Електростатичний Генератор Ван-де-Граафа

Генератор Ван-де-Граафа – генератор високої напруги. Створений у 1929 році. Принцип дії полягає в електризації діелектричної ленти що рухається. Діелектрична лента 4-5 рухається на діелектричному ролику 3 та заземленому ролику 6. На електрод 7 подається різниця потенціалів в кілька kV (додатня відносно землі). За рахунок іонізації повітря поблизу 7 іони рухаються до заземленого 6 і осідають на ленті. Електрод 2 знімає даодатні заряди, оскільки з’єднаний зі сферою, а заряди на сфері лише на зовнішній поверхні сфери. Такй зарядим чином на сфері 1 скоплюється поверхневий заряд. За допомогою генератора отримують різницю потенцыалыв до 80 kV. Значення отриманої напруги обмежене коронним зарядом, що виникає на поверхні сфери 1.

Електростатичний Генератор Ван-де-Граафа

Генератор Ван-де-Граафа – генератор високої напруги. Створений у 1929 році. Принцип дії полягає в електризації діелектричної ленти що рухається. Діелектрична лента 4-5 рухається на діелектричному ролику 3 та заземленому ролику 6. На електрод 7 подається різниця потенціалів в кілька kV (додатня відносно землі). За рахунок іонізації повітря поблизу 7 іони рухаються до заземленого 6 і осідають на ленті. Електрод 2 знімає даодатні заряди, оскільки з’єднаний зі сферою, а заряди на сфері лише на зовнішній поверхні сфери. Такй зарядим чином на сфері 1 скоплюється поверхневий заряд. За допомогою генератора отримують різницю потенцыалыв до 80 kV. Значення отриманої напруги обмежене коронним зарядом, що виникає на поверхні сфери 1.

Теорія Ланжевена оріентаційпої поляризації газів зі сталим дипольним моментом.

Розглянемо газ, що складається з молекул, кожна з яких має постійний дипольний момент . Якщо поле  відсутнє, то моменти молекул орієнтовані хаотично, середнє значення проекцій моменту всіх молекул на будь-яку вісь дорівнює нулю. Включення електричного поля   приводить до того, що потенціальна енергія молекул буде мінімальною при орієнтації диполя за полем. Тепловий рух молекул перешкоджає такій орієнтації і намагається рівномірно розподілити молекули за напрямами їх дипольних моментів. В цій ситуації середнє значення проекції дипольного моменту буде відрізнятися від нуля:

Тут  — число молекул, дипольний момент яких знаходиться всередині тілесного кута з розхилом від  до . Цей кут дорівнює , а вираз для   можемо написати, використовуючи розподіл Больцмана:

де  —стала.

Позначимо , тоді

Для знаходження сталої скористаємося умовами нормування: повне число молекул

Замінадає:

Підставляючи це значення в формулу для маємо:

Здійснивши підстановку , одержимо:

Тут  — функція Ланжевена. Ланжевен — французький фізик, вирішивший аналогічну задачу для магнітних диполів в магнітному полі. Дебай застосував цей розгляд до діелектриків. Дослідимо функцію Ланжевена . При малих значеннях  розкладемо  в ряд Лорана: . Нехтуючи членами з , тощо, одержимо: . Вертаючись до орієнтаційної поляризації, бачимо, що умові відповідають великі поля  і низькі температури. В цих умовах тепловий рух не може протидіяти орієнтаційній дії поля, всі диполі орієнтуються за полем, середнє значення проекції моментів молекул на направлення поля буде дорівнювати . Тепер оцінимо величину  для кімнатної температури  та   для молекул води, дипольний момент яких

.

Отже, можна вважати, що в звичайних умовах,

,

Бачимо, що . Це аналогічно електронній поляризації, але роль поляризовності   грає . Тепер можемо записати вираз для діелектричної проникності

. У відповідності з експериментом теорія дає залежність  (закон Кюрі). Якісно цю закономірність можна пояснити тим, що із збільшенням температури зростає дезорієнтуюча дія теплового руху на диполі в електричному полі, і діелектрична проникність зменшується.