о в Д. Н., Конструкция и расчет на прочность космических электроракетных двигателей, М., 1970; Фаворский О. Н., Ф и ш г о и т В. В., Я н т о в с к и и Е. И., Основы теории космических электрореактивных двигательных установок, М., 1970; Гришин С. Д., Л е с к о в Л. В., К о з л о в Н. П.. Электрические ракетные двигатели, М., 1975. Ю. М. Трушин.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ COM (Malapteru-rus electricus), рыба подотряда сомовидных. Дл. 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 нек-рых др. реках тропич. Африки. Разводится в аквариумах. Мясо Э. с. употребляют в пищу.

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

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СТУЛ, специально оборудованное кресло для приведения в исполнение приговора о смертной казни путём использования электрич. 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 авг. „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.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК, упорядоченное (направленное) движение электрически заряженных частиц или заряженных макроскопич. тел. За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц; если ток создаётся отрицательно заряженными частицами (напр., 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 макроскопич. тел), и конвекционный ток - движение макроскопич. заряженных тел как целого (напр., заряженных капель дождя).

О наличии Э. т. в проводниках можно судить по тем действиям, к-рые он производит: нагреванию проводников, изменению их хим. состава, созданию магнитного поля. Магнитное действие тока проявляется у всех без исключения проводников; в сверхпроводниках не происходит выделения теплоты, а хим. 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 к-рой зависит интенсивность магнитного поля. Количественно Э. т. характеризуется скалярной величиной - силой тока I и векторной величиной - плотностью электрического тока j. При равномерном распределении плотности тока по сечению проводника сила тока 1 - jS = q0nvS, где qo - заряд частицы, п - концентрация частиц (число частиц в единице объёма), v - ср. 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 электрич. поля внутри проводника, к-рое 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 металлич. 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 к-рых практически не зависит от темп-ры и составляет 1022-1023см-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 электрич. сопротивления металлов от темп-ры (линейное увеличение с ростом темп-ры) и прямую пропорциональность между силой тока и напряжением (см. Металлы).

В электролитах Э. т. обусловлен направленным движением положит, и отрицат. ионов. Ионы образуются в электролитах в результате электролитической диссоциации. С ростом темп-ры 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 положит, и отрицат. ионы (как в электролитах) и свободные электроны (как в металлах). Ионы и свободные электроны образуются в газе в результате сильного нагревания или внеш. 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 электрич. полем и достигают другого электрода - анода.

В полупроводниках носителями тока являются электроны и дырки.

Лит.: Т а м м И. Е., Основы теории электричества, 9 изд., М., 1976, гл. 3, 6; К а-л а ш н и к о в С. Г., Электричество, 4 изд., М., 1977 (Общий курс физики), гл. 6, 14-16, 18. Г. Я. Мякишев.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ УГОРЬ (Electrophorus electricus), рыба сем. Electrophoridae отряда карпообразных. Обитает в пресных водах Центр, и Юж. Америки.

Тело голое, дл. 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.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ФИЛЬТР, электрич. устройство, в к-ром из спектра поданных на его вход электрич. 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, радиоизмерит. техники и т. д.- везде, где передаются электрич. сигналы при наличии др. (мешающих) сигналов и шумов, отличающихся от первых по частотному составу; они применяются также в выпрямителях тока для сглаживания пульсаций выпрямленного тока. Область частот, в к-рой лежат составляющие, пропускаемые (задерживаемые) Э. ф., наз. полосой пропускания (полосой задерживани я). Фильтрующие свойства Э. ф. количественно определяются относит, величиной вносимого им затухания в составляющие спектра электрич. 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 нек-рой граничной fB и задерживающие колебания с частотами выше fB; верхних частот (ФВЧ), в к-рых, наоборот, пропускаются колебания с частотами выше нек-рой fH и подавляются колебания ниже этой границы; полосно-пропускающие (ППФ), или полосовые, выделяющие колебания только в конечном интервале частот от fB до fu; 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 отд. случаях - до единиц Ггц) получили распространение LC-фильтры (рис. 1, а, в, г), содержащие дискретные элементы - катушки индуктивности и электрич. конденсаторы; в диапазоне от долей гц до сотен кгц наиболее часто используют пассивные или активные КС-фильтры (рис. 1, б), выполненные на основе резисторов и конденсаторов (активный, кроме того, содержит усилитель электрических колебаний). Действие LC- и КС-фильтров основано на использовании зависимости сопротивления реактивного (ёмкостного и индуктивного) от частоты переменного тока. Для фильтрации сигналов, частота к-рых составляет доли гц, служат электротепловые фильтры (ЭТФ), конструктивно представляющие собой стержень с источником тепла и термоэлектрич. преобразователем; введение в ЭТФ усилителей с обратной связью позволяет реализовать электротепловые ФВЧ и ППФ. Известны также электромеханич. фильтры, выполненные на основе дисковых, цилиндрич., пластинчатых, гантельных и камертонных резонаторов. В таких Э. ф. используется явление механич. резонанса; применяются в диапазоне от неск. кгц до 1 Мгц. Высокими фильтрующими свойствами обладают пьезоэлектрич. ППФ и ПЗФ, материалом для изготовления к-рых служит пьезокварц или пьезоэлектрическая керамика (см. также Пьезоэлектричество). Таковы, напр., 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 акустич. волн - объёмных (для фильтров, применяемых в диапазоне частот от неск. Мгц до десятков Мгц) либо поверхностных (в диапазоне от неск. 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, металлич. 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 неск. Ггц до неск. десятков Ггц распространены волноводные Э. ф., представляющие собой волноводную секцию с повышенной критич. частотой (вол-новодный 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., Л о т к о в а Е. Д., Электрические фильтры метрового и дециметрового диапазонов, М., 1976.

