ЭЛЕКТРОНОГРАФИЯ (от электрон и ...графия), метод изучения структуры вещества, основанный на рассеянии ускоренных электронов исследуемым образцом. Применяется для изучения атомной структуры кристаллов, аморфных тел и жидкостей, молекул в газах и парах. Физ. основа Э.- дифракция электронов (см. Дифракция частиц); при прохождении через вещество электроны, обладающие волновыми свойствами (см. Кор-пускулярно-волновой дуализм), взаимодействуют с атомами, в результате чего образуются отдельные дифрагированные пучки. Интенсивности и пространственное распределение этих пучков находятся в строгом соответствии с атомной структурой образца, размерами и ориентацией отдельных кристалликов и др. структурными параметрами. Рассеяние электронов в веществе определяется электроста-тич. потенциалом атомов, максимумы к-рого в кристалле отвечают положениям атомных ядер.

Электрон ографич. исследования проводятся в спец. приборах - электронографах и электронных микроскопах; в условиях вакуума в них электроны ускоряются электрич. полем, фокусируются в узкий светосильный пучок, а образующиеся после прохождения через образец пучки либо фотографируются (электронограммы), либо регистрируются фотоэлектрич. устройством. В зависимости от величины электрич. напряжения, ускоряющего электроны, различают дифракцию быстрых электронов (напряжение от 30-50 кэв до 1000 кэв и более) и дифракцию медленных электронов (напряжение от неск. в до сотен в).

Э. принадлежит к дифракционным структурным методам (наряду с рентгеновским структурным анализом и нейтронографией) и обладает рядом особенностей. Благодаря несравнимо более сильному взаимодействию электронов с веществом, а также возможности создания светосильного пучка в электронографе, экспозиция для получения электронограмм обычно составляет ок. секунды, что позволяет исследовать структурные превращения, кристаллизацию и т. д. С др. стороны, сильное взаимодействие электронов с веществом ограничивает допустимую толщину просвечиваемых образцов десятыми долями мкм (при напряжении 1000-2000 кэв макс, толщина неск. ним).

Э. позволила изучать атомные структуры огромного числа веществ, существующих лишь в мелкокристаллич. состоянии. Она обладает также преимуществом перед рентгеновским структурным анализом в определении положения лёгких атомов в присутствии тяжёлых (методам нейтронографии доступны такие исследования, но лишь для кристаллов значительно больших размеров, чем для исследуемых в Э.).

Вид получаемых электронограмм зависит от характера исследуемых объектов. Электронограммы от плёнок, состоящих из кристалликов с достаточно точной взаимной ориентацией или тонких монокристаллич. пластинок, образованы точками или пятнами (рефлексами) с правильным взаимным расположением. При частичной ориентации кристалликов в плёнках по определённому закону (текстуры) получаются отражения в виде дуг (рис. 1). Электронограммы от образцов, состоящих из беспорядочно расположенных кристалликов, образованы аналогично дебаеграммам равномерно зачернёнными окружностями, а при съёмке на движущуюся фотопластинку (кинематич. съёмка) - параллельными линиями. Перечисл. типы электронограмм получаются в результате упругого, преимущественно однократного, рассеяния (без обмена энергией с кристаллом). При многократном неупругом рассеянии возникают вторичные дифракционные картины от дифрагированных пучков (рис. 2). Подобные электронограммы наз. кикучи-электронограммами (по имени получившего их впервые япон. физика). Электронограммы от молекул газа содержат небольшое число диффузных ореолов.

В основе определения элементарной ячейки кристаллич. структуры и её симметрии лежит измерение расположения рефлексов на электронограммах. Межплоскостное расстояние а в кристалле определяется из соотношения:

d = LЛlr,

где L - расстояние от рассеивающего образца до фотопластинки, Л - деорой-левская длина волны электрона, определяемая его энергией, r - расстояние от рефлекса до центрального пятна, создаваемого нерассеянными электронами. Методы расчёта атомной структуры кристаллов в Э. аналогичны применяемым в рентгеновском 'структурном анализе (изменяются лишь нек-рые коэффициенты). Измерение интенсивностей рефлексов позволяет определить структурные амплитуды |Фhkl|. Распределение электростатич. потенциала ф(x, у,z) кристалла представляется в виде ряда Фурье:
30-07-1.jpg

(h, k, I - миллеровские индексы, О - объём элементарной ячейки). Макс, значения ф(x, у, z) соответствуют положениям атомов внутри элементарной ячейки кристалла (рис. 3). Т. о., расчёт значений ф(x, у, z), к-рый обычно осуществляется ЭВМ, позволяет установить координаты х, у, z атомов, расстояния между ними и т. п.

Методами Э. были определены мн. неизвестные атомные структуры, уточнены и дополнены рентгеноструктурные данные для большого числа веществ, в т. ч. мн. цепных и циклич. углеводородов, в к-рых впервые были локализованы атомы водорода, молекулы нитридов переходных металлов (Fe, Cr, Ni, W), обширный класс окислов ниобия, ванадия и тантала с локализацией атомов N и О соответственно, а также 2- и 3-компонентных полупроводниковых соединений, глинистых минералов и слоистых структур. При помощи Э. можно также изучать строение дефектных структур. В комплексе с электронной микроскопией Э. позволяет изучать степень совершенства структуры тонких кристаллич. плёнок, используемых в различных областях совр. техники. Для процессов эпитаксии существенным является контроль степени совершенства поверхности подложки до нанесения плёнок, к-рый выполняется с помощью кикучи-электронограмм: даже незначит. нарушения её структуры приводят к размытию кикучи-линий.

На электронограммах, получаемых от газов, нет чётких рефлексов (т. к. объект не обладает строго периодич. структурой) и их интерпретация осуществляется др. методами.

Интенсивность каждой точки этих электронограмм определяется как молекулой в целом, так и входящими в неё атомами. Для структурных исследований важна молекулярная составляющая, атомную же составляющую рассматривают как фон и измеряют отношение молекулярной интенсивности к общей интенсивности в каждой точке электронограммы. Эти данные позволяют определять структуры молекул с числом атомов до 10-20, а также характер их тепловых колебаний в широком интервале темп-р. Таким путём изучено строение мн. органич. молекул, структуры молекул галогенидов, окислов и др. соединений. Аналогичным методом проводят анализ атомной структуры ближнего порядка (см. Дальний порядок и ближний порядок) в аморфных телах, стёклах и жидкостях.

При использовании медленных электронов их дифракция сопровождается эффектом Оже и др. явлениями, возникающими вследствие сильного взаимодействия медленных электронов с атомами. Недостаточное развитие теории и сложность эксперимента затрудняют однозначную интерпретацию дифракционных картин. Применение этого метода целесообразно в сочетании с масс- и Ожеспектроскопией для исследования атомной структуры адсорбированных слоев, напр, газов, и поверхностей кристаллов на глубину неск. атомных слоев (на 10- 30 А). Эти исследования позволяют изучать явления адсорбции, самые начальные стадии кристаллизации и т. д.

Лит.: П и н с к е р 3. Г., Дифракция электронов, М.- Л., 1949; Вайнштейн Б. К., Структурная электронография, М., 1956; Звягин Б.Б., Электронография и структурная кристаллография глинистых минералов, М., 1964. 3. Г. Пинскер.

ЭЛЕКТРОНОГРАФИЯ МОЛЕКУЛ, изучение атомной структуры молекул методом электронографии. Э. м. в газах и парах, а также электронография молекулярных кристаллов, аморфных тел и жидкостей позволила получить новые и уточнить имеющиеся данные о строении молекул мн. хим. соединений.

ЭЛЕКТРОНОЖ (мед.), аппарат для операционных разрезов мягких тканей током высокой частоты или для коагуляции их с целью остановки кровотечения. Состоит из генератора токов высокой частоты и комплекта электродов (в виде прямых и изогнутых ножей, петель, пластин и др.). См. также Диатермокоагуляция, Элек трохирург ия.

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ЗДАНИЙ, совокупность электротехнич. устройств, устанавливаемых в зданиях и предназначаемых для электроснабжения систем водоснабжения, вентиляции, кондиционирования воздуха, искусств, освещения и др., а также для подвода лектроэнергии к бытовым электроприборам. К Э. з. относятся устройства внутр. электроснабжения, электроустановки инженерного оборудования, осветит, установки. Внутр. электроснабжение осуществляется вводно-распределит. устройствами (ВРУ) по внутр. электрич. сетям, имеет аппаратуру и приборы защиты, управления, коммутации и учёта расхода электроэнергии. ВРУ размещают в месте ввода в здание питающих линий преим. напряжением 380/220 в. На вводной части ВРУ обычно устанавливают трёхполюсные рубильники (или переключатели) и аппаратуру защиты. В состав распределит, части ВРУ входят устройства защиты отходящих от него питающих линий и приборы учёта расхода электроэнергии. Вертикальные части (стояки) питающих линий служат для разводки электроэнергии по этажам и квартирам через групповые линии питания электроприёмников. В жилых зданиях обычно имеются 3 групповые линии: общего освещения, штепсельных розеток на ток 6 а (для подключения бытовых электроприборов мощностью до 1,3 квт) и штепсельных розеток с заземляющим контактом на ток 10 и 25 а (для питания приборов мощностью до 4 квт). Электроплиты подключают к 3-й групповой линии через дополнит, штепсельное соединение. Для питания электроустановок инж. оборудования и осветит, установок прокладывают отд. стояки, имеющие в начале линии автоматич. выключатели или плавкие предохранители.

Лит.: Электрические сети жилых здании, М., 1974; Справочная книга для проектирования электрического освещения, под ред. Г. М. Кнорринга, Л., 1976. Е. И. Афанасьева.

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН, комплекс электрич. устройств для получения, распределения и использования электроэнергии. В качестве источников тока на трансп. машинах применяются гл. обр. аккумуляторные батареи и генераторы электромашинные. Номенклатура и число потребителей электроэнергии зависят от конструктивных особенностей и условий эксплуатации различных трансп. средств. Напр., на мотоциклах потребителями электроэнергии являются свечи зажигания и фары, на автомобилях, тракторах и т. п., кроме того,- стартеры, осветит., контрольно-измерит. и сигнальные приборы, аппараты и приборы, повышающие комфортабельность, и др. На подвижном составе жел. дорог источники электроэнергии используются для питания сигнальных устройств, систем освещения, приводов вентиляторов и компрессоров, а также вспомогат. и спец. оборудования (электронагреватели, пылесосы, радиоаппаратура, в спец. поездах- станки, электроинструмент) и т. д., на летат. аппаратах электроэнергию потребляют приборы и др. средства управления, системы пуска двигателей, освещения, сигнализации и др. На судах потребителями электроэнергии являются двигатели приводов грузовых кранов, брашпилей, насосов, вентиляторов, механизмов машинного отделения, приборы управления, связи и освещения, навигац. оборудование и т. д. Электрич. сеть, связывающая источники тока с потребителями электроэнергии, в нек-рых случаях (на судах) может составлять неск. сотен км кабелей и проводов, насчитывать неск. тысяч различных распределит, устройств (см. Электрический аппарат).

Лит.: Галкин Ю. М., Электрооборудование автомобилейи тракторов, 2 изд., М., 1967; Банникове. П., Электрооборудование автомобилей, М., 1977; А щ е у л о в В. П., Б а б а е в А. М., Белькевич А. И., Судовые электросети и приборы управления, Л., 1970; Эксплуатация судового электрооборудования, М., 1975; Паленый Э. Г., Оборудование самолетов, М., 1968; Электроснабжение летательных аппаратов, М., 1975. В. И. Рытченко.

ЭЛЕКТРООПТИКА, раздел физики, в к-ром изучаются изменения оптич. свойств сред под действием электрич. поля и вызванные этими изменениями особенности взаимодействия оптического излучения (света) со средой, помещённой в поле. К Э. обычно относят эффекты, связанные с зависимостью преломления показателя п среды от напряжённости электрического поля Е (см. Поккелъгса эффект, Керра эффект, Штарка эффект).

ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИИ ДАЛЬНОМЕР, светодальномер, прибор для измерения расстояний по времени прохождения измеряемого расстояния электромагнитными волнами оптич. или инфракрасного диапазонов. Э. д. делятся на импульсные и фазовые (в зависимости от того, каким способом определяют время прохождения световым импульсом расстояния до объекта и обратно). Э. д. первого вида измеряют расстояние по времени между моментом испускания импульса передатчиком и моментом возвращения импульса, приходящего от отражателя, установленного на конце измеряемой линии, второго вида - по разности фаз посылаемого синусоидально модулированного излучения и принятого. Наибольшее распространение получили фазовые Э. д., упрощённая блок-схема к-рых дана на рис. Источниками света ранее служили лампы накаливания (3- 30 вт) и газосветные лампы (50-100 вт), ныне - газовые и полупроводниковые оптич. квантовые генераторы (ОКГ). В Э. д. обычно применяют амплитудную модуляцию с частотами в 10-80 мгц, при к-рой разности фаз в 1° соответствует изменение расстояния менее, чем на 1 см. Конструктивно модулятор и демодулятор одинаковы, их действие основано на использовании Керра эффекта или Поккелъса эффекта. Модулирующее световой поток переменное напряжение вырабатывает генератор масштабной частоты, наз. так потому, что соответствующая ей длина волны определяет масштаб перевода разности фаз в расстояния. Промодулированный свет линзовой или зеркально-линзовой оптич. системой формируется в узконаправленный пучок, посылаемый на отражатель. Отражённый свет фокусируется на демодулятор оптич. системой, аналогичной передающей. Регистрируемая индикатором разности фаз интенсивность на выходе демодулятора зависит от соотношения фаз в принятом световом сигнале и в управляющем демодулятором напряжении; фазовращатель позволяет установить заданное соотношение и отсчитать полученную разность фаз, по к-рой и вычисляется расстояние. Индикатором разности фаз может служить глаз наблюдателя (Э. д. с визуальной индикацией) или фотоэлектрич. устройство со стрелочным прибором на выходе.

Дальность действия Э. д. доходит до 50 км, средняя квадратическая погрешность составляет ± (1 + 0,2Д км) см, где Д - расстояние, масса комплекта 30-150 кг, потребляемая мощность 5- 150 вm.

Лит.: ГОСТ 19223-73. Светодальномеры. Типы. Основные параметры и технические требования; Г е н и к е А. А., Ларин Б. А., Назаров В. М., Геодезические фазовые дальномеры, М., 1974; Литвинов Б. А., Л о о а ч е в В. М., ВоронковН. Н., Геодезическое инструменто-ведение, [2 изд.], М., 1971; Кондратков А. В., Электрооптические и радиогеодезические измерения, М., 1972.

Г. Г. Гордон.

ЭЛЕКТРООПТЙЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ, изменение оптич. свойств вещества под действием электрич. поля. Различают: 1) линейный Э. э., наз. Поккельса эффектом; 2) квадратичный Э. э., наз. Керра эффектом. См. также Электрооптика.

ЭЛЕКТРООСМОС (от электро... и греч. osmos - толкание, давление), э л е к т-роэндоосмос, движение жидкости через капилляры или пористые диафрагмы при наложении внешнего электрич. поля. Э.- одно из осн. электрокинетических явлений. Э. используют для удаления избыточной влаги из почв при прокладке транспортных магистралей и гидротехнич. строительстве, для сушки торфа, а также для очистки воды, технич. жидкостей и др.

ЭЛЕКТРООТРИЦАТЕЛЬНОСТЬ а т о м а, величина, характеризующая способность атома в молекуле притягивать электроны, участвующие в образовании хим. связи. Известно неск. способов вычисления Э. Так, согласно Р. Малликену (1935), мерой Э. может служить сумма ионизационного потенциала атома и его сродства к электрону, Л. Полинг предложил (1932) другой, более сложный способ вычисления Э. (см. в ст. Химическая связь). Оказалось, однако, что все способы практически приводят к одинаковым результатам. Зная Э., можно приближённо оценить распределение электронной плотности в молекулах мн. хим. веществ, напр, определить полярность ковалентной связи.

ЭЛЕКТРООФТАЛЬМИЯ (от электро... и офтальмия), поражение глаз при достаточно длительном и интенсивном действии ультрафиолетовых и др. лучей во время электро- или газовой сварки, киносъёмки и т. п. Проявляется гиперемией и отёком конъюнктивы, слезотечением, светобоязнью, спазмом век. При поражении роговицы в ней наблюдаются точечные инфильтраты - помутнения, поверхностное отторжение эпителия. Профилактика: применение спец. защитных очков (светофильтров).

ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧА, совокупность электрич. установок и устройств, обеспечивающих передачу электрич. энергии на расстояние. В состав Э. входят понижающие и повышающие трансформаторы, воздушные и (или) кабельные линии электропередачи (ЛЭП), высоковольтные выключатели, аппаратура защиты и противоаварийной автоматики. Возможность передачи значит, количеств электроэнергии на расстояние определяется пропускной способностью Э., к-рая зависит от напряжения и протяжённости ЛЭП, обеспечения устойчивости её режима, условий эксплуатации, величины допустимых потерь и т. д. Повышение пропускной способности Э. связано, гл. оор., с увеличением напряжения ЛЭП (см. Высоких напряжений техника, Передача электроэнергии).

Лит.: Электрические системы, под ред. В. А. Веникова, т. 3, М., 1972.

ЭЛЕКТРОПИРЕКСИЯ (от электро... и греч. pyressein - быть в жару, лихорадить), метод лечения искусств, лихорадкой, вызываемой электрич. полем УВЧ или высокочастотным магнитным полем (индуктопирексия); разновидность пиротерапии, позволяющая регулировать темп-ру тела во время лечебной процедуры. В результате поглощения тканями организма энергии электрич. или магнитного полей темп-pa тела повышается до 38-40 °С. Проводят Э. с помощью стационарных аппаратов чУВЧ-300", "Экран-1" и "ДКВ-2". Применяют при хронич. полиартритах, гинекологии, заболеваниях и др.

ЭЛЕКТРОПЛАВКА, см. Электрометаллургия.

ЭЛЕКТРОПОГРУЗЧИК, колёсный погрузчик периодич. действия с приводом от аккумуляторной батареи. Э. общего назначения применяется для работы в помещениях, ж.-д. вагонах и на открытых площадках с твёрдым и ровным покрытием. Осн. рабочее оборудование Э.- грузоподъёмник с вилочным захватом. Грузоподъёмник состоит из вертикальной рамы, внутри к-рой на цепи перемещается с помощью гидроцилиндра каретка с установленными на ней вилами (см. рис. при ст. Погрузчик). Рама укреплена на шасси Э. шарнирно и может наклоняться с помощью др. гидроцилиндра вперёд на 3-5° при подхвате и выдаче грузов и назад на 8-15° при их транспортировании. Помимо вилочного захвата применяются штыревой захват для работы с грузами тороидальной формы (автопокрышки, трос в бухтах, проволока в мотках), различные зажимы с грузозахватными челюстями плоской или полукруглой формы для работы с бочками, рулонами, ящиками и пр. Для обслуживания высокорасположенных объектов и для ремонтных работ Э. оснащаются рабочей подъёмной платформой, а для удобства штабелирования грузов - сталкивателем. Шасси Э. выполняют по трёх-и четырёхопорной схемам на пневматич. или монолитных массивных шинах. Всё электрооборудование, включая электродвигатели механизма передвижения и привода насосов, работает на постоянном токе напряжением 24-50 в. Осн. параметры вилочных Э.: грузоподъёмность 0,5-5 т, высота подъёма вил до 4,5 м, наибольшая скорость подъёма груза 12 м/мин, наибольшая транспортная скорость с грузом 12 км/ч. Грузоподъёмность спец. Э. достигает 40 т и более. Среди спец. Э. широкое применение получили электроштабелёр (см. Штабелёр) и Э. с боковым выдвижным грузоподъёмником, транспортирующий длинномерные грузы.

