Свободные колебания

В силу указанных выше особенностей металлы и их сплавы имеют ело дующее атомпо-кристаллическое строение. В определенных местах кристаллической решетки располагаются положительно заряженные ионы, а наружные свободные электроны создают внутри металла как бы лсгкотекучую жидкость, или электронный газ, который беспорядочно движется во всех направлениях. При определенных условиях, например при создании разнос:!] потенциалов, движение электронов получает определенное направление и возникает электрический ток.

1 В металлах в узлах кристаллической решетки расположены не атомы, а положительно заряженные ионы, а между ними двигаются свободные электроны, но обычно говорят, что в узлах кристаллической решетки находятся

В металлах положительные ионы расположены практически равноправно по отношению друг к другу, а свободные электроны в виде "электронного г«8а", являясь общими для всего куска металла или металлической детали(рис.4,а), не препятствуют перемещению ионов металла по отношению друг к другу. Ионы металла способны сравнительно легко перемещаться под действием незначительных нагрузок в любом направлении, образуя при этом широкие дислокации.

Следует отметить, что свободные электроны есть во всех твердых телах, как в проводниках, так и в изоляторах; разница состоит в их количестве.

Так как свободные электроны обладают непрерывным набором энергий, то фотоны, излучаемые в процессе рекомбинации, образуют сплошной спектр, на который накладывается линейчатый спектр возбужденных атомов, образующихся при ступенчатых переходах.

Это выражение получено нами из рассмотрения частного случая движения электрических зарядов в металлическом проводнике. Для того чтобы выяснить, насколько общим является это выражение и можно ли его распространять на другие случаи движения электрических зарядов в магнитном поле, необходимо представить себе физическую картину движения зарядов в металлическом проводнике и возникновения силы F. В металлическом проводнике носителями зарядов являются «свободные» электроны, слабо связанные с атомами металла. Независимо от того, течет по проводнику ток или нет, «свободные» электроны совершают хаотическое тепловое движение со скоростями порядка сотен километров в секунду (эта скорость растет с ростом температуры). Пока электрическое поле в проводнике отсутствует, вследствие полной хаотичности теплового движения за единицу времени через любое сечение проводника в обе стороны проходит одинаковое число электронов, т. е. одинаковое количество электричества, и ток

газовый разряд, - прохождение электрич. тока в газе под действием электрич. поля. Носителями тока при Э.р. в г. являются свободные электроны и ионы. Если электрич. проводимость газа целиком обусловлена действием внеш. ионизатора, то газовый разряд наз. несамостоятельным. Э.р. в г., продолжающийся после удаления всех внеш. ионизаторов, наз. самостоятельным. Носители тока, необходимые для поддержания такого разряда, возникают гл. обр. в результате ионизации (в т.ч. фотоионизации} молекул газа, а также вследствие нагрева катода (см. Термоэлектронная эмиссия] и фотоэффекта внешнего, связанного с собств. свечением разряда. Переход несамостоят. разряда в самостоят, наз. электрическим пробоем газа, а напряжение, при к-ром происходит этот переход, - напряжением зажигания. Разновидности самостоят, газового разряда -дуговой разряд, искровой разряд, коронный разряд и тлеющий разряд.

ний электронных волн нет; свободные электроны в этом случае перемещаются беспрепятственно. Реальные металлы сопротивляются перемещению электронов из-за дефектов кристаллического строения и примесей, рассеивающих электронные волны. Рассеяние электронных волн наблюдается в том случае, если размеры центров рассеяния превосходят длину электронных волн. Одним из видов источников рассеяния являются, например, искажения решетки, возникающие вследствие тепловых колебаний узлов решетки (флуктуации плотности). Вероятность возникновения флуктуации плотности в этом случае у металлов велика, поскольку полностью устранить тепловые колебания атомов нельзя; поэтому при беспорядочном направлении колебаний части атомов среди большого их числа всегда найдутся такие, которые в данный, момент движутся навстречу друг другу. В этом случае расстояние между атомами будет меньше, чем между узлами в решетке металла, находящейся в равновесном состоянии. Таким образом, в микрообъемах металла возникают области с повышенной и пониженной плотностью. Как правило, размер этих микрообластей пре-

Переход металлов в состояние сверхпроводимости сопровождается скачкообразным уменьшением электронной теплоемкости (рис. 52): последнее указывает на то, что свободные электроны перестают взаимодействовать с решеткой и участвовать в переносе тепла.

Введение в полупроводник примесных атомов приводит к нарушению в нем стехиометрического состава и периодичности кристаллической решетки. Примеси вносят в структуру полупроводника дополнительные квантовые уровни, отличающиеся от зонной структуры уровней основного кристалла. В полупроводниках примеси в зависимости от их природы и природы полупроводников могут образовывать л- или р-проводимости. Примеси, образующие «-проводимость, должны иметь большую валентность, чем валентность, основного полупроводника; примеси, создающие р-проводимость, должны иметь валентность меньшую по сравнению с валентностью основного полупроводника. Например, для четырехвалентного германия пятивалентные примеси As, P, Sb и др. создают электронную проводимость, поскольку четыре атома примеси, занимая в кристаллической решетке германия определенные узлы, образуют ковалентные связи с соседними атомами германия, а избыточный (пятый) электрон внешней орбиты мышьяка остается свободным. Такие свободные электроны создают электронную проводимость. Примеси, освобождающие электроны, называются донорами, а соответствующие им энергетические уровни — донорными

НОСИТЕЛИ ТОКА — электрически заряж. частицы в веществе, обусловливающие его электрическую проводимость. В большинстве случаев Н. т. являются т. н. свободные электроны и ионы, к-рые способны перемещаться в веществе под действием электрич. поля. В ПП различают два рода Н. т.— электроны и дырки.

5°. Если выписать полное решение этого линейного дифференциального уравнения второго порядка с правой частью, то получим закон движения массы М, в котором будут смешаны свободные колебания системы, зависящие от начальных условий и параметров системы, и вынужденные колебания, определяемые характером возбуждения и параметрами системы. Как показывает практика, свободные колебания в системе затухают довольно быстро и остаются лишь вынужденные колебания. Вибрационные машины основной технологический процесс выполняют в установившемся режиме, когда свободные колебания уже затухнут,

В исследованиях длительных периодических колебаний свободные колебания обычно не учитывают, так как они быстро затухают даже при малом демпфировании. В этом случае

Первые два члена уравнения представляют свободные колебания системы, вызванные ударным приложением нагрузки. Вследствие различного рода сопротивлений системы свободные колебания через некоторое время затухают, и в уравнении < стаете я только третий член. Однако па начальном участке колебаний после улара свободные колебания имеют существенное значение и поэтому не могут быть исключены из анализа, как это сделано при изучении установившихся колебании, ш-ы.;анш.!х действием периодической нагрузки.

.Моментные пружины применяют также в колебательных системах спусковых регуляторов, обеспечивая свободные колебания баланса с заданной частотой

ных колебаний агрегата. Для этого надо снять с механизма вынуждающий момент (LM;. = 0) и вязкое сопротивление (/г = 0). Тогда дифференциальное уравнение (9.20) будет описывать собственные (свободные) колебания и примет вид

Свободные колебания системы

1. Свободные колебания

" 3.2. Свободные колебания ПЭД

Если нарушить равновесие системы с одной степенью <^яо-боды, то при отсутствии сил сопротивления система будет совершать свободные колебания по гармоническому закону:

Таким образом, свободные колебания будут происходить по гармоническому заюону.

3.2. Свободные колебания ПЭД 54