А. Е. Знаменский.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ФИЛЬТР, электрофильтр (в газоочистке), аппарат для удаления из пром. газов взвеш. 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 электрич. токе высокого напряжения (40-70 кв); коронирующие электроды всегда подключены к отрицат. 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 периодич. и непрерывные. Работают Э. ф. как при атм. давлении, так и при давлении выше и ниже атмосферного; темп-pa газов может достигать 500 0С 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.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ УСИЛИТЕЛЬ, устройство, предназначенное для повышения мощности электрич. сигналов. Поскольку усиливаемые электрич. 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), к-рые входят в состав различной измерит, аппаратуры - электронных вольтметров, осциллографов, потенциометров, приборов, выполненных на основе мостов измерительных, и др. ИУ позволяют повысить чувствительность и точность при измерениях электрич. и неэлектрич. величин. Осн. требование, предъявляемое к ИУ,- постоянство коэфф. усиления, достигаемое посредством глубокой отрицат. обратной связи. Кроме того, в ряде приборов (напр., вольтметрах, осциллографах) ИУ должен обеспечивать их нормальную работу в широком диапазоне частот, иногда от 0 до неск. Ггц.

Лит. см. при ст. Усилитель электрических колебаний. Г. В. Войшвилло.

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ВЗРЫВАНИЕ, осуществляется посредством электродетонаторов, включённых в электровзрывную сеть. Предложено в России П. Л. Шиллингом (1812) для взрывания пороховых зарядов при помощи разработанных им угольных запалов, к-рые в 1839 были заменены электровоспламенителями с металлич. мостиком накаливания. В 1840 для Э. в. были созданы гальванич. 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, стр-ве и военно-инж. работах. Совр. средства и приборы для Э. в. обеспечивают безопасность Э. в. в условиях блуждающих токов, статич. 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.

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ (U) между двумя точками электрич. цепи или электрич. поля, равно работе электрич. поля по перемещению единичного положит, заряда из одной точки в другую. В потенциальном электрич. поле эта работа не зависит от пути, по к-рому 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 к-рому перемещается заряд между точками. Непотенциальные силы, наз. сторонними, действуют внутри любого источника постоянного тока (генератора, аккумулятора, гальванич. элемента и др.). Под напряжением на зажимах источника тока всегда понимают работу электрич. поля по перемещению единичного положит, 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 / - сила тока, R - внутр. сопротивление источника, а E - его электродвижущая сила (эдс). При разомкнутой цепи (/ = 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, к-рое представляет собой среднеквадратичное за период значение напряжения. Напряжение на зажимах источника переменного тока или катушки индуктивности измеряется работой электрич. поля по перемещению единичного положит, заряда вдоль пути, лежащего вне источника или катушки. Вихревое (непотенциальное) электрич. поле на этом пути практически отсутствует, и напряжение равно разности потенциалов. Э. н. обычно измеряют вольтметром. Единица Э. н. в Между-нар. системе единиц - вольт.

Лит.: Т а м м 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.