Лит. см. при ст. Погрузочно-раэгрузочная машина. Е. М. Стариков.

ЭЛЕКТРОПОЕЗД, разновидность мотор-вагонного поезда, моторные вагоны к-рого получают энергию от электрич. сети. Используются в основном на линиях с большим потоком пассажиров (пригородное ж.-д. сообщение, метрополитен). В состав Э. могут входить моторные и прицепные вагоны (из них 2 головных). Общее число вагонов 4-12, причём моторными могут быть как все (характерно для метрополитена), так и часть вагонов (см. также Моторвагонный подвижной состав). На Прибалтийской ж. д. эксплуатируется небольшое количество т. н. контактно-аккумуляторных Э., тяговые двигатели к-рых на неэлектрифицированных участках пути питаются от аккумуляторных батарей.

На пригородных жел. дорогах СССР наиболее распространены 10-вагонные (из них 5 моторных) Э. серий ЭР2 и ЭР9П (см. табл.).
 

Электропоезд Род тока .....

ЭР2

ПОСТОЯННЫЙ

ЭР9П

переменный

Напряжение в контактной сети, кв

3

25

Масса моторного вагона, m . . . .

54,6

59

Масса прицепного вагона, m . .

38,3

37

Масса головного вагона, т . . . .

40,9

39

Длина вагона, м

19,6

19,6

Общая мощность тяговых электродвигателей , кет .......

4000

3600

Каждый вагон имеет механич. часть, электрич. и пневматич. оборудование. Механич. часть состоит из цельнометаллич. кузова, работающего как единая конструкция, и двух сварных тележек с двумя колёсными парами каждая. Электрооборудование включает тяговые электродвигатели постоянного тока (по 4 в каждом моторном вагоне), токосъёмники, преобразователи напряжения для питания низковольтных вспомогат. приборов и оборудования (напр., вентиляции и освещения), а у Э. переменного тока - силовые трансформаторы и выпрямители для питания электродвигателей. Часть Э. оборудуются устройствами для торможения электрического. Пневматич. оборудование включает компрессоры и баллоны со сжатым воздухом для тормозной системы и автоматич. открывания дверей. Для машинистов в головных (концевых) вагонах оборудуются кабины с необходимой контрольной аппаратурой и устройствами управления.

Совр. Э.- надёжное, экономичное и скоростное транспортное средство: расход электроэнергии менее 40 (вт*ч)/(т*км) при частых остановках, т. е. при больших затратах энергии на разгон и торможение. В СССР проходит испытания Э. ЭР200 с конструкционной (допустимой конструкцией Э.) скоростью 200 км/ч. Этот Э. состоит из 14 вагонов (в т. ч. 12 моторных), число мест 816. Мощность его тяговых электродвигателей 10 320 квт. Э. оборудован автомашинистом, электрич., магниторельсовыми и дисковыми электропневматич. тормозами. В Японии эксплуатируются Э., скорость движения к-рых выше 200 км/ч.

ЭЛЕКТРОПРИВОД, электрический привод, совокупность устройств для преобразования электрич. энергии в механическую и регулирования потока преобразованной энергии по определённому закону. Э, является наиболее распространённым типом привода.

Историческая справка. Создание первого Э. относится к 1838, когда в России Б. С. Якоби произвёл испытания электродвигателя пост, тока с питанием от аккумуляторной батареи, к-рый был использован для привода гребного винта судна. Однако внедрение Э. в пром-сть сдерживалось отсутствием надёжных источников электроэнергии. Даже после создания в 1870 пром. электромашинного генератора пост, тока работы по внедрению Э. имели лишь частное значение и не играли заметной практич. роли. Начало широкого пром. применения Э. связано с открытием явления вращающегося магнитного поля и созданием трёхфазного асинхронного электродвигателя, сконструированного М. О. Доливо-Добровольским. В 90-х гг. широкое распространение на пром. предприятиях получил Э., в к-ром использовался асинхронный электродвигатель с фазным ротором для сообщения движения исполнит, органам рабочих машин. В 1890 суммарная мощность электродвигателей по отношению к мощности двигателей всех типов, применяемых в пром-сти, составляла 5%, уже в 1927 этот показатель достиг 75%, а в 1976 приближался к 100%. Значит, доля принадлежит Э., используемому на транспорте.

Основные типы Э. По конструктивному признаку можно выделить три осн. типа Э.: одиночный, групповой и многодвигательный. Одиночный Э. применяют в ручных машинах, простых металлообр. и деревообр. станках и приборах бытовой техники. Групповой, или трансмиссионный, Э. в совр. произ-ве практически не применяется. Многодвигательные Э.- приводы многооперационных металлорежущих станков, мономоторный тяговый Э. рельсовых трансп. средств. Кроме того, различают Э. реверсивные и нереверсивные (см. Реверсивный электропривод), а по возможности управления потоком преобразованной механич. энергии - нерегулируемые и регулируемые (в т. ч. автоматизированный с программным управлением и др.).

Основные части Э. Э. всех типов содержат осн. части, имеющие одинаковое назначение: исполнительную и устройства управления.

Исполнительная часть Э. состоит обычно из одного или неск. электродвигателей (см. Двигатель электрический) и передаточного механизма - устройства для передачи механич. энергии двигателя рабочему органу приводимой машины. В нерегулируемых Э. чаще всего используют электродвигатели переменного тока, подключаемые к источнику питания либо через контактор вли автоматич. выключатель, играющий роль защитного устройства, либо при помощи штепсельного разъёма (напр., в бытовых электроприборах). Частота вращения ротора электродвигателя такого привода, а следовательно, и скорость перемещения связанного с ним рабочего механизма, изменяется только в зависимости от нагрузки исполнит, механизма. В мощных нерегулируемых Э. применяют асинхронные электродвигатели. Для ограничения пусковых токов между двигателем и источником устанавливают пусковые реакторы или автотрансформаторы, к-рые после разгона двигателя отключают. В регулируемых Э. чаще всего применяют электродвигатели пост, тока, частоту вращения якорей к-рых можно изменять плавно, т. е. непрерывно, в широком диапазоне при помощи достаточно простых устройств управления.

В устройства управления Э. входят: кнопочный пульт (для пуска и останова электродвигателя), контакторы, блок-контакты, преобразователи частоты и напряжения, предохранители, а также блоки защиты от перегрузок в аварийных режимах. При питании Э. от источника перем. тока, что характерно для Э., используемых в пром-сти и на электроподвижном составе, двигатели к-рого питаются от сети переменного тока, в качестве преобразующих устройств применяют электромашинные или статич. преобразователи электроэнергии - выпрямители. При питании от источника пост, тока, что характерно для автономных электроэнергетич. систем и электроподвижного состава, двигатели к-рого питаются от сети пост, тока, преобразующие устройства выполняют в виде релейно-контакторных систем или статич. преобразователей (см. Преобразовательная техника). В 70-е гг. 20 в. всё чаще и в регулируемых Э. стали применять трёхфазные асинхронные и синхронные двигатели, регулирование режимов работы к-рых осуществляют с помощью статических, в основном полупроводниковых, преобразователей частоты. Э. со статич. преобразователями энергии, выполненными на базе ртутных или полупроводниковых вентилей, наз. вентильными Э. Единичная мощность вентильных Э. переменного тока, используемых, напр., для шахтных мельниц, достигает 10 Мвт и более. Применение в Э. вентильных преобразоват. устройств позволяет решать наиболее экономичным образом задачу возврата энергии от электродвигателя источнику питания (см. Рекуперативное торможение).

К важным показателям, определяющим характеристики устройств управления регулируемого Э., следует отнести плавность регулирования режима работы рабочего механизма, во многом зависящую от плавности регулирования приводного электродвигателя, и быстродействие. Релейно-контакторные устройства управления при сравнительно низком быстродействии обеспечивают ступенчатое (дискретное) регулирование режимов работы, быстродействующие статические системы - непрерывное регулирование. В простейших Э. относительно небольшой мощности операции, связанные с регулированием режима работы исполнит, механизма, производят при помощи ручного управления. Недостатком ручного управления является инерционность процесса регулирования и вызываемое этим снижение производительности исполнит, механизма, а также невозможность точного воспроизведения повторяющихся производств, процессов (напр., при частых пусках). Регулирование режимов работы исполнит, механизмов Э. обычно осуществляют при помощи устройств автома-тич. управления. Такой Э., наз. автоматизированным, широко используется в системах автоматич. управления (САУ). В разомкнутых САУ изменение возмущающего воздействия (напр., нагрузки на валу электродвигателя) вызывает изменение заданного режима работы Э. В замкнутых САУ благодаря связи между входом и выходом системы во всех режимах работы автоматически поддерживаются заданные характеристики, к-рые при этом можно и регулировать по определённому закону. В таких системах находят всё более широкое применение ЭВМ. Одной из разновидностей автоматизир. Э. является следящий электропривод, в к-ром исполнит, орган с определённой точностью воспроизводит движения рабочего механизма, задаваемые управляющим органом. По способу действия различают следящие Э. с релейным, или дискретным, управлением и с непрерывным управлением. Следящие Э. характеризуются мощностями от неск. вт до десятков и сотен кет, применяются в различных пром. установках, воен. технике и др. В 60-е гг. 20 в. в различных областях техники нашли применение Э. с числовым программным управлением (ЧПУ). Такой Э. используют в многооперационных металлорежущих станках, автоматич. и полуавтоматич. линиях. Создание автоматизир. Э. для обслуживания отд. технологич. операций и процессов - основа комплексной автоматизации произ-ва. Для решения этой задачи необходимо совершенствование Э. как в направлении расширения диапазона мощностей Э. и возможностей регулирования, так и в направлении повышения надёжности и создания Э. с оптимальными габаритами и массой.

Лит.: Ч и л и к и н М. Г., Общий курс электропривода, 5 изд., М.. 1971; Авее О. И., Доманицкпй 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, см. в ст. Электропривод.

"ЭЛЕКТРОПРОВОД", завод производств, объединения "Москабель", образованного в 1975; одно из старейших предприятий электротехнич. пром-сти СССР (г. Москва). Выпускает силовые, контрольные морские, радиочастотные, шланговые электрич. кабели, провода, осветит, шнуры и др. Часть продукции экспортируется.

Предприятие основано в 1785, принадлежало фирме "Владимир Алексеев " (с 1862), затем "Моск. т-ву торговли и золотоканительного произ-ва" (с 1894). В нач. 1900-х гг. реконструировано, построен первый в России цех алмазного волочильного инструмента. Выпускало (1916) "голые" электрич. провода, изолированные проводники, освинцованные кабели, а также автомоб. свечи, электрич. лампы и др., было создано произ-во эмалированной проволоки; разработаны также многожильные телефонные кабели на 1200 пар. Рабочие завода активно участвовали в Революции 1905-07 (на его терр. находился боевой штаб рабочих дружин и склад оружия) и Окт. революции 1917. В 1924-33 объединено с заводом "Москабельк На основе исследоват. работ завода по химии и металлургии тугоплавких металлов было организовано произ-во вольфрама и молибдена, нитей накаливания для электрич. ламп и проволоки из этих материалов (1925-26). В 1929-40 выпускал продукцию для новостроек первых пятилеток; в период Великой Отечеств, войны 1941-45 - для фронта и оборонной пром-сти. В 1943 разработаны высокочастотные (радиолокац.) кабели и освоено их пром. произ-во. В 50-60-е гг. в результате реконструкции были механизированы и автоматизированы производств, процессы, введены в действие высокопроизводит. агрегаты непрерывной вулканизации, осуществлён переход на прогрессивные виды изоляц. материалов (полиэтилен, фторопласт, кремнийорганич. резина и др.). Это позволило увеличить валовой выпуск продукции в 1966-75 в 2 раза.
 

Лит.: Л а м а н Н. К., Кречетникова Ю. И., История завода "Электропровод", М., 1967. Н. К. Ломан.

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ, электрическая проводимость, проводимость, способность тела пропускать электрический ток под воздействием электрич. поля, а также физ. величина, количественно характеризующая эту способность. Тела, проводящие электрич. ток, наз. проводниками, в отличие от изоляторов (диэлектриков). Проводники всегда содержат свободные (или квазисвободные) носители заряда - электроны, ионы, направленное (упорядоченное) движение к-рых и есть электрич. ток. Э. большинства проводников (металлов, полупроводников, плазмы) обусловлена электронами (в плазме небольшой вклад в Э. вносят также ионы). Ионная Э. свойственна электролитам.

Сила электрич. тока I зависит от приложенной к проводнику разности потенциалов V, к-рая определяет напряжённость электрич. поля Е внутри проводника. Для изотропного проводника пост, сечения ? = - V/L, где L - длина проводника. Плотность тока i зависит от значения Е в данной точке и в изотропных проводниках совпадает с ним по направлению. Эта зависимость выражается Ома законом: j = oЕ; постоянный (не зависящий от Е) коэфф. о и наз. Э., или удельной Э. Величина, обратная о, наз. удельным электрическим сопротивлением: р = 1/o. Для проводников разной природы значения о (и р) существенно различны (см. рис.). В общем случае зависимость j от Е нелинейна, и а зависит от Е; тогда вводят дифференциальную Э. o = dj/dE. Э. измеряют в единицах (ом * см)-1или (в СИ) в (ом -л)-1.

В анизотропных средах, напр, в монокристаллах, а - тензор второго ранга, и Э. для разных направлений в кристалле может быть различной, что приводит к неколлинеарности Е и о.

В зависимости от величины Э. все вещества делятся на проводники с o > 106 (ом * м)-1, диэлектрики с o < 10-8(ом * м)-1 и полупроводники с промежуточными значениями а. Это деление в значит, мере условно, т. к .Э. меняется в широких пределах при изменении состояния вещества. Э. а зависит от темп-ры, структуры вещества (агрегатного состояния, дефектов и пр.) и от внешних воздействий (магнитного поля, облучения, сильного электрич. поля и т. п.).

Мерой "свободы" носителей заряда в проводнике служит отношение ср. времени свободного пробега (т) к характерному времени столкновения tст: т / tст>>1; чем больше это отношение, тем с большей точностью можно считать частицы свободными. Методы молекулярно-кине-тич. теории газов позволяют выразить 0 через концентрацию (п) свободных носителей заряда, их заряд (е) и массу (т) и время свободного пробега:
30-07-2.jpg

где м - подвижность частицы, равная Е/vcp = ет/т, vcт - ср. скорость направленного движения. Если ток обусловлен заряженными частицами разного сорта " i ", то
30-07-3.jpg

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 темп-ры Т различен у разных веществ. У металлов зависимость o ( T ) определяется в основном уменьшением времени свободного пробега электронов с ростом Т: увеличение темп-ры приводит к возрастанию тепловых колебаний кристаллич. решётки, на к-рых рассеиваются электроны, и а уменьшается (на квантовом языке говорят о столкновении электронов с фононами). При достаточно высоких темп-рах, превышающих Дебая температуру во, Э. металлов обратно пропорциональна темп-ре: о ~ 1/Т; при Т D o ~ Т-5, однако ограничена остаточным сопротивлением (см. Металлы). В полупроводниках а резко возрастает при повышении темп-ры за счёт увеличения числа электронов проводимости и положит, носителей заряда - дырок (см. Полупроводники). Диэлектрики имеют заметную Э. лишь при очень высоких электрич. напряжениях; при век-ром (большом) значении Е происходит пробой диэлектриков.

Нек-рые металлы, сплавы и полупроводники при понижении Т до неск. градусов К переходят в сверхпроводящее состояние с o = бесконечность (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). Напр., в полностью ионизованной плазме Э. не зависит от плотности и возрастает с ростом темп-ры пропорционально Т 3/2достигая Э. хороших металлов.

Отклонение от закона Ома в пост, поле Е наступает, если с ростом Е энергия, приобретаемая частицей между столкновениями, еЕ1, где l - ср. длина свободного пробега, становится порядка или больше kT (k - Больцмана постоянная). В металлах условию eEl >>kT удовлетворить трудно, а в полупроводниках, электролитах и особенно в плазме явления в сильных электрич. полях весьма существенны.

В переменном электромагнитном поле а зависит от частоты (ш) и от длины волны (X) поля (временная и пространств, дисперсия, проявляющиеся при ш > т-1, Л < l). Характерным свойством хороших проводников является скин-эффект (даже при ш << т-1 ток сконцентрирован вблизи поверхности проводника).

Измерение Э.- один из важных методов исследования материалов, в частности для металлов и полупроводников - их чистоты. Кроме того, измерение Э. позволяет выяснить динамику носителей заряда в макроскопич. теле, характер их взаимодействия (столкновений) друг с другом и с др. объектами в теле.

Э. металлов и полупроводников существенно зависит от величины магнитного поля, особенно при низких темп-рах (см. Гальваномагнитные явления).

М. И. Каганов.

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ биологических систем, обусловлена наличием в них ионов и подвижных полярных молекул. Биол. ткань состоит из клеток и межклеточного пространства, заполненного веществом - электролитом с удельным сопротивлением ок. 100 ом*см. Внутр. содержимое клетки отделено от межклеточного пространства мембраной, эквивалентная электрич. схема к-рой представляет собой параллельное соединение сопротивления и ёмкости. Поэтому Э. биол. тканей зависит от частоты проходящего тока и формы его колебаний. Удельное сопротивление и ёмкость мембраны клетки составляют величины порядка 1 ком*см2 и 1 мкф/см* (соответственно). Нек-рые биол. 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 осн. часть проходит по межклеточным щелям. Амплитуда низкочастотных токов пропорциональна объёму межклеточного пространства (напр., просвету кровеносных сосудов) и концентрации электролитов в нём. Измерение Э. биол. тканей на таких низких частотах используют в биологии и медицине для определения кровенаполнения разл. органов, выявления отёка органов, в к-рых набухшие клетки уменьшают межклеточное пространство. Э. биол. тканей, измеренная на частотах, больших 100 кгц, пропорциональна общему кол-ву электролитов, содержащихся в ткани между электродами, т. к. в этом случае клеточные мембраны уже не препятствуют распространению электрич. 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. биол. систем необходимо не только для оценки их структуры, но и для адекватного конструирования приборов, во входные или выходные цепи к-рых включены биол. ткани.

