БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (ЭЛ)
Лит.: Чиликин М. Г., Общий курс электропривода, 5 изд., М., 1971; Авен О. И., Доманицкий С. М., Бесконтактные исполнительные устройства промышленной автоматики, М. — Л., 1960; Электропривод систем управления летательных аппаратов. М., 1973; Основы автоматизированного электропривода, М., 1974.
Ю. М. Иньков.
Электропривод автоматизированный
Электропри'вод автоматизи'рованный, см. в ст. Электропривод .
Электропроводность (биол.)
Электропрово'дность биологических систем, обусловлена наличием в них ионов и подвижных полярных молекул. Биологическая ткань состоит из клеток и межклеточного пространства, заполненного веществом — электролитом с удельным сопротивлением около 100 ом ·см. Внутреннее содержимое клетки отделено от межклеточного пространства мембраной, эквивалентная электрическая схема которой представляет собой параллельное соединение сопротивления и ёмкости. Поэтому Э. биологических тканей зависит от частоты проходящего тока и формы его колебаний. Удельное сопротивление и ёмкость мембраны клетки составляют величины порядка 1 ком ·см 2 и 1 мкф/см 2 (соответственно). Некоторые биологические ткани способны отвечать возбуждением на проходящий ток; в этом случае их Э. нелинейно зависит от амплитуды тока. Если возбуждения не возникает, то токи распространяются в ткани в соответствии с импедансом её компонентов. Клеточные мембраны представляют относительно большое сопротивление для токов низкой частоты (£ 1 кгц ), поэтому их основная часть проходит по межклеточным щелям. Амплитуда низкочастотных токов пропорциональна объёму межклеточного пространства (например, просвету кровеносных сосудов) и концентрации электролитов в нём. Измерение Э. биологических тканей на таких низких частотах используют в биологии и медицине для определения кровенаполнения различных органов, выявления отёка органов, в которых набухшие клетки уменьшают межклеточное пространство. Э. биологических тканей, измеренная на частотах, больших 100 кгц, пропорциональна общему количеству электролитов, содержащихся в ткани между электродами, т. к. в этом случае клеточные мембраны уже не препятствуют распространению электрического тока. Измерение Э. на таких высоких частотах используют в биологии и медицине для регистрации малых изменений объёма органов, связанных с притоком или оттоком крови от них. Знание Э. биологических систем необходимо не только для оценки их структуры, но и для адекватного конструирования приборов, во входные или выходные цепи которых включены биологические ткани.
Лит.: Коль К. С., Ионная электропроводность нервов, пер. с англ., в сборнике: Процессы регулирования в биологии, М., 1960; Шван Г., Спектроскопия биологических веществ в поле переменного тока, в сборнике: Электроника и кибернетика в биологии и медицине, пер. с англ., М., 1963; Аккерман Ю., Биофизика, пер. с англ., М., 1964, с. 222—27; Кол К. С., Нервный импульс (теория и эксперимент), в сборнике: Теоретическая и математическая биология, М., 1968.
К. Ю. Богданов.
Электропроводность (физич.)
Электропрово'дность, электрическая проводимость, проводимость, способность тела пропускать электрический ток под воздействием электрического поля, а также физическая величина, количественно характеризующая эту способность. Тела, проводящие электрический ток, называются проводниками, в отличие от изоляторов (диэлектриков ). Проводники всегда содержат свободные (или квазисвободные) носители заряда — электроны, ионы, направленное (упорядоченное) движение которых и есть электрический ток. Э. большинства проводников (металлов , полупроводников , плазмы ) обусловлена электронами (в плазме небольшой вклад в Э. вносят также ионы). Ионная Э. свойственна электролитам .
Сила электрического тока I зависит от приложенной к проводнику разности потенциалов V, которая определяет напряжённость электрического поля Е внутри проводника. Для изотропного проводника постоянного сечения Е = —V/L, где L — длина проводника. Плотность тока j зависит от значения Е в данной точке и в изотропных проводниках совпадает с ним по направлению. Эта зависимость выражается Ома законом: j = sЕ ; постоянный (не зависящий от Е ) коэффициент s и называется Э., или удельной Э. Величина, обратная s, называется удельным электрическим сопротивлением : r = 1/s. Для проводников разной природы значения s (и r) существенно различны (см. рис. ). В общем случае зависимость j от Е нелинейна, и s зависит от Е ; тогда вводят дифференциальную Э. s = dj/dE. Э. измеряют в единицах (ом ·см )-1 или (в СИ) в (ом ·м )-1 .
В анизотропных средах, например в монокристаллах, s — тензор второго ранга, и Э. для разных направлений в кристалле может быть различной, что приводит к неколлинеарности Е и j.
В зависимости от величины Э. все вещества делятся на проводники с s > 106 (ом ·м )—1 , диэлектрики с s < 10—8 (ом ·м )—1 и полупроводники с промежуточными значениями s. Это деление в значит. мере условно, т. к. Э. меняется в широких пределах при изменении состояния вещества. Э. s зависит от температуры, структуры вещества (агрегатного состояния, дефектов и пр.) и от внешних воздействий (магнитного поля, облучения, сильного электрического поля и т. п.).
Мерой «свободы» носителей заряда в проводнике служит отношение ср. времени свободного пробега (t) к характерному времени столкновения t cт : t/t cт >> 1; чем больше это отношение, тем с большей точностью можно считать частицы свободными. Методы молекулярно-кинетической теории газов позволяют выразить s через концентрацию (n ) свободных носителей заряда, их заряд (е ) и массу (m ) и время свободного пробега:
где m — подвижность частицы, равная E/v cp = e t/m, v cp — ср. скорость направленного движения. Если ток обусловлен заряженными частицами разного сорта «i », то . Подвижность электронов (вследствие их малой массы) настолько больше ионной, что ионная Э. существенна только в случае, когда свободные электроны практически отсутствуют. Перенос массы под воздействием тока, напротив, связан с движением ионов.
Характер зависимости Э. от температуры Т различен у разных веществ. У металлов зависимость s(Т ) определяется в основном уменьшением времени свободного пробега электронов с ростом Т: увеличение температуры приводит к возрастанию тепловых колебаний кристаллической решётки, на которых рассеиваются электроны, и s уменьшается (на квантовом языке говорят о столкновении электронов с фононами ). При достаточно высоких температурах, превышающих Дебая температуру qD , Э. металлов обратно пропорциональна температуре: s ~ 1/Т ; при Т << qD s ~ Т —5 , однако ограничена остаточным сопротивлением (см. Металлы ). В полупроводниках s резко возрастает при повышении температуры за счёт увеличения числа электронов проводимости и положительных носителей заряда — дырок (см. Полупроводники ). Диэлектрики имеют заметную Э. лишь при очень высоких электрических напряжениях; при некотором (большом) значении Е происходит пробой диэлектриков .
Некоторые металлы, сплавы и полупроводники при понижении Т до нескольких градусов К переходят в сверхпроводящее состояние с s = ¥ (см. Сверхпроводимость ). При плавлении металлов их Э. в жидком состоянии остаётся того же порядка, что и в твёрдом.
Об Э. жидкостей см. Электролиты , Фарадея законы .
Прохождение тока через частично или полностью ионизованные газы (плазму) обладает своей спецификой (см. Электрический разряд в газах , Плазма ). Например , в полностью ионизованной плазме Э. не зависит от плотности и возрастает с ростом температуры пропорционально Т 3/2 , достигая Э. хороших металлов.