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОТОПЛЕНИЕ, вид отопления, при к-ром обогрев помещений и поддержание в них заданной темп-ры обеспечиваются электрич. отопит, приборами, преобразующими электрич. энергию в тепловую. Наиболее распространены отопит, приборы, нагреват. элементом к-рых служит проводник с большим электрич. сопротивлением: открытый, непосредственно соприкасающийся с нагреваемым воздухом (напр., в электрокаминах и рефлекторах), или закрытый, помещённый внутри электронагревателя обычно трубчатого типа и передающий тепло на поверхность отопит, прибора (радиатора) через циркулирующий в нём теплоноситель (напр., жидкое масло). Приборы с закрытым нагреват. элементом исключают возможность ожогов и пригорания пыли.

В совр. стр-ве находят применение отопит, приборы, в к-рых электрич. 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 др. нужды. В качестве теплоаккумуляционных отопит, приборов используют также строит, конструкции (напр., железобетонные панели перекрытий), прокладывая в них электро-нагреват. кабели. В нек-рых случаях для Э. о. применяют изделия из токопроводящей резины, токопроводящие обои и т. п.

Существенное преимущество Э. о. перед др. видами отопления - простота и надёжность автоматического регулирования темп-ры, 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.

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ, частная форма проявления (наряду с магнитным полем) электромагнитного поля, определяющая действие на электрич. 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 др. заряд, и наоборот; так осуществляется взаимодействие зарядов (концепция близкодействия). Осн. количеств, характеристика Э. п.- напряжённость электрического поля Е, к-рая определяется как отношение силы F, действующей на заряд, к величине заряда q, Е = F/q. Э. п. в среде наряду с напряжённостью характеризуется вектором электрич. 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 к-рому в данной точке пространства напряжённость поля Е, создаваемого несколькими зарядами, равна сумме напряжённостей полей (Ei, Ei, Ез, . . .) отд. зарядов: Е = E1 + Е2 + Ез + ... Суперпозиция полей вытекает из линейности Максвелла г/равнений.

Лит.: Т а м м И. Е., Основы теории электричества, 9 изд., М., 1976, гл. 1, 6; К алашниковС. Г., Электричество, 4 изд., М., 1977 (Общий курс физики), гл. 2, 13.

Г. Я. Мякишев.

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ АТМОСФЕРЫ, стационарное электрич. 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 метеорологич. факторов: туманов, облаков, осадков, метелей, за-пыления и ионизации атмосферы, вулка-нич. извержений и т. д. Поэтому Э. п. а. в разных точках атмосферы различно и испытывает значит, 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., Ч у б а р и на Е. В., Электричество свободной атмосферы, Л., 1965; Имянитов И. М., Ч у-барина Е. В., Шварц Я. М., Электрич чество облаков, Л., 1971; Ч а л м е р с Дж. А., Атмосферное электричество, пер. с англ., Л., 1974. И. М. Имянитов.

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ, естественное электрич. поле Земли как планеты, к-рое наблюдается в твёрдом теле Земли, в морях, в атмосфере и магнитосфере. Э. п. 3. обусловлено сложным комплексом геофизич. 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 к-рой 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 электрич. поля атмосферы, а с космич. аппаратов - магнитосферы и космич. пространства (при этом расстояние между электродами должно превышать дебаевский радиус экранирования в космич. плазме, т. е. составлять сотни метров).

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

Существование электрич. поля атмосферы приводит к возникновению токов, разряжающих электрич. "конденсатор" атмосфера - Земля. В обмене зарядами между поверхностью Земли и атмосферой значит, роль играют осадки. В среднем осадки приносят положит, 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 электрич. зарядов, приносимых на земную поверхность площадью 1 км2 за год, можно характеризовать следующими данными:
 
Ток проводимости ....
+60 к1(км2 * год)
 
+20 
Разряды молний ....
-20
Токи с остриёв .....
-100 
Всего . . .
 -40 к/(км2 * год)

На значит, части земной поверхности - над океанами - токи с остриёв исключаются, и здесь будет положит, баланс. Существование статического отрицат. заряда на поверхности Земли (ок. 5,7 * *105к) говорит о том, что эти токи в среднем сбалансированы.

Электрич. поля в ионосфере обусловлены процессами, протекающими как в верх, слоях атмосферы, так и в магнитосфере. Приливные движения возд. масс, ветры, турбулентность - всё это является источником генерации электрич. поля в ионосфере благодаря эффекту гидромагнитного динамо (см. Земной магнетизм). Примером может служить солнечно-суточная электрич. токовая система, к-рая вызывает на поверхности Земли суточные вариации магнитного поля. Величина напряжённости электрич. поля в ионосфере зависит от местоположения точки наблюдения, времени суток, общего состояния магнитосферы и ионосферы, от активности Солнца. Она колеблется от неск. 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 электрич. поля ионосферы переносятся в магнитосферу, а магнитосферные поля в ионосферу.