Лит.: Коль К. С., Ионная электропроводность нервов, пер. с англ., в сб.: Процессы регулирования в биологии, М., 1960; Ш в а н Г., Спектроскопия биологических веществ в поле переменного тока, в сб.: 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 сб.: Теоретическая и математическая биология, М., 1968. К. Ю. Богданов.

ЭЛЕКТРОПРОВOДНОСТЬ ЭЛЕКТРОЛИТОВ обусловлена наличием в них положительных и отрицательных ионов (катионов и анионов). Доли общего количества электричества, переносимого катионами и анионами, наз. переноса числами. Э. э. количественно характеризуют эквивалентной электропроводностью Л:
30-07-4.jpg

где х - удельная электропроводности раствора (в ом-1*см-1), с-его концентрация (в г-экв/л). Предельно разбавленному раствору, в к-ром молекулы электролита полностью диссоциированы на ионы, соответствует наибольшее значение Л, равное сумме эквивалентных электропроводностей катионов и анионов (см. также Колърауиш закон).

Эквивалентная электропроводность электролитов уменьшается с ростом концентрации раствора. В растворах слабых электролитов Л быстро падает с ростом с, в основном из-за уменьшения подвижности ионов и степени диссоциации. В растворах сильных электролитов уменьшениеЛ определяется-гл. обр. торможением ионов из-за взаимодействия их зарядов, интенсивность к-рого растёт с концентрацией вследствие уменьшения среднего расстояния между ионами, а также из-за уменьшения подвижности ионов при увеличении вязкости раствора (см. Подвижность ионов и электронов). В электрических полях большой протяжённости подвижность ионов настолько велика, что ионная атмосфера, тормозящая движение ионов, не успевает образовываться, и Л резко возрастает (эффект В и н а). Подобное явление наблюдается и при приложении к раствору электролита электрич. поля высокой частоты (эффект Дебая - Фалькенхаген а).

Электропроводность сильных электролитов удовлетворительно описывается теоретич. ур-ниями лишь в области небольших концентраций, напр. Онсагера уравнением электропроводности.

А. И. Мишустин.

ЭЛЕКТРОПРОИГРЫВАТЕЛЬ, э л е к т р о п р о и г р ы в а ю щ е е устройство, электромеханич. устройство в аппаратуре воспроизведения грамзаписи; составная часть электрофонов, радиол и др. бытовых и профессиональных звукотехнич. комплексов. Основные узлы Э.: механизм, вращающий граммофонную пластинку, звукосниматель, преобразующий механические колебания иглы в электрические колебания (см. также Механическая запись). Кроме того, в Э. часто используют предварит, усилитель звуковых частот, корректирующий частотные искажения. Э. обеспечивают одно или неск. значений частоты вращения грампластинок (наиболее употребительна частота ЗЗ'/з мин-1; кроме неё используют частоты 78; 45; 162мин-1) и поддержание в заданных границах (в зависимости от назначения и класса Э.) значений параметров, характеризующих качество воспроизведения (стабильность частоты вращения, допустимые искажения формы электрич. сигнала, уровень акустич. и электрич. помех и т. д.).

Лит.: Аполлонова Л. П., Ш у м о в а Н. Д., Механическая звукозапись, М.- Л., 1964; ГОСТ 18631-73. Устройства электропроигрывающие. Основные параметры. Технические требования. С. Л. Мишенков.

ЭЛЕКТРОРАЗВЕДОЧНАЯ СТАНЦИЯ, комплект передвижной аппаратуры, предназначенный для произ-ва электроразведочных работ. Состоит из генераторной группы и полевой измерит, лаборатории. В состав генераторной группы входят генераторы постоянного или переменного тока с приводом от отд. двигателя или двигателя транспортного средства (при использовании генератора постоянного тока входят также преобразователи постоянного напряжения в периодич. импульсное). Полевая измерит, лаборатория состоит из входных измерительных преобразователей (датчиков электрич. или магнитного поля), промежуточных преобразователей (усилителей, аттенюаторов, фильтров, накопителей, детекторов и др.) и выходных устройств, позволяющих вести регистрацию в аналоговой (гл. обр. осциллографами) или цифровой форме. Э. с. применяются при исследованиях геологич. разреза до глубин в неск. км методами сопротивления, магнитотеллурич. поля, электромагнитных зондирований и др. (см. Электрическая разведка). По характеру используемых транспортных средств различают автомобильные, аэроэлектроразведочные (вертолётные и самолётные) и морские Э. с. Использование Э. с. повышает эффективность электроразведочных работ, т. к. позволяет вести съёмку в движении и увеличивает глубинность исследования земной коры за счёт использования мощных источников поля.

Лит.: Справочник геофизика, т. 3, М., 1963; Г о р я ч к о И. В., Электроразведочная аппаратура и оборудование, М., 1968. Ю. В. Якубовский.

ЭЛЕКТРОРЕАКТИВНЫЕ ДВИГАТЕЛИ, электрические ракетные двигатели, класс ракетных двигателей, в к-рых в качестве источника энергии для создания тяги используется электрическая энергия. Более подробно об Э. д. (классификация, принципы действия) см. в ст. Электрический ракетный двигатель.

ЭЛЕКТРОРЕНТГЕНОГРАФИЯ (от электро... и рентгенография), ксерорадиография, метод получения рентгеновского изображения с использованием фотополупроводниковых пластин (см. Электрофотография); при этом изображение получают не на рентгеновской плёнке, а на обычной бумаге. Разработан амер. физиком Ч. Карлсоном (1938). В 1960-х гг. Э. получила применение как метод неразрушающего контроля изделий машиностроения, урановых блоков и пр., а в медицине — для распознавания заболеваний костей, молочных желез. В 1964—65 в СССР Э. впервые применена в диагностике заболеваний внутр. органов, системы мочевыделения; разработан ряд новых методов исследования (электрорентгеноангиография, электрорентгеносканирование и др.). Экспонирование (применяются селеновые пластины) проводится на рентгеновском аппарате, проявление скрытого электростатич. изображения (напылением окрашенного порошка), перенос изображения с пластины на лист бумаги и его закрепление — в спец. электрорентгенографич. аппарате. Диагностич. возможности метода, быстрота и удобство (независимо от фотолаборатории, водоснабжения) изготовления снимка, экономич. эффективность определили перспективность его применения в качестве одного из методов совр. рентгенодиагностики (преим. в травматологии, в неотложной диагностике).

Лит.: П а л е е в Н. Р., Р а б к и н И. X., Бородулин В. И., Введение в клиническую электрорентгенографию, М., 1971.
Н. Р. Палеев.

ЭЛЕКТРОРЕТИНОГРАФИЯ (от электро..., позднелат. retina - сетчатая оболочка глаза и ...графил), метод исследования функции органа зрения посредством регистрации биоэлектрич. потенциалов сетчатки, образующихся в результате воздействия света на глаз. Графич. запись биоэлектрич. потенциалов наз. электроре-тинограммой (ЭРГ). У человека ЭРГ регистрируют с помощью радиоусилит. аппаратуры при стандартных условиях записи, рекомендованных Междунар. об-вом клинич. Э. ЭРГ имеет сложную форму в виде различных волн, отображающих физиол. процессы, к-рые совершаются в разных структурах сетчатки. Э. применяется в экспериментальной физиологии и медицине для исследования сетчатки, а также для диагностики, прогноза и контроля течения патологич. процессов в ней.
Лит.: Б ы з о в А. Л.,  Электрофизиологические    исследования    сетчатки,     М-,    1966.

ЭЛЕКТРОСВАРКА, электрическая сварка, группа способов сварки, использующая для нагрева металла электрич. энергию. Электрич. нагрев позволяет получить темп-ры, превосходящие темп-ры плавления всех существующих металлов, не изменяет хим. состава материала, легко регулируется и автоматизируется. Э. имеет десятки разновидностей: по способам защиты металла от окисления, применяемым защитным газам, флюсам, степени механизации и автоматизации и т. п.

ЭЛЕКТРОСВАРКИ ИНСТИТУТ им. Е. О. Патона Академии наук УССР, н.-и. учреждение, ведущее работы в области сварки металлов и спец. электрометаллургии. Создан на базе электросварочной лаборатории в Киеве в 1934. Организатором, первым и бессменным директором ин-та был (до 1953) Е. О. Патон, имя к-рого присвоено ин-ту (1945). С 1941 в ин-те работает Б. Е. Патон (с 1953 директор ин-та). В структуре ин-та, кроме науч. подразделений, опытно-конструкторское бюро, 2 опытных завода, экспериментальное произ-во. В институте разработан и внедрён в промышленность ряд технологических процессов, конструкций и материалов. Среди них автоматич. сварка под флюсом, электрошлаковая сварка металлов больших толщин, контактная сварка оплавлением; различные флюсы для автоматич. сварки и покрытые электроды пониженной токсичности; индустр. способы сварки цилиндрич. резервуаров и многослойных сосудов высокого давления; методы электрошлакового и электроннолучевого переплава особокачеств. сталей и сплавов. В ин-те создана установка «Вулкан» для сварки и резки металлов в космосе, испытанная экипажем космич. корабля «Союз-6» в 1969.
С 1972 ин-т координатор стран — членов СЭВ по разработке научно-технич. проблем в области сварки; член Между-нар. ин-та сварки и осуществляет функции Нац. комитета СССР по сварке; с 1978 — головное учреждение по сварке в СССР. При ин-те имеется аспирантура; учёному совету предоставлено право принимать к защите докторские и кандидатские диссертации. Институт издаёт журнал «Автоматическая сварка», сборник «Проблемы специальной электрометаллургии». Награждён орденом Ленина (1967) и орденом Трудового Красного Знамени (1955).

ЭЛЕКТРОСВЯЗЬ, связь, при к-рой передача информации любого вида (речевой, буквенно-цифровой, зрительной и т. д.) осуществляется электрич. сигналами, распространяющимися по проводам, или радиосигналами. В соответствии со способами передачи (переноса) сигналов различают проводную связь и радиосвязь; в различных системах Э. первую часто используют в сочетании с разновидностями второй (напр., с радиорелейной связью, спутниковой связью). По классификации, принятой Междунар. союзом электросвязи, к Э. относят, кроме того, передачу информации при помощи оптических (см. Оптическая связь) или др. электромагнитных систем связи. По характеру передаваемых сообщений Э. подразделяется на след. осн. виды: телефонная связь, обеспечивающая ведение телеф. переговоров между людьми; телеграфная связь, предназначенная для передачи буквенно-цифровых сообщений - телеграмм; факсимильная связь, при к-рой передаётся графическая информация - неподвижные изображения текста или таблиц, чертежей, схем, графиков, фотографий и т. п.; передача данных (телекодовая связь), целью к-рой является передача информации, представленной в формализованном виде (знаками или непрерывными функциями), для обработки этой информации ЭВМ или уже обработанной ими; видеотелефонная связь (см. Видеотелефон), служащая для одновременной передачи речевой и зрительной информации. При помощи технич. средств Э. осуществляются также проводное вещание, радиовещание (звуковое вещание) и телевизионное вещание (см. Телевидение).

Для установления Э. между отправителем (источником сообщений) и получателем (приёмником сообщений) служат: оконечные аппараты - передающий и приёмный; канал связи, образуемый с помощью одной или неск. включённых последовательно систем передачи; кроме того, вследствие наличия большого кол-ва оконечных передающих и приёмных аппаратов и необходимости их всевозможных попарных соединений для opr-ции непрерывного (сквозного) канала между ними, используется система коммутац. устройств, состоящая из одной или неск. коммутац. станций и узлов.

Оконечные аппараты. Оконечный передающий аппарат служит для преобразования сигнала исходной формы (звуков речи; знаков текста телеграмм; знаков, записанных в закодированном виде на перфоленте или к.-л. др. носителе информации; изображений объектов и т. д.) в электрич. сигнал. В телеф. связи и радиовещании для электроакустич. преобразований применяют микрофон. В телегр. связи кодовые комбинации знаков текста телеграмм преобразуют в серии электрич. импульсов; такое преобразование осуществляется либо непосредственно (при использовании стартстопного телеграфного аппарата), либо с предварит, записью знаков на перфоленту (при использовании трансмиттера). В факсимильной связи преобразование светового потока переменной яркости, отражённого от оригинала, в электрич. импульсы производится факсимильным аппаратом, Информацию о распределении светотеней к.-л. объекта телевиз. передачи преобразуют в видеосигнал при помощи телевизионной передающей камеры (телекамеры).

Оконечный приёмный аппарат служит для приведения принимаемых электрич. сигналов к форме, удобной для их восприятия приёмником сообщений. При Э. мн. видов оконечные аппараты содержат как передающие, так и приёмные устройства. В первую очередь это относится к такой Э., к-рая обеспечивает двухсторонний (обычно дуплексный; см. Дуплексная связь) обмен сообщениями. Так, телефонный аппарат, как правило, содержит микрофон и телефон, объединённые в одном конструктивном узле - микротелефонной трубке. В радиовещании и телевиз. вещании передающие и приёмные оконечные аппараты разделены, причём сигналы от одного передающего устройства принимаются сразу мн. оконечными аппаратами - радиоприёмниками и телевизорами.

Канал связи; многоканальные системы передачи. Канал связи (канал электросвязи) - технич. устройства и физ. среда, в к-рых электрич. сигналы распространяются от передатчика к приёмнику. Технич. устройства (модуляторы, демодуляторы, усилители электрических колебаний, кодирующие устройства, дешифраторы и т. д.) размещают в оконечных и промежуточных пунктах линий связи (кабельных, радиорелейных и т. д.). Система передачи информации - каналообразующая аппаратура и др. устройства, обеспечивающие в совокупности образование множества каналов связи в одной линии связи (см. также Линии связи уплотнение).

Используемые в Э. каналы связи подразделяются на аналоговые и дискретные. Аналоговые каналы служат для передачи непрерывных электрич. сигналов (примеры таких сигналов: напряжения и токи, получающиеся при электроакустич. преобразованиях звуков речи, музыки, при развёртке изображений). Возможность передачи через данный канал связи непрерывных сигналов от того или иного источника обусловлена прежде всего такими характеристиками канала, как полоса пропускания частот и допустимая макс, мощность передаваемых сигналов. Кроме того, поскольку любой канал подвержен различного рода помехам (см. Помехи в проводной связи, Помехи радиоприёму, Помехоустойчивость), то он характеризуется также минимальной мощностью электрич. сигнала, к-рая должна в заданное число раз превышать мощность помех. Отношение макс, мощности сигналов, пропускаемых каналом, к минимальной наз. динамическим диапазоном канала связи.

Дискретные каналы служат для передачи импульсных сигналов. Такие каналы обычно характеризуются скоростью передачи информации (измеряемой в бит/сек) и верностью передачи. Дискретные каналы могут быть также использованы для передачи аналоговых сигналов и, наоборот, аналоговые каналы - для передачи импульсных сигналов. Для этого сигналы преобразуются; аналоговые в импульсные с помощью аналого-дискретных (цифровых) преобразователей, а импульсные в аналоговые с помощью дискретно(цифро)-аналоговых преобразователей. На рис. 1 показаны возможные способы сочетания источников аналоговых и дискретных сигналов с аналоговыми и дискретными каналами связи.

Используемые в Э. системы передачи обычно обеспечивают одновременную и независимую передачу сообщений от мн. источников к такому же числу приёмников. В таких системах многоканальной связи общая линия связи уплотняется неск. десятками - неск. тыс. индивидуальных каналов. Наибольшее распространение (1978) получили многоканальные системы с частотным разделением аналоговых каналов. При построении таких систем передачи каждому каналу связи отводится определённый участок области частот в полосе пропускания линейного тракта передачи, общего для всех передаваемых сообщений (см. рис., том 16, стр. 368, внизу). Для переноса спектра сигнала в участок, отведённый ему в полосе частот группового тракта (частотного преобразования сигнала), используют амплитудную или частотную модуляцию (см. также Модуляция колебаний) групп "несущих" синусоидальных токов. При амплитудной модуляции (AM) в соответствии с передаваемым сообщением изменяется амплитуда гармонич. колебаний тока несущей частоты. В результате на выходе модулирующего устройства (модулятора) создаются колебания, в спектре к-рых кроме составляющей несущей частоты (несущей) имеются две боковые полосы. Поскольку каждая из боковых полос содержит полную информацию об исходном (модулирующем) сигнале, то в линию связи пропускают только одну из них, а другую и несущую подавляют с помощью полосно-пропускающих электрических фильтров или иных устройств (см. Однополосная модуляция, Однополосная связь). При частотной модуляции (ЧМ) в соответствии с передаваемым сообщением изменяется несущая частота. Системы с ЧМ обладают большей по сравнению с системами с AM помехоустойчивостью, однако это преимущество реализуется лишь при достаточно большой девиации частоты, для чего необходима широкая полоса частот. Поэтому, напр., в радиосистемах ЧМ применяют гл. обр. в диапазоне метровых (и более коротких) волн, где на каждый индивидуальный канал приходится полоса частот, в 10-15 раз большая, чем в системах с AM, работающих на более длинных волнах. В радиорелейных линиях нередко используют сочетание AM с ЧМ; с помощью AM создаётся нек-рый промежуточный спектр, к-рый затем переводится в линейный диапазон частот с помощью ЧМ.

Для передачи сообщений различного вида требуются каналы с определённой шириной полосы пропускания. Характерная особенность совр. системы передачи - возможность организации в одной и той же системе каналов, применяемых для различных видов Э. При этом в качестве стандартного канала используется телефонный канал, наз. каналом тональной частоты (ТЧ). Он занимает полосу частот 300-3400 гц. Для упрощения фильтрующих устройств, разделяющих соседние каналы, каналы ТЧ отделяются друг от друга защитными частотными интервалами и занимают (с учётом этих интервалов) полосу 4 кгц. Кроме передачи сигналов речи, каналы ТЧ используются также в факсимильной связи, низкоскоростной передаче данных (от 600 до 9600 бит/сек) и нек-рых др. видах Э. Учитывая большой удельный вес каналов ТЧ в сетях Э., их принимают за основу при создании как широкополосных (> 4 кгц), так и узкополосных (<4 кгц) каналов. Напр., в радиовещании применяется канал с полосой, втрое (иногда вчетверо) превышающей полосу канала ТЧ; для высокоскоростной передачи данных между ЭВМ, передачи изображений газетных полос и др. употребляются каналы, в 12, 60 и даже 300 раз более широкие; сигналы программ телевиз. вещания передаются через каналы с полосой, в 1600 раз превышающей полосу канала ТЧ (что составляет примерно 6 Мгц). На базе канала ТЧ (посредством его т. н. вторичного уплотнения) создаются каналы для телеграфирования с полосами пропускания 80, 160 или 320 гц, со скоростями передачи (соответственно) 50, 100 или 200 бит/сек. Линии радиорелейной связи позволяют создать 300, 720, 1920 каналов ТЧ (в каждой паре высокочастотных стволов); линии связи через- ИСЗ - от 400 до 1000 и более (в каждой паре стволов). Проводные линии связи, используемые в системах передачи с частотным разделением каналов, характеризуются след, числом каналов ТЧ: симметричные кабели 60 (в расчёте на две пары проводов); коаксиальные кабели - 1920, 3600 или 10 800 (на каждую пару коаксиальных трубок). Возможно создание систем с ещё большим числом каналов.

С целью увеличения дальности связи посредством уменьшения влияния шумов (накапливаемых по мере прохождения сигнала в линии) в проводных системах передачи с частотным разделением каналов используют усилители, общие для всех сигналов, передаваемых в каждом линейном тракте, и включаемые на определённом расстоянии друг от друга. Расстояние между усилителями зависит от числа каналов: для мощных проводных систем (10 800 каналов) оно составляет 1,5 км, для маломощных (60 каналов) - 18 км. В системах радиорелейной связи сооружают ретрансляционные станции в среднем на расстоянии 50 км одна от другой.

Наряду с системами передачи с частотным разделением каналов с 70-х гг. 20 в. началось внедрение систем, в к-рых каналы разделяются во времени на основе методов импульсно-кодовой модуляции (ИКМ), дельта-модуляции и др. При ИКМ каждый из передаваемых аналоговых сигналов преобразуется в последовательность импульсов, образующих определённые кодовые группы (см. Код, Кодирование). Для этого в сигнале через заданные промежутки времени (равные половине "периода, соответствующего макс, частоте изменения сигнала) вырезаются узкие импульсы (рис. 2,а). Число, характеризующее высоту каждого вырезанного импульса, передаётся 8-значным кодом за время, не превышающее протяжённость (ширину) импульса (рис. 2,6). В промежутках времени между передачей кодовых групп данного сообщения линия свободна и может быть использована для передачи кодовых групп др. сообщений. На приёмном конце линии производится обратное преобразование кодовых комбинаций в последовательность импульсов различной высоты (рис. 2,в), из к-рых с определённой степенью точности может быть восстановлен исходный аналоговый сигнал (рис. 2,г). При дельта-модуляции аналоговый сигнал сначала преобразуется в ступенчатую функцию (рис. 3,а), причём кол-во ступенек на период, соответствующий макс, частоте изменения сигнала, в различных системах составляет 8-16. Передаваемая в линию последовательность импульсов отображает ход ступенчатой функции в изменении знака производной сигнала: возрастающие участки аналоговой функции (характеризующиеся положительной производной) отображаются положит, импульсами, спадающие участки (с отрицат. производной) - отрицательными (рис. 3,6). В промежутках между этими импульсами располагаются импульсы, образованные от др. сигналов. При приёме импульсы каждого сигнала выделяются и интегрируются, в результате с заданной степенью точности восстанавливается исходный аналоговый сигнал (рис. 3,в).

Каналы ИКМ и дельта-модуляции (без оконечных аналого-цифровых преобразующих устройств) - дискретные и часто используются непосредственно для передачи дискретных сигналов. Осн. достоинством систем с временным разделением каналов является отсутствие накопления шумов в линии; искажение формы сигналов при их прохождении устраняется с помощью регенераторов, устанавливаемых на определённом расстоянии друг от друга (аналогично усилителям в системах с частотным разделением). Однако в системах с временным разделением существует шум 4 квантования", возникающий при преобразовании аналогового сигнала в последовательность кодовых чисел, характеризующих этот сигнал лишь с точностью до единицы. Шум "квантования", в отличие от обычного шума, не накапливается по мере прохождения сигнала в линии.

К сер. 70-х гг. разработаны системы с ИКМ на 30, 120 и 480 каналов; находятся в стадии разработки системы на неск. тыс. каналов. Развитие систем передачи с разделением каналов во времени стимулируется тем, что в них широко используют элементы и узлы ЭВМ, и это в конечном счёте приводит к удешевлению таких систем как в проводной связи, так и радиосвязи. Весьма перспективны импульсные системы передачи на основе находящихся в стадии разработки волноводных и световодных линий связи (число каналов ТЧ может достигать 105 в волноводной трубе диаметром примерно 60 мм или в паре стеклянных световодных нитей диаметром 30-70 мкм).

Системы коммутационных устройств. Применяемые в Э. системы коммутац. устройств бывают двух типов: узлы и станции коммутации каналов (КК), позволяющие при конечном числе каналов создавать временное прямое соединение через канал связи любого источника с любым приёмником (после окончания переговоров соединение разрывается, а освободившийся канал используется для орг-ции др. соединения); узлы и станции коммутации сообщений (КС), используемые в Э. тех видов, в к-рых допустима задержка (накопление) передаваемых сообщений во времени. Задержка бывает необходима при невозможности их немедленной передачи вызываемому абоненту из-за отсутствия в данный момент свободного канала либо занятости вызываемой абонентской установки. Узлы и станции КК, применяемые в Э. наиболее массовых видов - телефонной и телеграфной,- представляют собой телефонные станции или телеграфные станции, а также телеф. или телегр. узлы связи, размещаемые в определённых пунктах телефонной сети или телеграфной сети. Станции и узлы КК различаются в зависимости от выполняемых ими функций и их расположения в сети. Напр., в телеф. сети существуют такие автоматич. телеф. станции (АТС), как сельские, городские, междугородные, а также различные коммутационные узлы: узлы автоматической коммутации, узлы входящих и исходящих сообщений и другие. Характерной особенностью узлов является то, что они связывают между собой различные АТС. Любая совр. станция или узел КК содержит комплекс управляющих устройств, построенных на базе электромеханич. или электронных приборов, и коммутац. устройств, к-рые под воздействием сигналов управления осуществляют соединение или разъединение соответствующих каналов (рис. 4). В наиболее распространённых (1978) системах КК устройства управления строятся на основе электромеханич. реле, а коммутац. устройства - на основе многократных координатных соединителей. Такие станции и узлы наз. координатными.

Системы КС используются преим. в телеграфной связи и при передаче данных. Дополнительно к управляющим и коммутирующим устройствам в системах КС имеются устройства для накопления передаваемых сигналов. В процессе прохождения сигналов от передатчика к приёмнику в системах КС осуществляются такие технологич. операции с накапливаемыми сообщениями, как изменение порядка их следования к абонентам (с учётом возможных приоритетов, т. е. преимущественного права на передачу), приём сообщений по каналу одного типа (характеризующемуся одной скоростью передачи), а передача - по каналу др. типа (с др. скоростью) и ряд дополнит, операций в соответствии с заданным алгоритмом работы. В нек-рых случаях могут создаваться комбинированные узлы КС и КК, позволяющие обеспечить наиболее благоприятные режимы передачи сообщений и использования сетей Э.

Для развития совр. коммутац. станций и узлов характерны тенденции использования в коммутац. устройствах быстродействующих миниатюрных герметизированных контактов (напр., герконов) для реализации соединений, а для управления процессами соединений - специализированных ЭВМ. Коммутац. станции и узлы такого типа получили название квазиэлектронных. Введение ЭВМ позволяет предоставлять абонентам дополнит, услуги: возможность применения сокращённого (с меньшим кол-вом знаков) набора номеров наиболее часто вызываемых абонентов; установку аппаратов на "ожидание", если номер вызываемого абонента занят; переключение соединения с одного аппарата на другой и т. д. С внедрением систем передачи с временным разделением каналов намечается возможность перехода к чисто электронным (без механич. контактов) станциям и узлам коммутации. В таких системах коммутируются непосредственно дискретные каналы (без преобразования дискретных сигналов в аналоговые). В результате происходит объединение (интеграция) процессов передачи и коммутации, что служит предпосылкой к созданию интегральной сети связи, в к-рой сообщения всех видов передаются и коммутируются едиными методами. В СССР Э. развивается в рамках разработанной и планомерно внедряемой Единой автоматизированной сети связи (ЕАСС). ЕАСС представляет собой комплекс технич. средств связи, взаимодействующих посредством использования общей - "первичной" - сети каналов, на основе к-рой с помощью коммутац. станций и узлов и оконечных аппаратов создаются различные "вторичные" сети, обеспечивающие орг-цию Э. всех видов.

Лит.: Чистяков Н. И., X л ы т ч и е в С. М., Малочинскнй О. М., Радиосвязь и вещание, 2 изд., М., 1968; Многоканальная связь, под ред. И. А. Аболица, М., 1971; Автоматическая коммутация и телефония, под ред. Г. Б. Метельского, ч. 1-2, М., 1968-69; Емельянов Г. А.,

Шварцман В. О., Передача дискретной информации и основы телеграфии, М., 1973; Румпф К.-Г., Барабаны, телефон, транзисторы, пер. с нем., М., 1974; Лившиц Б. С., Мамонтова Н. П., Развитие систем автоматической коммутации каналов, М., 1976; Давыдов Г. Б., Р ог и н с к и и В. Н., Т о л ч а н А. Я., Сети электросвязи, М., 1977; Давыдов Г. Б., Электросвязь и научно-технический прогресс' М., 1978. Г. Б. Давыдов.

"ЭЛЕКТРОСВЯЗЬ", ежемесячный научно-технич. журнал, орган Мин-ва связи СССР и научно-технич. об-ва радиотехники, электроники и связи им. А. С. Попова. Издаётся в Москве с 1933 (до 1938 выходил под назв. "Научно-технич. сборник по электросвязи"). Осн. вопросы, освещаемые в журнале: радиосвязь, телефония, телеграфия и фототелеграфия, передача данных, телевидение, радиовещание, проводное вещание; многоканальная связь; автоматическая коммутация; аппаратура и оборудование систем связи; вопросы теории распространения электромагнитных колебаний, теории электрич. цепей, теории информации и др. Тираж (1978) ок. 10 тыс. экз.

"ЭЛЕКТРОСИЛА", см. Ленинградское электромашиностроительное объединение "Электросила".

ЭЛЕКТРОСИНТЕЗ (от электро... и синтез), метод получения сложных не-органич. или органич. соединений с помощью электролиза. Характерная особенность Э.- многостадийность присоединения или отдачи электронов, связанная с образованием промежуточных стабильных или нестабильных продуктов. Каждой стадии Э. соответствует определённое значение электродного потенциала.

Многостадийные процессы Э. могут быть выражены с помощью следующих ур-ний:
30-07-5.jpg

где R и R - исходные продукты; RHn и R'On - конечные продукты; п, k, r - число электронов -), участвующих в электрохимич. реакциях.

Реакции, выражаемые ур-нием (1), протекают на катоде и наз. реакциями электровосстановления, или электрохимич. восстановления. Реакции, выражаемые ур-нием (2), протекают на аноде и наз. реакциями электроокислени я, или электрохимич. окисления. Промежуточные и конечные продукты могут принимать участие в различных электрохимич. реакциях на поверхности электродов.

Если целевой продукт Э. образуется на промежуточной стадии, то электролиз необходимо проводить при контролируемом электродном потенциале, соответствующем данной стадии. Продукт можно быстро выводить из сферы реакции путём отгонки, экстракции или связывания в соединение, не вступающее в электрохимич. превращения. Выход продукта Э. может изменяться и в результате различных хим. реакций в объёме растворах с участием промежуточных, исходных и конечных веществ. Напр., нек-рые окислители, получаемые на аноде, могут разлагаться в объёме раствора с потерей активного кислорода, гидролизоваться, диспропорционировать и т. д. Роль хим. реакций в объёме раствора учитывается по объёмной плотности тока, или концентрации тока. Эта величина определяется как сила тока, проходящего через единицу объёма электролита, и выражается в а/л. Процессы Э., в к-рых хим. реакции в объёме раствора приводят к уменьшению выхода целевого продукта, должны проводиться с высокими объёмными плотностями тока (до нескольких сотен а/л).

С наибольшей эффективностью электровосстанавливаются или электроокис-ляются исходные вещества, диссоциированные в растворе на ионы, а также органич. соединения, имеющие полярные функциональные группы. Нейтральные молекулы органич. веществ во мн. случаях не обладают достаточной реакционной способностью и не вступают в реакции на поверхности электрода. В этом случае применяются методы непрямого электровосстановления или электроокисления, осуществляемые в объёме раствора посредством катализаторов-переносчиков, в качестве к-рых используются ионы металлов или неметаллов переменной валентности. Процесс в общем виде может быть описан следующими ур-ниями:
30-07-6.jpg

- хим. реакция,
30-07-7.jpg

- электрохимич. реакция, где К - исходный продукт, К - катализатор-переносчик, С - конечный продукт, z - степень окисления, п - число электронов (е-), участвующих в реакции.

Роль электролиза в данном случае сводится к регенерации на электродах хим. восстановителя или окислителя, к-рые при взаимодействии с исходным веществом в электролизе или вне его превращают это вещество в целевой продукт.

Э. находит практич. применение для получения ряда ценных неорганич. и органич. соединений. Путём электроокисления синтезируют, напр., кислородсодержащие соединения хлора в различных степенях окисления.

В пром-сти применяют способ получения надсернрй (пероксодисерной) кислоты и её солей - персульфатов (см. Пер-оксосулъфаты), основанный на электроокислении серной кислоты и сульфатов. Надсерная кислота и часть её солей используются при произ-ве перекиси водорода. Перманганат калия получают электроокислением манганата или анодным растворением сплавов марганца с железом - ферромарганца. Двуокись марганца в значит, масштабах производится электролизом сернокислых растворов сульфата марганца.

Э. применяется и при получении различных органич. соединений (см. Колъбе реакция).

Электрохимич. фторирование используется для пром. получения ряда перфтороорганических соединений. Электрохимич. методом получают тетраэтилсвинец и мн. др. вещества.

Лит.: Прикладная электрохимия, под ред. А. Л. Ротиняна, 3 изд., Л., 1974; Ф и о ш и н М. Я., Успехи в области электросинтеза неорганических соединений, М., 1974; Прикладная электрохимия, под ред. Н. Т. Кудрявцева, 2 изд., М.., 1975; Т о м и л о в А. П., Ф и о ш и н М. Я., Смирнов В. А., Электрохимический синтез органических вещесгв, Л., 1976; Фиошин М.Я.,

Павлов В. П., Электролиз в неорганической химии, М., 1976; Электрохимия органических соединений, пер. с англ., М., 1976.

М. Я. Фиошин.

ЭЛЕКТРОСКОП (от электро... и ...скоп), простейший прибор для обнаружения электрических зарядов и приблизит, определения их величины. Э. состоит из металлич. стержня (обычно с шариком на конце), к к-рому снизу прикреплены один или два лёгких металлич. листочка. Стержень вставлен внутрь стекл. сосуда и закреплён с помощью пробки из изолирующего материала. При соприкосновении шарика Э. с заряженным телом к листочкам переходит часть заряда тела и они отталкиваются друг от друга (при одном листочке - от стержня). По углу расхождения листочков можно судить о величине их заряда, а следовательно, и заряда тела.

Лит.: Калашников С. Г., Электричество, 3 изд., М., 1970 (Общий курс физики, т. 2).

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ, служит для обеспечения электроэнергией всех отраслей х-ва: пром-сти, сел. х-ва, транспорта, гор. х-ва и т. д. В систему Э. входят источники питания, повышающие и понижающие подстанции электрические, питающие распределит, электрические сети, различные вспомогат. устройства и сооружения. Осн. часть вырабатываемой электроэнергии потребляется пром-стью, напр, в СССР - ок. 70% (1977). Структура Э. определяется исторически сложившимися особенностями произ-ва и распределения электроэнергии в отдельных странах. Принципы построения систем Э. в промышленно развитых странах являются общими. Нек-рая специфика и местные различия в схемах Э. зависят от размеров терр. страны, её климатич. условий, уровня экономич. развития, объёма пром. произ-ва и плотности размещения электрифицированных объектов и их энергоёмкости.

Источники питания. Осн. источники питания электроэнергией - электростанции и питающие сети районных энергетических систем. На пром. предприятиях и в городах для комбинированного снабжения энергией и теплом используют теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), мощность к-рых определяется потребностью в тепле для технологич. нужд и отопления. Для крупных энергоёмких предприятий, напр, металлургич. заводов с большим теплопотреблением и значит, выходом вторичных энергоресурсов, сооружаются мощные ТЭЦ, на к-рых устанавливают генераторы, вырабатывающие ток напряжением до 20 кв. Такие электростанции, обычно расположенные за пределами завода на расстоянии до 1-2 км, имеют районное значение и, кроме предприятия, снабжают электрич. энергией и теплом близлежащие пром. и жилые районы. Для разгрузки источников питания в часы пик служат т. н. "потребители-регуляторы", к-рые без существенного ущерба для технологич. процесса допускают перерывы или ограничения в потреблении электроэнергии. К числу таких электроприёмников относится, напр., большинство электропечей, обладающих значит, тепловой инерцией, нек-рые электролизные установки, к-рые позволяют выравнивать графики нагрузок в энергетич. системах.

Напряжения в системах Э. являются оптимальными значениями, проверенными на практике. В каждом конкретном случае выбор напряжения зависит от передаваемой мощности и от расстояния источника питания до потребителя. Шкалы напряжений, принятые в разных странах, не имеют между собой принципиальных различий. Используемые в СССР напряжения (6, 10, 20, 35, 110, 220, 300 кв и т. д.) характерны и для др. стран. В шкалах нек-рых стран имеются напряжения промежуточных значений, к-рые были введены на раннем этапе строительства электрич. сетей и продолжают использоваться, хотя в ряде случаев уже и не являются оптимальными. Питание электроэнергией крупных пром. и трансп. предприятий и гор. х-ва осуществляется на напряжениях 110 и 220 кв (в США часто 132 кв), а для особо крупных и энергоёмких - 330 и 500 кв. Распределение энергии на первых ступенях при этом выполняется на напряжении 110 или 220 кв. Напряжение 110 кв применяется чаще, т. к. в этом случае легче разместить воз д. линии электропередачи на застроенных терр. предприятий и городов. Распределение энергии между потребителями при напряжении 220 кв целесообразно тогда, когда это напряжение является также и питающим. При определённых условиях имеет преимущества сетевое напряжение 60-69 кв (применяется в ряде стран Зап. Европы и в США). Напряжение 35 кв используют в питающих и распределит, сетях пром. предприятий средней мощности, в небольших и средних городах и в сел. электрич. сетях, а также для питания на крупных предприятиях мощных электроприёмников: электропечей, выпрямительных установок и т. п. Напряжение 20 кв используется сравнительно редко для развития сетей, имеющих это напряжение; оно может оказаться целесообразным в районах с небольшой плотностью электрич. нагрузок, а также в больших городах и на крупных предприятиях при наличии ТЭЦ с генераторным напряжением 20 кв. Напряжения 10 и 6 кв применяют при распределении электроэнергии (на различных ступенях Э.) на пром. предприятиях, в городах и др. Эти напряжения пригодны также для питания объектов небольшой мощности, недалеко отстоящих от источника питания. В большинстве случаев целесообразно использование напряжения 10 кв в качестве основного. При этом питание электродвигателей производится от понизительных подстанций 10/6 кв по схеме трансформатор - двигатель или от обмоток 6 кв трансформатора 110/220 кв с расщеплёнными вторичными обмотками (10 и 6 кв). Схемы систем Э. строят, исходя из принципа максимально возможного приближения источника электроэнергии высшего напряжения к электроустановкам потребителей с миним. количеством ступеней промежуточной коммутации и трансформации. Для этих целей применяют т. н. глубокие вводы (35-220 кв) кабельных и возд. линий электропередачи. Понижающие подстанции размещаются в центрах расположения осн. потребителей электроэнергии, т. е. в центрах электрич. нагрузок. В результате такого размещения снижается потеря электроэнергии, сокращается расход материалов, уменьшается число промежуточных сетевых звеньев, улучшается режим работы электроприёмников. Элементы системы Э. несут пост, нагрузку, рассчитываются на .взаимное резервирование с учётом допустимых перегрузок и разумного ограничения потребления электроэнергии и в послеаварийном режиме, когда производятся восстановит, работы на повреждённом элементе или участке сети. В большинстве случаев предусматривается раздельная работа элементов с использованием средств автоматики и глубокого секционирования всех звеньев. Параллельная работа применяется лишь при необходимых обоснованиях.