Одним из непосредственных источников электрич. поля в магнитосфере является солнечный ветер. При обтекании магнитосферы солнечным ветром возникает эдс Е = v*b1, где b1 - нормальная компонента магнитного поля на поверхности магнитосферы, v - ср. скорость частиц солнечного ветра.

Эта эдс вызывает электрич. 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 напряжённости электрич. 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 объёмных 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 электрич. поля и токи в магнитосфере и ионосфере испытывают значит, изменения.

Кроме указанных квазистатических электрич. полей, в магнитосфере и ионосфере существуют переменные электрич. поля, связанные с различного типа плазменными колебаниями (см. Магнитная гидродинамика).

Магнитогидродинамические волны, генерируемые в магнитосфере, распространяются по естеств. волноводным каналам вдоль силовых линий магнитного поля Земли. Попадая в ионосферу, они преобразуются в электромагнитные волны, к-рые 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 102-104гц).

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

Определённый вклад в Э. п. 3. вносит контактная разность потенциалов между породами различной электропроводности (термоэлектрический, электрохимический, пьезоэлектрический эффекты). Особую роль при этом могут играть вулканические и сейсмические процессы.

Электрич. поля в морях индуцируются переменным магнитным полем Земли, а также возникают при движении проводящей мор. воды (мор. волн и течений) в магнитном поле. Плотность электрич. токов в морях достигает 10-6 а/м2. Эти токи могут быть использованы как естеств. источники переменного магнитного поля для магнитовариационного зондирования на шельфе и в море.

Вопрос об электрич. заряде Земли как источнике электрич. 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 напряжённость электрич. поля в околоземном межпланетном пространстве колеблется в пределах от десятых долей до неск. 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.

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СМЕЩЕНИЕ, то же, что вектор электрич. индукции (см. Индукция электрическая и магнитная). Термин имеет историч. происхождение (введён Дж. К. Максвеллом), в совр. физ. литературе не применяется.

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ, 1) величина, характеризующая противодействие электрич. цепи (или её участка) электрическому току, измеряется в омах. Э. с. обусловлено передачей или преобразованием электрич. энергии в др. виды: при необратимом преобразовании злектрич. энергии (преим. в тепловую) Э. с. наз. сопротивлением активным; Э. с., обусловленное передачей энергии электрич. или магнитному полю (и обратно), наз. сопротивлением реактивным.

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

При переменном токе (синусоидальном) Э. с. цепи равно Z = kor г2 + х2, где г - активное сопротивление, а х - реактивное сопротивление цепи, определяемое наличием в цепи индуктивности и электрической ёмкости (см. Сопротивление индуктивное. Сопротивление ёмкостное); величина Z наз. полным электрическим сопротивлением.

Активное сопротивление элемента электрич. цепи зависит как от формы элемента и его размеров, так и от материала, из к-рого он изготовлен. Для однородного по составу элемента в виде бруска, пластины, трубки или проволоки при постоянном его сечении S и длине /, R =
30-03-5.jpgгде р - удельное сопротивление, характеризующее материал элемента; измеряется в ом*м, ом*см
30-03-6.jpg

По удельному сопротивлению все вещества делятся на проводники (см. Металлы, Проводники), полупроводники (см. Полупроводники, Полупроводниковые материалы), изоляторы (см. Диэлектрики, Электроизоляционные материалы). При очень низких темп-pax Э. с. нек-рых металлов и сплавов падает до нуля (см. Сверхпроводимость, Сверхпроводники). Часто вместо удельного сопротивления, особенно при рассмотрении физ. природы Э. с., вводят величину, обратную удельному Э. с.,- электропроводность. 2) Термин "Э. с." в обиходе часто употребляют применительно к резистору или к.-л. др. элементу, присоединяемому к электрич. цепи, напр, для ограничения или регулирования силы тока в ней (см. Шунт, Реостат, Потенциометр).

Лит. см. при ст. Электропроводность.