Глубокие вводы выполняют магистральными и радиальными линиями (рис. 1) в зависимости от условий окружающей среды, застройки терр. и др. факторов. Схема ввода кабельных радиальных линий непосредственно в трансформатор подстанции является простейшей, наиболее компактной и надёжной. При использовании глубоких вводов возможно применение компактных, полностью закрытых ячеек КРУЭ (комплектных распределит, устройств с элегазовым наполнением) на напряжение 110 кв.

Схемы распределит, сетей 6-20 кв выполняют магистральными, радиальными или смешанными (рис. 2) с модификациями по степени надёжности. Первые ступени Э. крупных предприятий обычно выполняют по магистральным схемам с мощными токопроводами 6-10 кв, от которых через распределит, пункты питаются цеховые трансформаторные пункты. В гор. сетях при напряжениях 6 и 10 кв применяют петлевые, двухлучевые и многолучевые схемы, являющиеся разновидностями магистральных.

На крупных узловых подстанциях 110-220 кв (на больших заводах, в городах с развитой электрич. сетью, большим числом присоединений и т. п.) электрич. схемы обычно имеют двойную систему шин. При напряжениях 6 и 10 кв в крупных распределит, устройствах в случае необходимости разделения питания или выделения потребителей (напр., на крупных преобразовательных подстанциях) двойная система шин позволяет переводить нек-рые агрегаты на пониженное напряжение, сохраняя для прочих потребителей нормальное напряжение. В потребительских электроустановках наиболее часто используют схемы подстанций с одной системой секционированных шин с применением (при необходимости) автоматики на секционных выключателях или вводах. При частых оперативных переключениях и ревизиях (осмотрах и проверках) выключателей целесообразными являются схемы с обходной (дополнительной) системой шин, к-рая позволяет произвести ревизию или ремонт любой рабочей системы шин и любого выключателя без перерыва питания. Эти схемы применяют, напр., на крупных электропечных подстанциях пром. предприятий. Распространены простейшие схемы подстанций без шин первичного напряжения на подстанциях глубоких вводов 210 и 220 кв и на трансформаторных подстанциях 10 и 6 кв, питаемых по блочным схемам линия - трансформатор (см. рис. 1 и 2). На трансформаторных подстанциях на стороне 10 и 6 кв ставят выключатели нагрузки, а при радиальном питании применяют глухое присоединение трансформаторов.

На крупных объектах рационально строительство электрич. сетей с мощными токопроводами 10 и 6 кв (взамен большого числа кабелей), кабельных эстакад и галерей (вместо дорогих и громоздких туннелей), прокладка кабелей 110 и 220 кв (взамен воздушных линий).

Надёжность Э. зависит от требований бесперебойности работы электроприёмников. Необходимая степень надёжности определяется тем возможным ущербом, к-рый может быть нанесён произ-ву при прекращении их питания. Существуют 3 категории надёжности электроприёмников. К 1-й категории относят те, питание к-рых обеспечивают не менее чем 2 независимых автоматически резервируемых источника. Такие электроприёмники необходимы на объектах с повышенными требованиями к бесперебойности работы (напр., непрерывное хим. произ-во). Наилучшие в этом случае схемы Э. с территориально разобщёнными независимыми источниками. Допустимый перерыв в Э. для нек-рых производств не должен превышать 0,15- 0,25 сек, поэтому важным условием является необходимое быстродействие восстановления питания. Для особо ответств. электроприёмников в схеме Э. предусматривают дополнит, третий источник. Ко 2-й категории относятся электроприёмники, допускающие перерыв питания на время, необходимое для включения ручного резерва. Для приёмников 3-й категории допускается перерыв питания на время до 1 сут, необходимое на замену или ремонт повреждённого элемента системы.

Качество электроэнергии. В системы Э. часто входят электроприёмники, работа к-рых сопровождается ударными нагрузками и неблагоприятно отражается на работе других ("спокойных") электроприёмников, общем режиме работы системы, на качестве электроэнергии (см. Электроэнергии качество). К таким электроприёмникам относятся вентильные преобразователи, дуговые электропечи, электросварочные аппараты, электровозы, работа к-рых сопровождается резкопеременными толчками нагрузки, колебаниями напряжения, снижением коэфф. мощности, образованием высших гармоник, возникновением несимметрни напряжений. Показатели качества электроэнергии улучшаются при повышении мощности короткого замыкания в точке сети, к к-рой приключены электроприёмники с неблагоприятными характеристиками. Чтобы создать такие условия, уменьшают реактивное сопротивление питающих линий, не включая в них реакторы электрические или уменьшая их реактивность, исключая из схем токопроводы и др. При этом должна быть соответственно увеличена отключаемая мощность выключателей.

Вопросы улучшения качества электроэнергии решаются комплексно при проектировании систем Э. и электропривода. Хорошие результаты даёт разделение питания электроприёмников с ударными и т. н. спокойными нагрузками путём присоединения их к разным трансформаторам и различным ветвям расщеплённых трансформаторов или плечам сдвоенных реакторов. Улучшению качества электроэнергии способствует внедрение в схемы Э. электроприводов с пониженным потреблением реактивной мощности, применение многофазных схем выпрямления и др. При недостаточности этих мероприятий применяют спец. устройства: синхронные компенсаторы с быстродействующим возбуждением, большой кратностью перегрузки по реактивной мощности (в 3-4 раза), работающие в т. н. режиме слежения за реактивной мощностью электроприёмников; синхронные электродвигатели со спокойной нагрузкой, присоединяемые к общим с вентильными преобразователями шинам и имеющие необходимую располагаемую мощность и быстродействующее возбуждение с высоким уровнем форсировки; статич. источники реактивной мощности с высоким быстродействием, безынерционностью и плавным изменением реактивной мощности; продольную ёмкостную компенсацию, дающую возможность мгновенного безынерционного и непрерывного автоматич. регулирования напряжения; силовые резонансные электрич. фильтры для гашения высших гармоник.

Лит.: Князевский Б. А., Л и п к и я Б. Ю., Электроснабжение промышленных предприятий, М., 1969; К р у п о-в и ч В. И., Ермилов А. А., Трунковский Л. Е., Проектирование и_ монтаж промышленных электрических сетей, М., 1971; Козлов В. А., Б и л и к Н. И., Файбисович Д. Л., Справочник по проектированию систем электроснабжения городов, Л., 1974; Ермилов А. А., Основы электроснабжения промышленных предприятий, 3 изд., М., 1976. А. А. Ермилов.

ЭЛЕКТРОСТАЛЕПЛАВЙЛЬНОЕ ПРОИЗВОДСТВО, получение стали в электрических печах металлургич. или машиностроит. заводов. Электросталь, предназначенная для дальнейшего передела, выплавляется гл. обр. в дуговых печах с осн. футеровкой. Существует неск. разновидностей электроплавки в дуговых печах: с полным окислением примесей; переплав легиров. отходов без окисления и с применением газообразного кислорода; метод смешения; плавка на жидком полупродукте (дуплекс-процесс) я др. Технология плавки с полным окислением примесей включает 3 периода - расплавление, окислительный и восстановительный. В окислит, период плавки присадкой твёрдых окислителей (жел. руды, агломерата и др.) или вдуванием газообразного кислорода окисляют примеси стальной ванны (Р, Si и др.). Активное кипение металла, вызванное выделением пузырьков окиси углерода в результате реакции обезуглероживания, способствует быстрому нагреву ванны, дегазации стали, удалению неметаллических включений. В восстановит, период плавки удаляют серу, сталь раскисляют (см. Раскисление металлов) и с помощью ферросплавов корректируют её состав по легирующим элементам. Переплав легиров. отходов без окисления позволяет сохранить ценные легкоокисляющиеся легирующие элементы (Сг и др.), что существенно улучшает технологич. показатели произ-ва. При переплаве высокохромистых отходов с применением газообразного кислорода горячий ход процесса (1800-1900 °С) обеспечивает низкое содержание углерода в металле (чего нельзя достичь при переплаве без окисления) без заметных потерь хрома. Широкое распространение получили внепечные методы обезуглероживания высоколегиров. сталей (коррозионностойких и др.) продувкой металла аргоно-азото-парокислородными смесями в спец. рафинировочных агрегатах конвертерного типа или окислит, вакуумированием.

Пути интенсификации электроплавки: сокращение периода расплавления (увеличением удельной мощности трансформаторов, использованием газо-кислородных горелок, предварит, подогревом шихты), применение кислорода, продувка жидкого металла порошкообразными шлакообразующими материалами, переход на одношлаковый процесс, сокращение восстановит, периода путём применения средств внепечного рафинирования (вакуумная обработка, продувка металла аргоном, обработка стали синтетич. шлаками).

Дуговые печи с кислой футеровкой применяются гл. обр. для получения стали, предназначенной для фасонного литья. Большое сопротивление кислых шлаков (насыщенных SiCh) позволяет быстрее нагреть металл до высокой темп-ры, что важно для литья тонкостенных изделий. Существ, недостаток кислой плавки -невозможность удаления фосфора и серы из стали.

О плавке стали в индукционной печи и методах спец. электрометаллургии, а также о месте и роли Э. п. среди др. процессов выплавки стали см. в статьях Сталеплавильное производство, Электрометаллургия .

Лит. см. при ст. Электрометаллургия. В. А. Григорян.

ЭЛЕКТРОСТАЛЬ, сталь, получаемая в электрических печах. См. Сталь.

ЭЛЕКТРОСТАЛЬ (до 1938 - 3 а т и ш ь е), город областного подчинения в Московской обл. РСФСР, в 58 км к В. от Москвы. Ж.-д. ст. на ветке от линии Москва - Орехово-Зуево. 135 тыс. жит. в 1977 (43 тыс. в 1939, 97 тыс. в 1959, 123 тыс. в 1970). Электрометаллургич. з-д "Электросталь", з-д тяжёлого машиностроения, книжная ф-ка, предприятия автомоб. и ж.-д. транспорта. Филиал Моск. ин-та стали и сплавов; маш.-строит, и строит, техникумы, муз. уч-ще.

Лит.: Малахов Я. И., Пекарева Н. А., Электросталь, М., 1963.

"ЭЛЕКТРОСТАЛЬ" им. И. Ф. Т е в ос я н а, электрометаллургич. завод в г. Электросталь Моск. обл. Выпускает высококачеств. легиров. и спец. стали. Введён в действие в 1918 на базе литейной мастерской, существовавшей с 1916. В 1926-37 осуществлена коренная реконструкция завода; построены цехи: два сталеплавильных с мартеновскими печами и электропечами, прокатный (станы 350, 600, 800), термический, штамповочный, кузнечный, молотовой. В 1940 выпуск стали составил 226 тыс. т.

В начале Великой Отечеств, войны 1941-45 з-д был эвакуирован на Урал. В 1942 реэвакуирован, с июля 1942 выпускал продукцию для фронта. В 50- 70-е гг. на з-де проведены реконструкция и комплексная механизация мн. производств, участков, построены цехи, оснащённые уникальным оборудованием новейшей конструкции, первоклассные лаборатории с совр. аппаратурой. Широко применяются прогрессивные процессы произ-ва: кислородное дутьё, глубинное раскисление, переплав металла в расплавленных шлаках и глубоком вакууме и др.; внедряется электроннолучевая и плазменная плавка. З-д ведёт н.-и. работу по изысканию и пром. освоению новых марок стали. Освоен выпуск св. 2000 различных марок стали и сплавов. В 1975 по сравнению с 1945 выплавка стали возросла в 3,5 раза. Награждён орденом Ленина (1945) и орденом Октябрьской Революции (1971). И.С.Прянишников.

ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ, электрическая станция, совокупность установок, оборудования и аппаратуры, используемых непосредственно для произ-ва электрич. энергии, а также необходимые для этого сооружения и здания, расположенные на определённой территории. В зависимости от источника энергии различают тепловые электростанции, гидроэлектрические станции, гидроаккумулирующие электростанции, атомные электростанции, а также приливные электростанции, ветроэлектро-станции, геотермические электростанции и Э. с магнитогидродинамическим генератором.

Тепловые Э. (ТЭС) являются основой электроэнергетики; они вырабатывают электроэнергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органич. топлива. По виду энергетич. оборудования ТЭС подразделяют на паротурбинные, газотурбинные и дизельные Э.

Осн. энергетич. оборудование совр. тепловых паротурбинных Э. составляют котлоагрегаты, паровые турбины, турбогенераторы, а также пароперегреватели, питательные, конденсатные и циркуляционные насосы, конденсаторы, воздухоподогреватели, электрич. распределительные устройства. Паротурбинные Э. подразделяются на конденсационные электростанции и теплоэлектроцентрали (теплофикац. Э.).

На конденсационных Э. (КЭС) тепло, полученное при сжигании топлива, передаётся в парогенераторе водяному пару, к-рый поступает в конденсационную турбину; внутр. энергия пара преобразуется в турбине в механич. энергию и затем электрич. генератором в электрический ток. Отработанный пар отводится в конденсатор, откуда конденсат пара перекачивается насосами обратно в парогенератор. КЭС, работающие в энергосистемах СССР, наз. также ГРЭС.

В отличие от КЭС на теплоэлектроцентралях (ТЭЦ) перегретый пар не полностью используется в турбинах, а частично отбирается для нужд теплофикации. Комбинированное использование тепла значительно повышает экономичность тепловых Э. и существенно снижает стоимость 1 квт*ч вырабатываемой ими электроэнергии.

В 50-70-х гг. в электроэнергетике появились электроэнергетич. установки с газовыми турбинами. Газотурбинные установки в 25-100 Мвт используются в качестве резервных источников энергии для покрытия нагрузок в часы "пик" или в случае возникновения в энергосистемах аварийных ситуаций. Перспективно применение комбиниров. парогазовых установок (ПГУ), в к-рых продукты сгорания и нагретый воздух поступают в газовую турбину, а тепло отработанных газов используется для подогрева воды или выработки пара для паровой турбины низкого давления.

Дизельной Э. наз. энергетич. установка, оборудованная одним или неск. электрич. генераторами с приводом от дизелей. На стационарных дизельных Э. устанавливаются 4-тактные дизельагрегаты мощностью от 110 до 750 Мвт; стационарные дизельные Э. и энергопоезда (по эксплуатац. характеристикам они относятся к стационарным Э.) оснащаются неск. дизельагрегатами и имеют мощность до 10 Мвт. Передвижные дизельные Э. мощностью 25-150 квт размещаются обычно в кузове автомобиля (полуприцепа) или на отд. шасси либо на ж.-д. платформе, в вагоне. Дизельные Э. используются в с. х-ве, в лесной пром-сти, в поисковых партиях и т. п. в качестве основного, резервного или аварийного источника электропитания силовых и осветит, сетей. На транспорте дизельные Э. применяются как осн. энергетич. установки (дизель-электровозы, дизель-электроходы).

Гидроэлектрическая станция (ГЭС) вырабатывает электроэнергию в результате преобразования энергии потока воды. В состав ГЭС входят гидротехнич. сооружения (плотина, водоводы, водозаборы и пр.), обеспечивающие необходимую концентрацию потока воды и создание напора, и энергетич. оборудование (гидротурбины, гидрогенераторы, распределит, устройства и т. п.). Сконцентрированный, направленный поток воды вращает гидротурбину и соединённый с ней электрич. генератор.

По схеме использования водных ресурсов и концентрации напоров ГЭС обычно подразделяют на русловые, приплотинные, деривационные, гидроаккумулирую-щие и приливные. Русловые и приплотинные ГЭС сооружают как на равнинных многоводных реках, так и на горных реках, в узких долинах. Напор воды создаётся плотиной, перегораживающей реку и поднимающей уровень воды верхнего бьефа. В русловых ГЭС здание Э. с размещёнными в нём гидроагрегатами является частью плотины. В деривац. ГЭС вода реки отводится из речного русла по водоводу (деривации), имеющему уклон, меньший, чем ср. уклон реки на используемом участке; деривация подводится к зданию ГЭС, где вода поступает на гидротурбины. Отработавшая вода либо возвращается в реку, либо подводится к след, деривац. ГЭС. Деривац. ГЭС сооружают гл. обр. на реках с большим уклоном русла и, как правило, по совмещённой схеме концентрации потока (плотина и деривация совместно).

Гидроаккумулирующая Э. (ГАЭС) работает в двух режимах: аккумулирования (энергия, получаемая от др. Э., гл. обр. в ночные часы, используется для перекачки воды из нижнего водоёма в верхний) и генерирования (вода из верхнего водоёма по трубопроводу направляется к гидроагрегатам; вырабатываемая электроэнергия отдаётся в энергосистему). Наиболее экономичны мощные ГАЭС, сооружаемые вблизи крупных центров потребления электроэнергии; их осн. назначение - покрывать пики нагрузки, когда мощности энергосистемы использованы полностью, и потреблять излишки электроэнергии в то время суток, когда др. Э. оказываются недогруженными.

Приливные Э. (ПЭС) вырабатывают электроэнергию в результате преобразования энергии морских приливов. Электроэнергия ПЭС из-за перио-дич. характера приливов и отливов может быть использована лишь совместно с энергией др. Э. энергосистемы, к-рые восполняют дефицит мощности ПЭС в пределах суток и месяца.

Источником энергии на атомной Э. (АЭС) служит ядерный реактор, где энергия выделяется (в виде тепла) вследствие цепной реакции деления ядер тяжёлых элементов. Выделившееся в ядерном реакторе тепло переносится теплоносителем, к-рый поступает в теплообменник (парогенератор); образующийся пар используется так же, как на обычных паротурбинных Э. Существующие способы и методы дозиметрич. контроля полностью исключают опасность радиоактивного облучения персонала АЭС.

Ветроэлектростанция вырабатывает электроэнергию в результате преобразования энергии ветра. Осн. оборудование станции - ветродвигатель и электрич. генератор. Ветровые Э. сооружают преим. в р-нах с устойчивым ветровым режимом.

Геотермическая Э.- паротурбинная Э., использующая глубинное тепло Земли. В вулканич. р-нах термальные глубинные воды нагреваются до темп-ры св. 100 "С на сравнительно небольшой глубине, откуда они по трещинам в земной коре выходят на поверхность. На геотермич. Э. пароводяная смесь выводится по буровым скважинам и направляется в сепаратор, где пар отделяется от воды; пар поступает в турбины, а горячая вода после хим. очистки используется для нужд теплофикации. Отсутствие на геотермич. Э. котлоагрега-тов, топливоподачи, золоуловителей и т. п. снижает затраты на строительство такой Э. и упрощает её эксплуатацию.

Э. с магнитогидродинамическим генератором (МГД-генератор) - установка для выработки электроэнергии прямым преобразованием внутр. энергии электропроводящей среды (жидкости или газа).

Лит. см. при статьях Атомная электростанция. Ветроэлектрическая станция. Гидроэлектрическая станция, Приливная электростанция. Тепловая паротурбинная электростанция, & также при ст. Наука (раздел Энергетическая наука и техника. Электротехника) в 24-м томе БСЗ, книга II - "СССР", стр. 401. В. А. Проку дин.

ЭЛЕКТРОСТАТИКА (от электро... и статика), раздел теории электричества, в к-ром изучается взаимодействие неподвижных электрич. зарядов. Оно осуществляется посредством электростатического поля. Осн. закон Э.- Кулона закон, определяющий силу взаимодействия неподвижных точечных зарядов в зависимости от их величины и расстояния между ними.

Электрич. заряды являются источниками электростатич. поля. Этот факт выражает Гаусса теорема. Электростатич. поле потенциально, т. е. работа сил, действующих на заряд со стороны электростатич. поля, не зависит от формы пути.

Электростатич. поле удовлетворяет уравнениям:

div D = 4лр, rot Е = О,

где D - вектор электрич. индукции (см. Индукция электрическая и магнитная), Е - напряжённость электростатич. поля, р - плотность электрич. заряда. Первое уравнение представляет собой дифференциальную форму теоремы Гаусса, а второе выражает потенциальный характер электростатич. поля. Эти уравнения можно получить как частный случай Максвелла уравнений.

Типичные задачи Э.- нахождение распределения зарядов на поверхностях проводников по известным полным зарядам или потенциалам каждого из них, а также вычисление энергии системы проводников по их зарядам и потенциалам. Лит.: Т а м м И. Е., Основы теории электричества, 9 изд., М., 1976; Калашников С. Г., Электричество, 3 изд., М., 1970 (Общий курс физики, т. 2).

Г. Я. Мякишее.

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ ДЕФЕКТОСКОПИЯ, см. в ст. Дефектоскопия.

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ ЗАПИСЬ, процесс нанесения и сохранения различного вида информации, представленной электрич. сигналами, на диэлектрич. носителе (ДН) посредством создания на нём того или иного распределения электрич. зарядов (зарядного рельефа), несущего в себе скрытое изображение записанной информации. Системы Э. з. в зависимости от способов записи и воспроизведения информации подразделяют на 2 осн. группы. В 1-й группе органом записи (ОЗ) систем служит электродная головка или электроннолучевая трубка с металловолоконным экраном. Элемент скрытого изображения формируется переносом зарядов с электродов (волокон) ОЗ на ДН через воздушный зазор толщиной 5- 20 мкм в результате электрич. разряда при подаче на электроды ОЗ напряжения 700-900 в. Скрытое изображение на ДН, полученное в результате относит, переме-мещенияОЗ и ДН, преобразуют в видимое изображение методами электрофотографии. Запись осуществляется либо на электростатич. бумаге, состоящей из электропроводящей основы и слоя диэлектрика, с использованием при визуализации скрытого изображения как сухих, так и жидких электрографич. проявителей, либо на диэлектрич. барабане с последующим переносом изображения, проявленного с помощью порошка, с барабана на обычную бумагу. Достоинства систем Э. з. 1-й группы: высокая информац. скорость (для дискретной информации она составляет 10-20 тыс. знаков в 1 сек, для аналоговой соответствует частоте в неск. десятков кгц); возможность записи различной информации (в т. ч. полутоновых изображений) и практически немедленной её визуализации; отсутствие при записи и воспроизведении хим. и ударных воздействий на ДН; нечувствительность к свету; сравнительно низкая стоимость применяемых для записи материалов. Эти системы используют в качестве электростатич. регистраторов для вывода данных из ЭВМ, записи процессов в экспериментальной физике и измерит, технике и т. д.

Ко 2-й группе относят системы с записью электрич. сигналов с помощью сфокусированного на ДН сканирующего электронного луча в вакуумной камере и воспроизведением информации также в виде электрич. сигналов (к-рые затем преобразуют в телевиз. изображение или документируют). ДН в таких системах - лента шир. 35 или 70 мм, состоящая из 3 слоев: основы из полиэтилентере-фталата (лавсана) толщиной 50-80 мкм; тонкого (до 1 мкм) металлич. слоя; диэлектрич. слоя толщиной до 10 мкм. Электронный луч формируется с помощью электронной пушки (электронного прожектора). При воспроизведении сканирующий электронный луч от того же или дополнит, электронного прожектора обегает поверхность ДН. Вторичные электроны (см. Вторичная электронная эмиссия), выбитые лучом из ДН, направляются в электронный умножитель; модулированный по плотности поток вторичных электронов преобразуется в видеосигнал. Достоинства систем Э. з. 2-й группы по сравнению с системами магнитной записи: более широкая полоса частот (до 20 Мгц); большая плотность записи; более высокое качество воспроизведения. Недостатки: конструктивная сложность; необходимость применять вакуумно-чистые материалы и производить откачку камеры после каждой смены ленты. Системы 2-й группы используют для передачи изображений из космоса. Разновидность Э. з.- термопластическая запись.

Лит.: Р е и н б е р г М. Г., Электростатическая запись, М., 1974. М. Г. Рейнберг.

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР, высоковольтное устройство, в к-ром разность потенциалов создаётся механич. переносом электрич. зарядов. См. Ускоритель высоковольтный.

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ПРИБОР, измерительный прибор, принцип действия к-рого основан на механич. взаимодействии электродов, несущих разноимённые электрич. заряды. В Э. п. измеряемая величина преобразуется в напряжение переменного или постоянного тока, определяемое электростатич. измерит, механизмом (рис.). Измеряемое напряжение подводится к подвижному электроду, укреплённому на оси, связанной со стрелкой, и к изолированному от него неподвижному электроду. В результате взаимодействия зарядов, возникающих на электродах, на оси появляется вращающий момент, пропорциональный квадрату приложенного напряжения. Действующая на ось пружина создаёт момент, противодействующий вращающему моменту и пропорциональный углу поворота оси подвижного электрода. При взаимодействии вращающего и противодействующего моментов стрелка измерит, механизма поворачивается на угол, пропорциональный квадрату поданного на электроды напряжения. Шкала, градуируемая в единицах измеряемых величин, получается неравномерной, выполняется часто со световым указателем. Э. п. используют обычно для измерения напряжений переменного или постоянного тока, в т. ч. высокочастотных. Для этих приборов характерно малое потребление энергии и независимость показаний от частоты. Они подвержены влиянию внеш. электростатич. полей, к-рое ослабляется внутр. экранированием прибора. Э. п. выпускаются наивысшего класса точности 0,005. Лит.: Электрические измерения, под ред. Е. Г. Шрамкова, М., 1972.

Н. Н. Вострокнутов.

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, реактивный двигатель, в к-ром рабочее тело, обычно щелочные металлы - цезий, рубидий, а также др. элементы - ртуть, аргон и т. п., сначала подвергается ионизации, а затем образовавшиеся ионы ускоряются в сильном электростатич. поле до скоростей в десятки и сотни км/сек. См. также Электрический ракетный двигатель.

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ УСКОРИТЕЛЬ, один из типов высоковольтных ускорителей заряженных частиц, в к-ром источником высокого напряжения служит электростатич. генератор. См. Ускоритель высоковольтный.

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ФЛЮКСМЕТР, прибор для измерения напряжённости электростатического поля. Его действие основано на связи между плотностью заряда о, индуцированного полем на проводнике, и напряжённостью электрич. поля Е, т. е. Е = 4ло. Различают статические Э. ф., в к-рых с помощью электрометра измеряется величина заряда, наведённая измеряемым полем на хорошо изолированный измерительный электрод (обычно плоскую пластину), и динамические Э. ф., в к-рых напряжённость поля у измерительного электрода всё время меняется за счёт перемещения дополнительного электрода. Ток или изменения потенциалов, создаваемые Э. ф. динамич. типа, являются мерой измеряемой напряжённости поля. С помощью Э. ф. удаётся измерять поля напряжённостью от 10-1 - 1 в*м-1до 106 - 107 кв*м-1, меняющиеся с частотой от 0 до 1000 гц.

Э. ф. широко используется в геофизике, технике, особенно для измерения быстро меняющихся величин на движущихся объектах (самолёты, ракеты и т. д.), в средах с большой влажностью (облака), с низкой проводимостью и т. д.

Лит.: Имянитов И. М., Приборы и методы для изучения электричества атмосферы, М., 1957; Ч а л м е р с Дж. А., Атмосферное электричество, пер. с англ., Л., 1974. И. М. Имянитов.

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЕ ПОЛЕ, электрич. поле неподвижных электрич. зарядов, осуществляющее взаимодействие между ними. Как и переменное электрич. поле, Э. п. характеризуется напряжённостью электрич. поля Е: отношением силы, действующей на заряд, к величине заряда. Силовые линии напряжённости Э. п. не замкнуты: они начинаются на положит, зарядах и оканчиваются на отрицательных. В диэлектриках Э. п. характеризуется вектором электрич. индукции D (см. Индукция электрическая и магнитная). Вектор D удовлетворяет Гаусса теореме. Э. п. потенциально, т. е. работа этого поля по перемещению электрич. заряда между двумя точками не зависит от формы траектории; на замкнутом пути она равна нулю. Вследствие потенциальности Э. п. его можно характеризовать одной скалярной функцией - электростатич. потенциалом ф, связанным с вектором Е соотношением Е = -grad ф. Потенциал ф удовлетворяет Пуассона уравнению. В однородном диэлектрике Э. п. вследствие поляризации диэлектрика убывает в е раз, где е - диэлектрическая проницаемость. Внутри проводников Э. п. равно нулю; все точки поверхности проводника имеют один и тот же потенциал Ф. Если в проводнике есть полость, то

Э. п. в ней также равно нулю; на этом основана электростатич. защита электрич. приборов.

Лит. см. при ст. Электростатика.

ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯТОР, генератор электрич. колебаний, назначение к-рого- леч. воздействие электрич. импульсами на сердце, мочевой пузырь и др. органы и ткани. Подробнее см. Стимуляторы электронные.

ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИЯ, лечебный метод дозированного воздействия электрич. током на к.-л. органы для стимуляции их деятельности. Подробнее см. Стимуляция электрическая.

ЭЛЕКТРОСТРИКЦИЯ (от электро-.. и лат. strictio - стягивание, сжимание), деформация диэлектриков в электрич. поле Е, пропорциональная квадрату напряжённости электрич. поля Е2и не зависящая от изменения направления поля Е на обратное. Э. обусловлена поляризацией диэлектриков в электрическом поле и имеет место у всех диэлектриков - твёрдых, жидких и газообразных. Для твёрдых диэлектриков Э. очень мала и не имеет практич. значения. Э. следует отличать от линейного по полю обратного пьезоэффекта, к-рый на неск. порядков больше Э. и может наблюдаться только в кристаллич. диэлектриках с определённой симметрией (см. Пьезоэлектричество). Иногда говорят о большой Э. у сегнетоэлектриков. В действительности, это обратный пьезоэффект, но из-за возможности изменения направления спонтанной поляризации доменов при изменении направления поля на противоположное деформация не зависит от направления поля.

В анизотропных кристаллах Э. можно описать зависимостью между 2 тензорами 2-го ранга - тензором квадрата напряжённости электрич. поля и тензором деформации:
30-08-1.jpg

Здесь Гц - компонента тензора деформации, ЕтЕп - составляющие электрич. поля. Коэфф. Rijназ. коэфф. Э. Число независимых коэфф. Э. зависит от симметрии кристаллов. Напр., для триклинных кристаллов тензоры Э. имеют 36 независимых коэфф. для изотропных диэлектриков - 2. Величина Rij ~ 10-14- 10-10. В поле Е ~ 300 в*см Гц ~ 10-6. В изотропных средах, в т. ч. в газах и в жидкостях, Э. наблюдается как изменение плотности под действием электрич. поля и описывается формулой:

&V/V = АЕ2(2)

где &V/V - относит, объёмная деформация, А - постоянная Э., равная:
30-08-2.jpg

Здесь (3 - сжимаемость, р - плотность, е - диэлектрич. проницаемость. Для ор-ганич. жидкостей (ксилол, толуол, нитробензол) А ~ 10-12.

Под действием переменного электрич. поля частоты ш диэлектрик в результате Э. колеблется с частотой 2ш, что характерно для квадратичных эффектов. Поэтому Э. может использоваться для преобразования электрич. колебаний в звуковые.

Лит.: Желудев И. С., Ф о т ч е н к о в А. А., Электрострикция линейных диэлектриков, "Кристаллография", 1958, т. 3, в. 3; Иона Ф., Ш и р а н е Д., Сегнетоэлектрические кристаллы, пер. с англ., М., 1965; Же л у дев И. С., Основы сегнетоэлектричества, М., 1973. И. С. Желудев.

ЭЛЕКТРОСУДОРОЖНАЯ ТЕРАПИЯ, электрошок, электроконвульсивная терапия, метод лечения психич. заболеваний посредством судорожных припадков, вызываемых электрич. раздражением мозга. Предложена в 1938 итал. врачами У. Черлетти и Л. Бини как разновидность т. н. судорожной терапии. Э. т. проводят при помощи спец. аппарата, к-рый позволяет дозировать как напряжение (от 60 до 120 в), так и длительность воздействия (десятые доли сек) электрич. тока, пропускаемого через головной мозг при наложении на голову электродов. Действие электрич. тока на головной мозг вызывает судорожный припадок, по миновании к-рого больной обычно засыпает. Механизм действия Э. т. остаётся недостаточно ясным; предполагается, что он сходен со стрессом. Э. т. проводят в виде курса (ежедневно или с интервалами в 2-3 дня). В связи с развитием психофармакологии Э. т. имеет огранич. применение, гл. обр. при затяжных депрессиях, когда психотропные средства неэффективны. Для предупреждения осложнений Э. т. (переломы костей, вывихи) используют релаксанты.

ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКИЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, реактивный двигатель, рабочее тело к-рого нагревается до высокой темп-ры с помощью электрич. дуги, омич. нагрева и др. методов, далее расширяется в сопле. Скорость истечения может достигать 20 км/сек. См. также Электрический ракетный двигатель.

ЭЛЕКТРОТЕРМИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ИНСТИТУТ, Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт электротермического оборудования (ВНИИЭТО). Основан в 1961 на базе Особого конструкторского бюро "Электропечь". Находится в Москве; имеет отделения в Истре, Новосибирске и Харькове, производств, базу в Москве и опытный з-д в Истре. ВНИИЭТО - науч. центр электропечестроения в СССР; ведёт н.-и. и опытно-конструкторские работы по созданию всех видов электротермич. оборудования для термических и плавильных процессов, применяемого во всех отраслях нар. х-ва (машиностроение, металлургия, химия, электроника и др.), в т. ч. печей: дуговых сталеплавильных, руднотермических, плазменных, электроннолучевых, электрошлакового переплава, сопротивления и индукционных (включая вакуумные, с контролируемой атмосферой и прецизионные), а также оборудования для низкотемпературного нагрева (в т. ч. для с. х-ва), трубчатых нагревателей, приборов бытового электронагрева. Издаёт науч. труды -"Исследования в области промышленного электронагрева", имеет Учёный совет и аспирантуру. А. С. Бородачёв.

ЭЛЕКТРОТЕРМИЯ (от электро... и греч. therme - жар, тепло), прикладная наука о процессах преобразования электрич. энергии в тепловую; отрасль электротехники, осуществляющая проектирование, изготовление и эксплуатацию элек-тротермич. установок; отрасль энергетики, занимающаяся потреблением электрич. энергии для нагрева, плавки или отопления в пром-сти, на транспорте, в с. х-ве, медицине, воен. деле и в быту; совокупность электротехнологич. процессов с использованием теплового действия электрич. энергии в различных отраслях техники (в металлургии - электрометаллургия, в химии - плазмохимия, в машиностроении - высокочастотный нагрев, электротермообработка и т. д.). В Э. различают дуговой нагрев, индукционный нагрев, диэлектрический нагрев, электронный нагрев, нагрев по Джоуля-Ленца закону, нагрев в электролите, нагрев излучением оптич. квантового генератора (лазера).

Понятие "электротермические установки" (или "электротермическое оборудование") включает электрические печи, плазменные реакторы, электрич. нагре-ват. приборы коммунального и бытового назначения. Применение электрич. энергии для теплогенерации обеспечивает: возможность концентрации большой энергии в малых объёмах, следствием чего могут быть высокие темп-ры, недостижимые при др. способах теплогенерации; большие скорости нагрева и компактность электротермич. установок; возможность регулирования величины и распределения темп-ры в рабочем пространстве печи, что позволяет осуществлять равномерный нагрев в больших объёмах изделий (при прямом электронагреве) или избират. нагрев (под поверхностную закалку, для зонной плавки) и создаёт благоприятные условия для автоматизации теплового и технологич. процессов; возможность создания в рабочем пространстве электротермич. установок вакуума, что позволяет использовать давление как фактор регулирования технологич. процесса (вакуумные или компрессионные электрич. печи), применять контролируемые (инертные или защитные) атмосферы для защиты нагреваемых материалов и изделий от вредных воздействий воздуха (в частности, уменьшение угара); отсутствие дымовых газов (продуктов сгорания топлива), что позволяет увеличить коэфф. использования тепла, т. е. кпд электротермич. установок, и обусловливает чистоту их рабочего пространства; транспортабельность и простоту подачи электрич. энергии (по линиям электропередачи).

Развитие Э. сдерживают недостатки этого способа теплогенерации: более высокая стоимость эксплуатации электротермич. установок по сравнению с др. типами печей; большая стоимость электротермич. оборудования в изготовлении, комплектации и эксплуатации, а следовательно, в ряде случаев большие капитальные затраты, и более высокие требования к технич. культуре произ-ва, нередко также большой расход дорогих и дефицитных материалов на изготовление электротермич. оборудования; меньшие надёжность, долговечность и ремонтопригодность электротермич. установок; зависимость работы электротермич. установки от режима работы энергосистемы.

Электротермич. установки применяют: если технологич. процесс нельзя осуществить без Э. (в этом случае целесообразность определяется значением получаемой продукции для нар. х-ва); если можно получить продукцию более высокого качества (экономич. эффект зависит от того, насколько выгоды от улучшения свойств продукции компенсируют увеличение её стоимости); если улучшаются условия труда, повышается безопасность обслуживающего персонала; если достигается снижение себестоимости (благодаря более высокой производительности труда) или уменьшение капитальных затрат, включая затраты в смежных отраслях произ-ва.