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО, совокупность явлений, обусловленных существованием, движением и взаимодействием электрически заряженных тел или частиц. Взаимодействие электрических зарядов осуществляется с помощью электромагнитного поля (в случае неподвижных электрич. зарядов - электростатич. поля; см. Электростатика). Движущиеся заряды (электрический ток) наряду с электрическим возбуждают и магнитное поле, т. е. порождают электромагнитное поле, посредством к-рого осуществляется электромагнитное взаимодействие (учение о магнетизме, т. о., является составной частью общего учения об Э.). Электромагнитные явления описываются клас-сич. электродинамикой, в основе к-рой лежат Максвелла уравнения.

Законы классич. 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 к-рыми, с одной стороны, на много порядков интенсивнее гравитационных и слабых, а с другой - являются дальнодействую-щими в отличие от сильных взаимодействий. Строение атомных оболочек, сцепление атомов в молекулы (хим. силы) и образование конденсированного вещества определяются электромагнитным взаимодействием.

Историческая справка. Простейшие электрич. 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 электрич. 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 пол. 18 вв. проводились многочисленные опыты с наэлектризованными телами, были построены первые электростатич. машины, основанные на электризации трением, установлено существование электрич. зарядов двух родов (III. Дюфе), обнаружена электропроводность металлов (англ. учёный С. Грей). С изобретением первого конденсатора - лейденской банки (1745)- появилась возможность накапливать большие электрич. заряды. В 1747-53 Б. Франклин изложил первую последовательную теорию электрич. явлений, окончательно установил электрич. природу молнии и изобрёл молниеотвод.

Во 2-й пол. 18 в. началось количеств, изучение электрич. и магнитных явлений. Появились первые измерит, приборы - электроскопы различных конструкций, электрометры. Г. Кавендиш (1773) и Ш. Кулон (1785) экспериментально установили закон взаимодействия неподвижных точечных электрич. зарядов (работы Кавендиша были опубликованы лишь в 1879). Этот основной закон электростатики (Кулона закон) впервые позволил создать метод измерения электрич. 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 кон. 18 в. Л. Галъвани "животного электричества" и работами А. Вольты, к-рый правильно истолковал опыты Гальвани присутствием в замкнутой цепи 2 разнородных металлов в жидкости и изобрёл первый источник электрич. тока - гальванич. элемент (т. н. вольтов столб, 1800), создающий непрерывный (постоянный) ток в течение длительного времени. В 1802 В. В. Петров, построив гальванич. элемент значительно большей мощности, открыл электрич. 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. X. Ленца (закон Джоуля - Ленца). Г. Ом установил (1826) количеств, зависимость электрич. тока от напряжения в цепи. К. Ф. Гаусс сформулировал (1830) осн. теорему электростатики (см. Гаусса теорема).

Наиболее фундаментальное открытие было сделано X. Эрстедом в 1820; он обнаружил действие электрич. 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 электрич. 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 электрич. 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 четв. 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.- электрич. осветительные устройства и т. д. Практич. 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 к-ром все электрич. и магнитные явления рассматриваются с единой точки зрения. С помощью опытов он доказал, что действия электрич. зарядов и токов не зависят от способа их получения [до Фарадея различали

"обыкновенное" (полученное при электризации трением), атмосферное, "гальваническое", магнитное, термоэлектрическое, "животное" и др. виды Э.]. В 1831 Фарадей открыл индукцию электромагнитную - возбуждение электрич. 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 электрич. ц 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 электрич. и магнитном полях. Он отрицал концепцию дальнодействия, сторонники к-рой 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 электрич. или (соответственно) магнитное поля, с помощью к-рых взаимодействие передаётся от точки к точке (концепция близкодействия). В основе его представлений об электрич. и магнитном полях лежало понятие силовых линий, к-рые он рассматривал как механич. образования в гипотетич. среде - эфире, подобные растянутым упругим нитям или шнурам.

Идеи Фарадея о реальности электромагнитного поля не сразу получили признание. Первая математич. 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 электрич. колебаний в контуре, состоящем из конденсатора (электроёмкость) и катушки (индуктивность).