На долю Э. приходится до 15% потребляемой пром-стыо электрич. энергии. На базе Э. созданы и развиваются произ-ва спец. сталей, ферросплавов, цветных и лёгких металлов и сплавов, твёрдых сплавов, редких металлов, карбида кальция, фосфора и др. продуктов; осуществляются обработка металлов давлением и термич. обработка; происходит электрификация быта.

Лит.: ЕгоровА. В., М о р ж и н А. ф.. Электрические печи для производства сталей, М., 1975; С в е н ч а н с к и и А. Д., Электрические промышленные печи, 2 изд., ч. 1, М,, 1975; История энергетической техники СССР, т. 2, М.- Л., 1957, с. 460-93; Раschkis V., Persson J., Industrial electric furnaces and appliances, 2 ed., N. Y.- L., 1960. А. В. Егоров, А. Ф. Моржын.

ЭЛЕКТРОТЕРМООБРАБОТКА, методы термической обработки металлов и их сплавов, при к-рых нагрев осуществляется электрич. током. Наибольшее распространение Э. (в отличие от пламенного нагрева) получила при поверхностной закалке в электролите и токами высокой частоты (ТВЧ). При закалке в электролите деталь помещают в ванну с электролитом; корпус ванны является анодом, деталь - катодом; при прохождении постоянного тока через электролит выделяется водород, к-рый осаждается на поверхности детали, что приводит к повышению электрич. сопротивления и, как результат, к нагреву изделия. После нагрева ток выключают, а деталь закаливают в самом электролите или в отд. (закалочном) баке. Преимущества закалки в электролите - простота, возможность нагревать отд. места детали, автоматизировать процесс. Недостатки - трудность регулирования темп-ры, низкая производительность, необходимость предохранения деталей от коррозии.

Поверхностная закалка токами высокой частоты даёт возможность получить на изделии твёрдый поверхностный слой при мягкой и вязкой сердцевине. Закалка изделия ТВЧ осуществляется с помощью индукционного нагрева в индукционной нагревательной установке. В зависимости от формы, размеров деталей и предъявляемых к ним требований различают: одновременный, непрерывно-последоват. и последоват. способы закалки. Преимущества обработки ТВЧ: высокая производительность и экономичность, более высокая по сравнению с другими методами твёрдость закалённой поверхности, высокая скорость нагрева, отсутствие окалины, возможность точного регулирования глубины закалённого слоя и автоматизации процесса, улучшение условий труда и др. Н. А. Шепелев.
 

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА (от электро... и техника), отрасль науки и техники, связанная с применением электрич. и магнитных явлений для преобразования энергии, получения и изменения хим. состава веществ, произ-ва и обработки материалов, передачи информации, охватывающая вопросы получения, преобразования и использования электрич. энергии в прак-тич. деятельности человека.

Историческая справка. Возникновению Э. предшествовал длит, период накопления знаний об электричестве и магнетизме, в течение к-рого были сделаны лишь отд. попытки применения электричества в медицине, а также для передачи сигналов. В 17-18 вв. исследованию природы электрич. явлений были поев, труды М. В. Ломоносова, Г. В. Рихмана, Б. Франклина, Ш. О. Кулона, П. Дивиша и др. Для становления Э. решающее значение имело появление периого источника непрерывного тока - вольтова столба (А. Вольта, 1800), а затем более совершенных гальванич. элементов, что позволило в 1-й трети 19 в. провести много-числ. исследования хим., тепловых, световых и магнитных явлений, вызываемых электрич. током (труды В. В. Петрова, X. К. Эрстеда, Д. Ф. Араго, М. Фарадея, Дж. Генри, А. М. Ампера, Г. С. Ома и др.). В этот период были заложены основы электродинамики, открыт важнейший закон электрич. цепи - Ома закон. Среди попыток практич. использования результатов этих достижений наиболее значительными были работы в телеграфии (электромагнитный телеграф П. Л. Шиллинга, 1832), в военном деле (гальваноударные мор. мины Б. С. Якоба, 1840-е гг.), в области электрич. измерений (индикатор электрич. тока, т, н. мультипликатор, австрийского учёного И. К. Швейгера, 1820). Открытие электромагнитной индукции (1831-32) предопределило появление электрических машин - двигателей и генераторов. Поскольку все первые потребители электроэнергии использовали постоянный ток (как наиболее изученный), первые электрич. машины были постоянного тока машинами. Исторически электродвигатели стали создаваться раньше электромашинных генераторов, т. к. в 1-й трети 19 в. гальванич. элементы как источники тока в большей или меньшей мере удовлетворяли требованиям практики. Период совершенствования конструкции электродвигателя - от лабораторных приборов, демонстрировавших возможность превращения электрич. энергии в механическую (установка Фарадея, 1821), до машин пром. типа - охватывает приблизительно 50 лет. В первых электродвигателях подвижная часть совершала возвратно-поступат. или качат. движение, а момент на валу двигателя был пульсирующим (напр., в двигателе Генри). Начиная с сер. 30-х гг. 19 в. стали строиться двигатели с вращающимся якорем, Таким электродвигателем, получившим практич. применение, был двигатель, разработанный Якоби (1834-38). Испытание этого двигателя, приводившего в движение "электрический бот", показало, с одной стороны, принципиальную возможность его практич. применения, а с другой - необходимость создания более экономичного по сравнению с гальванич. элементами источника электроэнергии. Таким источником стал электромашинный генератор, прообразом к-рого была униполярная машина Фарадея (1831). Первыми 'практически пригодными электромашинными генераторами были магнитоэлектрич. генераторы, в к-рых магнитное поле создавалось постоянными магнитами, а якорями служили массивные индуктивные катушки (Якоби, 1842). В 1851 нем. учёный В. Зинстеден предложил заменить постоянные магниты электромагнитами, катушки к-рых питались от самостоят, магнитоэлектрич. генераторов. Дальнейшее совершенствование конструкции электромашинного генератора связано с использованием для возбуждения обмотки электромагнита тока самого генератора. Такие генераторы с самовозбуждением были предложены почти одновременно дат. учёным С. Хиортом (1854), англ, инженерами К. и С. Варли (1867), А. Йедликом, Ч. Уитстоном, Э, В. Сименсом. Пром. произ-во генераторов было начато в 1870 в Париже после того, как 3. Т. Грамм впервые применил в генераторе с самовозбуждением кольцевой шихтованный якорь, принципиальная конструкция к-poro была предложена для электродвигателя в 1860 А. Пачинотти. Генератор Грамма работал не только в генераторном, но и в двигат. режиме, что положило начало практич. внедрению принципа обратимости электрич. машин (открытому Э. X. Ленцем, 1832-38) и позволило значительно расширить область использования электрич. машин. Последующее совершенствование машин постоянного тока шло по пути улучшения их конструктивных элементов - замена кольцевого якоря барабанным (Ф. Хефнер-Алътенек, 1873), усовершенствование шихтованных якорей (амер. изобретатель X. Максим, 1880). введение компенсац. обмотки (1884), дополнит, полюсов (1885) и др. К 80-м гг. 19 в. электрич. машины постоянного тока приобрели осн. конструктивные черты совр. машин. Их совершенствованию способствовало открытие закона о направлении индукционных токов (см. Ленца правило), обнаружение и исследование противоэдс (Якоби, 1840) и реакции якоря (Ленц, 1847), разработка методов расчёта электрич. цепей (Г. Р. Кирхгоф, 1847) и магнитных цепей (англ, учёный Дж. Гопкинсон, нач. 80-х гг.), изучение магнитных свойств железа (А. Г. Столетов, 1871) и др. К кон. 70-х гг. относятся работы Дж. К. Максвелла, сформулировавшего уравнения (см. Максвелла уравнения), являющиеся основой совр. учения об электромагнитном поле.

Наряду с электромашинными генераторами продолжали совершенствоваться хим. источники тока. Значит, шагом в этом направлении было изобретение свинцового аккумулятора (франц. физик Г. Планте, 1859). Усовершенствованная конструкция этого аккумулятора к 80-м гг. уже имела все осн. элементы совр. аккумуляторов.

Создание надёжных источников тока сделало возможным удовлетворение возросших потребностей в электрич. энергии для практич. целей. Дальнейшее развитие Э. связано с возникновением электротехнической промышленности и массовым распространением электрич. освещения, к-рое в 50-70-х гг. 19 в. заменило газовое. Идея применения электрической энергии для освещения была высказана Петровым в 1802 после открытия дуги электрической. Первыми электрич. источниками света были разнообразные дуговые угольные лампы, среди к-рых наиболее дг.пёвой и простой была •"свеча Яблочкова" (П. Н. Яблочков, 1876). В 1870-75 А. Н. Лодыгин разработал неск. типов ламп накаливания, усовершенствованных позднее Т. А. Эдисоном и получивших преимуществ, распространение к 90-м гг. 19 в. Достижения в создании и применении электрич. источников света оказали существ, влияние на становление и развитие светотехники. С распространением электрич. освещения связано создание электроэнергетич. систем. Уже в первых осветительных устройствах Яблочкова имелись все осн. элементы энергосистем: первичный двигатель, генератор, линия электропередачи, трансформатор, приёмник энергии.

Начало применению электроэнергии для технологич. целей положили ещё работы Якоби (1838), предложившего использовать электрич. ток для получения металлич. копий и для нанесения металлич. покрытий (см. Гальванотехника).

Но расширение области практич. использования электрич. энергии стало возможно лишь в 70-80-е гг. 19 в. с решением проблемы передачи электроэнергии на расстояние. В 1874 Ф. А. Пироцкий пришёл к выводу об экономич. целесообразности произ-ва электроэнергии в местах, где имеются дешёвые топливные или гидроэнергетич. ресурсы, с последующей передачей её к потребителю. В 1880-81 Д. А. Лачинов и М, Депре независимо друг от друга предложили для уменьшения потерь электроэнергии в линии электропередачи (ЛЭП) использовать ток высокого напряжения. Первая линия электропередачи на постоянном токе была построена Депре в 1882 между городами Мисбахом и Мюнхеном (длина линии 57 км, напряжение в ней 1,5-2 кв). Однако попытки осуществить электропередачу на постоянном токе оказались неэффективными, т. к., с одной стороны, технич. возможности получения постоянного тока высокого напряжения были ограничены, а с другой - было затруднено его потребление Поэтому наряду с использованием для передачи электроэнергии постоянного тока велись работы по применению в тех же целях однофазного переменного тока, напряжение к-рого можно было изменять (повышать и понижать) с помощью однофазного трансформатора. Создание пром. типа такого трансформатора (О. Блати, М. Дери, К. Циперновский, 1885, и др.) по существу решило проблему передачи электроэнергии. Однако широкое распространение однофазного переменного тока в пром-сти было невозможно из-за того, что однофазные электродвигатели не удовлетворяли требованиям пром. электропривода, и поэтому применение однофазного переменного тока ограничивалось лишь установками электрич. освещения.

В 70-80-е гг. 19 в. электроэнергию начали использовать в технологич. процессах: при получении алюминия, меди, цинка, высококачеств. сталей; для резки и сварки металлов; упрочнения деталей при термической обработке и т. д. В 1878 Сименс создал пром. конструкцию электроплавильной печи. Методы дуговой электросварки были предложены Н. Н. Бенардосом (1885) и Н. Г. Славяновым (1891).

К кон. 70-х гг. относятся также первые попытки использования электроэнергии на транспорте, когда Пироцкий провёл испытания вагона, на к-ром был установлен электрический тяговый двигатель. В 1879 Сименс построил опытную электрич. дорогу в Берлине. В 80-е гг. трамвайные линии были открыты во мн. городах Зап. Европы, а затем в Америке (США). В России первый трамвай был пущен в Киеве в 1892. В 90-е гг. электрич. тяга была применена и на подземных жел. дорогах (в 1890 в Лондонском метрополитене, в 1896 - в Будапештском), а затем на магистральных жел. дорогах.

В кон. 19 в. пром. использование электроэнергии превратилось в важнейшую комплексную технико-экономич. проблему - наряду с экономичной электропередачей необходимо было иметь электродвигатель, удовлетворяющий требованиям электропривода. Решение этой проблемы стало возможным после создания многофазных, в частности трёхфазных, систем (см. Трёхфазная цепь) переменного тока. Над этой проблемой работали ми. инженеры и учёные (Н. Тесла, амер. учёный Ч. Брэдли, нем. инж. Ф. Хазель-вандер и др.), но комплексное решение предложил в кон. 80-х гг. М. О. Доливо-Доброволъский, к-рый разработал ряд пром. конструкций трёхфазных асинхронных двигателей, трёхфазных трансформаторов, и в 1891 построил трёхфазную линию электропередачи Лауфен - Франкфурт (длина линии 170 км).

Современное состояние Э. Практич. применение трёхфазных систем положило начало совр. этапу развития Э., к-рый характеризуется растущей электрификацией пром-сти, с. х-ва, транспорта, сферы быта и др. Увеличение потребления электроэнергии обусловило стр-во мощных электростанций, электрич. сетей, создание новых и расширение действующих электроэнергетических систем. Стр-во мощных ЛЭП высокого напряжения привело к разработке разнообразного высоковольтного оборудования, электроизоляц. материалов, средств электроизмерит. и преобразовав техники и т. д., а также стимулировало улучшение конструкций электрич. машин и аппаратов, разработку методов анализа процессов в цепях переменного тока (работы Ч. П. Штейнмеца и др.). Совершенствование электро-технич. устройств способствовало формированию таких науч. дисциплин, как высоких напряжений техника, теория электрических цепей, теория электрич. машин, электропривод и др. Успехи Э. оказали существ, влияние на развитие радиотехники и электроники, телемеханики и автоматики, а также вычислительной техники и кибернетики.

Один из важных разделов Э.- электромеханика - охватывает вопросы преобразования энергии, практич. решение к-рых на широкой науч. основе потребовало разработки спец. методов, связанных с анализом и описанием процессов, протекающих именно в электротехнич. устройствах. Математич. описание таких процессов основано на решении уравнений Максвелла. При этом их дополняют уравнениями, описывающими конкретный процесс, или используют вариационные принципы механики. Так, на основе возможных перемещений принципа разработаны различные формализованные методы, среди к-рых наибольшее практич. применение при исследовании процессов, протекающих в электрич. системах, машинах и аппаратах, находят методы: исключения уравнений с периодич. коэффициентами для взаимно перемещающихся цепей; выбора наиболее целесообразных систем обобщённых координат; анализа переходных процессов в электрич. цепях; определения устойчивости работы нерегулируемых и регулируемых электрич. машин, связанных линиями электропередачи, и др. Значит, вклад в развитие этих методов сделали А. А. Горев, П. С. Жданов, С. А. Лебедев, амер. учёный Р. X. Парк, англ, учёные О. Хевисайд, Г. Крон и др. Их труды легли в основу математич. теории электрич. машин и открыли возможность для применения сложного математич. аппарата (тензорного исчисления, графов теории, теории матриц, операционного исчисления) при решении разнообразных прикладных задач, в частности связанных с изучением сложных электромеханич. систем, переходных электромеханич. и электромагнитных процессов. Использование тензорного исчисления привело к появлению такого приёма исследования, как диакоптика, при к-ром данные, характеризующие всю сложную систему (напр., электрич. цепь, содержащую сотни и тысячи узлов и ветвей), можно получать, рассматривая поведение её отд. частей. Особенно эффективным стало употребление формализов. методов в сочетании с машинным проектированием, являющимся одним из перспективных направлений при рассмотрении совр. задач электромеханики (в частности, задач синтеза, решаемых на основе алгебры логики и теории направленных графов). Формализов. методы используют при исследовании мн. проблемных задач Э., напр. таких, как изучение нелинейных цепей (а также возникающих в них гармонич. и субгармонич. колебаний), проводимое на основе методов анализа и синтеза, разработанных ранее для линейных цепей в трудах А. М. Ляпунова, Н. М. Крылова, Н. Н. Боголюбова, Л. И. Мандельштама, Н. Д. Папалекси, А. А. Андронова и др. Важное направление совр. Э.- разработка теоретич. и экспериментальных методов исследований, основывающихся на подобия теории, аналоговом и физ. моделировании, теории планирования эксперимента и позволяющих решать ряд принципиальных научно-технич. проблем Э. К ним, в частности, относятся вопросы совершенствования существуюших способов передачи электроэнергии и разработка новых. В круг этих вопросов входят: исследования процессов, протекающих в линиях электропередачи и преобразоват. устройствах; разработка и совершенствование управляемых элементов коммутац. аппаратуры; создание полупроводниковых преобразователей, способных эффективно работать в сочетании с электромеханич. устройствами (см. Преобразовательная техника), а также изучение возможности использования гиперпроводников и сверхпроводников в линиях электропередачи.

Большое практич. значение имеет разработка способов оптимального управления сложными электроэнергетич. системами и повышения их надёжности. Решение этих задач основывается на использовании методов моделирования и вероятности теории. Необходимое условие для повышения устойчивости и надёжности работы электроэнергетич. систем - создание мощных симметрирующих устройств, статич. регуляторов и др. аппаратуры, обеспечивающей оптимальные режимы работы систем.

Важные направления Э.- создание сложных электромагнитных полей с заданными свойствами, требующее разработки методов расчёта и моделирования электрич. н магнитных полей в ферромагнитных, плазменных и др. нелинейных и анизотропных средах, а также исследование и определение оптимальной конфигурации систем (в частности, сверхпроводящих), создающих сильные магнитные поля; разработка теории управления электромагнитными полями и методов синтеза систем, создающих эти поля.

Значительный интерес представляет изучение импульсных полей высокой интенсивности (см. Импульсная техника высоких напряжений), в т. ч. разработка методов анализа взаимодействия таких полей с веществом, исследование тепловых и электродинамич. процессов в электроэнергетич. устройствах предельных параметров. Результаты этих работ находят применение при создании магнито-проводов для сверхмощных трансформаторов электрических и реакторов электрических.

Теоретич. и эксперимент, методы Э. нашли своё развитие в ряде др. отраслей науки и техники, связанных, в частности, с исследованием свойств вещества (полупроводников, плазмы), с разработкой и созданием средств ядерной и лазерной техники, изучением явлений микромира и жизнедеятельности живых организмов, освоением космич. пространства.

Достижения Э. используются во всех сферах практич. деятельности человека - в пром-сти, с. х-ве, медицине, быту и т. д. Электротехническая промышленность выпускает машины и аппараты для произ-ва, передачи, преобразования, распределения и потребления электроэнергии: разнообразную электротехнич. аппаратуру и технологич. оборудование; электроизмерит. приборы и средства электросвязи; регулирующую, контролирующую и управляющую аппаратуру для систем автоматич. управления; электробытовые приборы и машины, мед. и науч. оборудование и др.