Большое значение для развития учения об Э. имело создание новых приборов и методов электрич. измерений, а также единая система электрич. и магнитных единиц измерений, созданная Гауссом и В. Вебером (см. Гаусса система единиц). В 1846 Вебер указал на связь силы тока с плотностью электрич. зарядов в проводнике и скоростью их упорядоченного перемещения. Он установил также закон взаимодействия движущихся точечных зарядов, к-рый содержал новую универсальную электродинамич. постоянную, представляющую собой отношение электростатич. 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 эмпирич. законы электромагнитных явлений и введя гипотезу о порождении магнитного поля переменным электрич. полем, Максвелл сформулировал фундаментальные уравнения классич. электродинамики, названные его именем. При этом он, подобно Фарадею, рассматривал электромагнитные явления как нек-рую форму механич. процессов в эфире. Гл. 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 кон. 19 - нач. 20 вв. начался новый этап в развитии теории Э. Исследования электрич. разрядов увенчались открытием Дж. Дж. Томсоном дискретности электрич. зарядов. В 1897 он измерил отношение заряда электрона к его массе, а в 1898 определил абс. величину заряда электрона. X. Лоренц, опираясь на открытие Томсона и выводы молекулярно-кинетической теории, заложил основы электронной теории строения вещества (см. Лоренца - Максвелла уравнения). В классич. электронной теории вещество рассматривается как совокупность электрически заряженных частиц, движение к-рых подчинено законам классич. механики. Уравнения Максвелла получаются из уравнений электронной теории статистич. усреднением.

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

На малых пространственно-временных интервалах становятся существенными квантовые свойства электромагнитного поля, не учитываемые классич. теорией Э. Квантовая теория электромагнитных процессов - квантовая электродинамика - была создана во 2-й четв. 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 классич. учения об Э. не уменьшилось, были определены лишь границы применимости классич. электродинамики. В этих пределах уравнения Максвелла и классич. электронная теория сохраняют силу, являясь фундаментом совр. теории Э. Классич. электродинамика составляет основу большинства разделов электротехники, радиотехники, электроники и оптики (исключение составляет квантовая электроника). С помощью её уравнений было решено огромное число задач теоре-тич. 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 теплового излучения, пер. с англ., 2 изд., М., 1953; Т а м м И. Е., Основы теории электричества, 9 изд., М., 1976. Г. Я. Мякишев.

"ЭЛЕКТРИЧЕСТВО", ежемесячный научно-технич. журнал, орган АН СССР, Гос. комитета Сов. Мин. СССР по науке и технике и Центр, правления научно-технич. об-ва энергетики и электротех-нич. пром-сти. Один из старейших тех-нич. 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) ок. 19 тыс. экз.

ЭЛЕКТРО..., часть сложных слов, указывающая на отношение к электричеству (напр., электрод, электроскоп).

ЭЛЕКТРОАКУСТИКА, раздел прикладной акустики, содержание к-рого составляют теория, методы расчёта и конструирование электроакустических преобразователей. Часто к Э. относят теорию и методы расчёта представляющих интерес для прикладной акустики электромеханич. преобразователей (напр., звукоснимателей, рекордеров, виброметров, электромеханич. фильтров и трансформаторов и др.), связанных с электроакустич. преобразователями общностью физич. механизма, методов расчёта и конструирования. Э. тесно связана также со мн. др. разделами прикладной акустики, поскольку рассматриваемые ею электроакустич. преобразователи либо органически входят в состав различной акустич. аппаратуры (напр., при звуковещании, звукозаписи и воспроизведении звука, в ультразвуковой дефектоскопии и технологии, в гидроакустике, акустической голографии и др.), либо широко применяются при экспериментальных исследованиях (напр., в архитектурной и строит, 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 к-рых преобразование осуществляется наиболее эффективно или с минимальными искажениями.

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

Существенную роль в развитии Э. сыграли работы амер. учёных Ф. Морса и Л. Фолди (общая теория электромеханич. преобразователей с распределёнными связями), Г. Олсона (теория электромеханич. аналогий и эквивалентных схем), У. Мэзона (расчёт пьезоэлектрич. преобразователей и фильтров) и сов. учёных Н. Н. Андреева и Л. Я. Гутина (заложивших основы совр. методов расчёта пьезоэлектрич. и магнитострикционных преобразователей), В. В. Фурдуева (установившего различные виды соотношений на основе теоремы взаимности в электромеханич. системах), А. А. Хар-кевича (разработавшего и систематизировавшего общую теорию электроакустич. преобразователей) и др.

Лит.: Г у т и н Л. Я., Магнитострикцион-ные излучатели и приемники, "Журнал технической физики", 1945, т. 15, в. 12; его же, Пьезоэлектрические излучатели и приемники, там же, 1946, т. 16, в. 1; Ф у р д у е в 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; С к у ч и к Е., Основы акустики, пер. с англ., т. 1 - 2. М., 1976. Р. Е. Пасынков.