Научные учреждения в организации, периодические издания. Большую роль в развитии Э. играют междунар. орг-ции: Междунар. электротехнич. комиссия (МЭК). Междунар. конференция по большим системам (СИГРЭ), Междунар. конференция по применению вычислит, методов в электротехнике (ПИИСИСИ), Междунар. орг-ция по электротехнике (Интерэлектро). Всемирная электротехнич. конференция (ВЭлК). Активное участие в работе этих opr-ций принимают сов. учёные. В СССР науч. исследования по Э. проводятся во Всесоюзном электротехнич. ин-те им. В. И. Ленина (ВЭИ, Москва), Гос. н.-и. энергетич. ин-те им. Г. М. Кржижановского (ЭНИН, Москва), Всесоюзном НИИ электромеханики (ВНИИЭМ, Москва), Всесоюзном НИИ электропривода (ВНИИЭ, Москва), Всесоюзном НИИ источников тока (ВНИИТ, Москва), Моск. энергетич. ин-те (МЭИ), Ленингр. электротехнич. ин-те (ЛЭТИ), во Всесоюзном НИИ электромашиностроения (Ленинград), НИИ постоянного тока (НИИПТ, Ленинград), а также во мн. науч. центрах др. городов Сов. Союза.

Вопросы Э. освещаются на страницах многочисл. периодич. изданий. В СССР издаются общесоюзные журналы "Элек-тричество", "Электротехника", "Электрические станции" и др.; за рубежом наиболее известны "EEI Bulletin" (N. Y., с 1933), "Energy International" (S. F., с 1963), "Revue cle i'energie" (P., с 1949), "Electrical Review" (L., с 1872).

Лит.: Основы электротехники, под ред. К. А. Круга, М.- Л., 1952; Крон Г., Применение тензорного анализа в электротехнике, пер. с англ.. М.- Л., 1955; История энергетической техники СССР, т. 1 - 2, М.- Л., 1957; История энергетической техники, 2 изд., М.- Л., I960; Уайт Д., By д сон Г., Электромеханическое преобразование энергии, пер. с англ., М.- Л., 1964; Поливанов К. М., Теоретические основы электротехники, 2 изд., ч. 1, 3, М., 1972 - 75; Ж у х о в и ц к н и Б. Я., Негневицкии И. Б., Теоретические основы электротехники, ч. 2, М.- Л., 1965; С е ш у С., Рид М. Б., Линейные графы и электрические цепи, пер. с англ., М., 1971; Мельников Н. А., Матричный метод анализа электрических цепей, 2 изд., М., 1972; Нейман Л. Р., Д-е м и р ч я н К. ,С., Теоретические основы электротехники, 2 изд., т. 1- 2, Л., 1975; Стеклов В. Ю., В. И. Ленин и электрификация, 2_изд., М., 1975; Веселовский О. Н., Шнейберг Я. А., Энергетическая техника и её развитие, М., 1976; Энергетика СССР в 1976 - 80 гг., под ред. А. М. Некрасова, М. Г. Первухина, М., 1977. В. А. Веников, Я. Л. Шнейберг

"ЭЛЕКТРОТЕХНИКА", ежемесячный научно-технич. журнал Мин-ва электротехнич. пром-сти СССР и Центр, правления научно-технич. об-ва энергетики и электротехнич. пром-сти. Издаётся в Москве. Осн. в 1930 (до сент. 1963 выходил под назв. "Вестник электропромышленности"). Освещает актуальные теоретич. и практич. вопросы электротехники, публикует материалы о новых разработках, методах расчёта и технологии произ-ва электрич. машин, оборудования и приборов. Тираж (1978) 13,5 тыс. экз.

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ КЕРАМИКА, обширная группа используемых в пром-сти керамич. материалов (стеатитовая керамика, титановая керамика, пьезоэлектрическая керамика, электрофарфор), обладающих прочностью и необходимыми электротехнич. свойствами (большим удельным электрич. сопротивлением - объёмным и поверхностным, высокой электрич. прочностью, сравнительно небольшим тангенсом угла диэлектрич. потерь). В произ-ве керамики этого типа используются минеральное сырьё и др. исходные материалы высокого качества. Спекание производится в туннельных и конвейерных печах с автоматич. регулированием режима обжига. Среди разных типов Э. к. 1-е место по объёму выпуска занимает электрофарфор.

Лит.: Новая керамика, М., 1969; А в етиков В. Г., Зинько Э. И., Магнезиальная электротехническая керамика. М., 1973; Никулин Н. В., К о р т н е в В. В., Производство электрокерамических изделий, 3 изд., М., 1976.

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ, отрасль пром-сти, производящая электротехнич. продукцию для произ-ва, передачи и потребления электрич. энергии. Возникла в 80-х гг. 19 в.; особенно быстро развивалась в Германии и США, где с самого начала была монополизирована крупнейшими пром. объединениями.

В дореволюц. России в кон. 19 в. были созданы филиалы ряда зарубежных компаний. Становление этой отрасли отечеств, пром-сти после Окт. революции 1917 связано с осуществлением ленинского плана ГОЭЛРО. В 1921 был образован 1-й в стране науч. электротехнич. центр - Гос. научно-экспериментальный электротехнич. ин-т (Всесоюзный электротехнич. ин-т им. В. И. Ленина). В 1924 Э. п. достигла уровня 1913.

В годы довоен. пятилеток (1929-40) Э. п. получила развитие в Ленинграде, Москве, Харькове. Номенклатура Э, п. включала все осн. виды силового и слаботочного оборудования. В начале Великой Отечеств, войны 1941-45 значит, часть предприятий перебазировалась в р-ны Поволжья, Урала, Сибири и Ср. Азии, где производилось электротехнич. оборудование для обороны страны. После войны Э. п. была восстановлена и развивалась быстрыми темпами. В 1948 объём произ-ва электротехнич. продукции достиг уровня 1940, а в 1955 превысил его в 8 раз. В эти годы крупные электротехнич. комплексы были созданы в Азерб.

ССР, Арм. ССР, БССР, Груз. ССР, Молд. ССР, Узб. ССР, УССР, в республиках Прибалтики, в р-нах Сибири и Поволжья, что позволило непрерывно увеличивать выпуск электрооборудования в стране (см. табл. 1).

Табл. 1.- Производство важнейших видов электротехнической продукции в СССР
 

Виды продукции

1940

1950

1960

1970

1976

Генераторы к турбинам, млн. квт...

0,5

0,9

7,9

10,6

16,6

Электромашины крупные, тыс. шт. ...

0,3

1,4

8,0

17,0

25,9

Электродвигатели переменного тока
мощностью свыше 100 квт, тыс. шт. ...

3,1

15,8

19,5

28,0

37,8

Электродвигатели переменного тока
мощностью от 0,25 до 100 квт, тыс. шт. ...

261

787

2850

5837

8513

Трансформаторы силовые, млн. кв*а

3,5

10,2

49,4

106

144

Э. п. выпускает силовое электротехнич. оборудование, технич. характеристики к-рого соответствуют мировому уровню развития науки и техники: двухполюсные турбогенераторы мощностью 800 Мвт', гидрогенераторы мощностью до 500 Мвт; высоковольтное оборудование на 750 кв; полупроводниковые преобразователи мощностью до 10 Мвт; рудо-термич. печи мощностью 72 Mв*а; электрич. машины всей номенклатуры и др.

В связи с быстрым ростом масштабов произ-ва и появлением новых технич. направлений из Э. п. выделились произ-во радиотехнич. оборудования, средств связи, электроизмерит. приборов, автотракторного электрооборудования.

Ведущие производств. объединения Э. п.- "Электросила", "Запорожтранс-форматор", "Динамо", "Уралэлектротяжмаш", "Светотехника", "Моска-бель", з-ды - Моск. электромеханич. им. Владимира Ильича, харьковские "Электротяжмаш" и электромеханический (ХЭМЗ), Новочеркасский электровозостроительный (НЭВЗ), ленингр. "Электрик", "Сибэлектротяжмаш". (Новосибирск).

Э. п. СССР - наукоёмкая отрасль пром-сти. Науч. базу Э. п. составляют различные н.-и., проектно-конструкторские и технологич. орг-ции, в т. ч. научно-технич. центры высоковольтного оборудования (ВЭИ им. В. И. Ленина), крупного электромашиностроения (ВНИИ-электромаш), трансформаторостроения (ВИТ), электротермич. оборудования (ВНИИЭТО), электросварочного оборудования (ВНИИЭСО), светотехнич. оборудования (ВНИСИ), кабельной промышленности (ВНИИКП) и др.

В 9-й пятилетке (1971-75) выпуск продукции по сравнению с 8-й пятилеткой (1966-70) увеличился в 1,5 раза, производительность труда возросла на 39% , освоено более 6 тыс. новых изделий, треть продукции отмечена Гос. знаком качества.

В десятой пятилетке (1976-80) осваивается выпуск уникального двухполюсного турбогенератора мощностью 1,2 Гвт, электрооборудования для сверхдальних линий электропередачи постоянного тока 1500 кв и переменного тока 1150 кв, электровозов мощностью св. 8000 квт, взрывозащищённого электрооборудования на напряжение 1140 кв и др.

Сотрудничество СССР с др. странами социализма в области Э. п. осуществляется на основе социалистич. интеграции. В короткие сроки увеличен выпуск осн. видов электрооборудования (см. табл. 2)м и удовлетворена потребность в нём стран - членов СЭВ. С 1974 Э. п. стран- членов СЭВ и СФРЮ координируется в рамках междунар. орг-ции по экономич. и научно-техннч. сотрудничеству Интерэлектро, что позволяет решать важные экономич. и научно-технич. проблемы в области Э. п.

Табл. 2. -Производство электрооборудования в странах - членах СЭВ.

Генераторы к паровым и газовым турбинам, Мвт.
 

 

1960

1965

1970

1975

Болгария...

-

-

-

-

Венгрия...

347

416

473

752

ГДР...

551

815

142

192

Польша...

177

425

1390

1290

Румыния...

51

26

81

834

ЧССР...

1023

776

1166

1248

Трансформаторы силовые, млн. кв*а
 

 

1960

1965

1970

1975

Болгария...

1,17

2,67

3,26

3,29

Венгрия...

-

2,25

2,83

3,56

ГДР...

5,50

7,16

9,04

11,41

Польша...

3,04

5,46

8,74

13,93

Румыния...

1,58

4,13

8,77

15,97

ЧССР...

4,26

5,88

6,07

7,73

СССР оказывает технич. помощь в стр-ве предприятий электротехнич. профиля ряду развивающихся стран (Индия, Ирак и др.), а также экспортирует готовую электротехнич. продукцию во мн. страны мира.

Э. п. ведущих капиталистич. стран характеризуется высокой степенью монополизации и концентрации. Так, на долю 11 крупнейших электротехнич. компаний мира - "Дженерал электрик", "Вестингауз" (США), чСименс", "АЭГ-Теле-функен" (ФРГ), "Мацусита электрик индастриал", "Хитати", "Тосиба" (Япония), "Дженерал электрик" (Великобритания), "КЖЭ" (Франция), "АСЕА" (Швеция), "ВВС" (Швейцария) - приходится более 50% произ-ва электротехнич. продукции капиталистич. стран (см. также Электротехнические и электронные монополии). Произ-во силового электротехнич. оборудования растёт высокими темпами (см. табл. 3).

Табл. 3. - Производство важнейших видов электротехнического оборудования в США и ФРГ (в млн. долл. США по курсу 1973)
 

Страны 

Электрические машины (включая турбогенераторы)

Трансформаторы

Высоковольтное оборудование

 

1955        | 1965

1973

1955

1965

1973

1955

1965

1973

 

 

1823

 

2837

 

4820

 

665

 

921

 

1540

 

760

 

1299

 

2205

 

США...

 

ФРГ ...

347

771

1341

149

315

478

84

145

303

 

Лит.: Материалы XXV съезда КПСС, М., 1977; Развитие электротехники в СССР, М., 1962; Электротехническая промышленность СССР. [1917 - 1967 гг.], М., 1967.

Ю. А. Никитин.

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ СТАЛЬ, тонколистовая магнитно-мягкая сталь для магнитопроводов (сердечников) электротехнич. оборудования (трансформаторов, генераторов, электродвигателей, дросселей, стабилизаторов, реле и т. д.). В зависимости от требуемого уровня магнитных свойств Э. с. содержит различное кол-во кремния. В соответствии с технологией произ-ва Э. с. подразделяют на холоднокатаные (изотропные или анизотропные; до 3,3% Si) и горячекатаные (изотропные; до 4,5% Si); в качестве легирующей добавки Э. с. могут содержать до 0,5% А1. Иногда Э. с. условно разделяют на динамную (0,8-2,5% Si) и трансформаторную (3-4,5% Si). Э. с. выпускается в виде листов (часто в рулонах) и узкой ленты толщиной 0,05-1 мм. К Э. с. относится также чистое железо в виде листов или ленты толщиной 0,1-8 мм либо в виде сортового проката (круг или квадрат) различных размеров. Качество Э. с. характеризуется электромагнитными свойствами (удельными потерями, коэрцитивной силой и магнитной индукцией), изотропностью магнитных свойств (разницей в значениях магнитных свойств металла вдоль и поперёк направления прокатки), геом. размерами и качеством листов и полос, механич. свойствами, а также параметрами электроизоляц. покрытия. Снижение удельных потерь в стали обеспечивает уменьшение потерь энергии в магнитопроводах; повышение магнитной индукции стали позволяет уменьшить габариты магнитопроводов; снижение анизотропии магнитных свойств улучшает характеристики устройств с вращающимися магнитопроводами. Э. с. обычно поставляется в отожжённом состоянии. Широкое применение находят высококачеств. холоднокатаные Э. с., напр. Э. с. с ребровой текстурой, характеризующиеся пониженными удельными потерями (для листов толщиной 0,35 мм менее 1 вт/кг при индукции 1,5 тл и частоте 50 гц). Для снятия механич. напряжений, возникающих при изготовлении деталей магнитопроводов, проводят дополнит, кратковременный отжиг при 800-850 °С. Нек-рые Э. с. поставляются в неотожжённом виде; в этом случае для обеспечения заданного уровня магнитных свойств после механич. обработки необходимо проводить термич. обработку деталей.

Лит.: Д. у б р о в Н.Ф., Л а п к и н Н. И., Электротехнические стали, М., 1963; Дружинин В. В., Магнитные свойства электротехнической стали, 2 изд., М., 1974. А. Г. Петренко.

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОННЫЕ МОНОПОЛИИ капиталистических стран. Электротехнич. и электронная пром-сть капиталистич. стран относится к высокомонополизированным отраслям произ-ва. В США на предприятиях трёх Э. и э. м. сконцентрировано ок. 40% общего числа занятых в отрасли, 2 треста выпускают 80% всего электрооборудования в стране, 4 - св. 50% радиоэлектронной техники, 1 - ок. 80% ЭВМ и 1 - ок. 60% электроламп. В ФРГ два концерна контролируют почти 3/4 выпуска продукции отрасли, в Великобритании, Франции и Италии 3-4 монополии производят 50-70% всей продукции отрасли. Э. и э. м. входят в число крупнейших монополистич. объединений мира. В 1975 среди 50 ведущих пром. монополий было 8 Э. и э. м., оборот к-рых превышал 5 млрд. долл. Ведущее положение в отрасли занимают монополии США, превосходящие своих конкурентов по абсолютным размерам продаж и по выпуску продукции на одного занятого. Практически во всех крупных капиталистич. державах в число первых 3-5 электротехнич. и электронных компаний входят либо филиал амер. Э. и э. м., либо компания, крупный пакет акций к-рой принадлежит тресту США. Нац. монополии стран Зап. Европы и Японии связаны с амер. трестами лицензионными соглашениями. По масштабам деятельности с амер. компаниями могут равняться лишь ведущие монополии ФРГ и Японии, а также голл. "Филипс". Однако темпы роста продаж монополий в странах Зап. Европы и Японии в 1967-73 были существенно выше, чем в США: за эти годы продажи Э. и э. м. ФРГ, Нидерландов, Франции и Японии выросли в 3-4,5 раза, а монополий США - в 0,5-2 раза.

Деятельность Э. и э. м. характеризуется высокой степенью внешнеэкономич. экспансии, осн. орудием к-рой является массовый экспорт товаров, капитала и технологии. По масштабам производств, и торг, операций за пределами своих стран эти монополии стоят в одном ряду с ведущими транснац. корпорациями др. отраслей: Э. и э. м. имеют десятки производств, и сотни сбытовых и обслуживающих предприятий в др. странах и экспортируют 20-60% своей продукции, а также контролируют электротехнич. и электронную пром-сть мн. развивающихся стран.

Для Э. и э. м. свойственна как специализация в произ-ве одной или неск. крупных групп электротехнич. и электронной продукции (напр., слаботочного оборудования, ЭВМ и т. п.), так и широкая диверсификация произ-ва, во мн. случаях выходящая за пределы отрасли.

Монополии выпускают продукцию общего машиностроения ("Хитати", "Тосиба", "АЭГ-Телефункен"), химич. товары и металлы ("Дженерал электрик", "Филипс"), воен. технику, действуют в сферах услуг, связанных с их осн. деятельностью, напр, телевидение, радиовещание, связь, обслуживание ЭВМ, и не связанных с ней,- издательская деятельность, кредитование населения и т. п. ("ИТТ", "РКА", "Вестингауз электрик"). Э. и э. м. США, напр., контролируют две из трёх осн. телевиз. сетей страны. Э. и э. м. являются важнейшими составными частями финансово-монополистич. групп империалистич. стран.

"ИБМ" - крупнейший в мире продуцент ЭВМ, выпускает также конторское оборудование. Контролирует ок. 70% капиталистич. произ-ва ЭВМ н 50% продаж электрич. пишущих машинок в США, выступает 2-м в мире производителем копировального оборудования. В погоне за макс. сверхприбылью и в целях ограничения деятельности конкурентов "ИБМ" использует и укрепляет своё монопольное положение на рынке тем, что б. ч. выпускаемых ЭВМ сдаёт в аренду или эксплуатирует в своих вычислит, центрах. Является одной из самых прибыльных компаний мира. Имеет 24 завода в США и 26 в 13 др. странах, вычислит, центры и станции обслуживания более чем в 100 странах. Филиалы компании в ФРГ, Франции и Великобритании входят в число 35 крупнейших пром. компаний этих стран, на её зарубежные предприятия в 1975 приходилось 50,4% её продаж и 55,5% прибыли.

"Дженерал электрик" контролирует в США св. 20% производств, мощностей отрасли, 15% произ-ва тяжёлого электрооборудования, ок. 40% - ядерных реакторов и 60% - электроламп; 1-я по выпуску синтетич. алмазов в стране. Св. половины её продаж составляет пром. электротехнич. и энергосиловое оборудование. В 1976 имела 224 завода в США и св. 110 в 24 др. странах, на к-рые приходилось ок. '/4 объёма её произ-ва. Входит в группу Меллонов.

"ИТТ" специализируется на произ-ве слаботочного электронного оборудования, выпускает также пром. оборудование и воен. технику, контролирует важные межконтинент, линии связи, активно действует в сфере услуг (страхование, кре-

Основныепоказатели деятельности ведущих электротехнических и электронных монополий (1976), млрд. долл.
 

Наименование монополий

Год основания

Продажи

Чистая прибыль

Активы

Собственный капитал

Число занятых, тыс. человек

Монополии США "Иктернэшонал бизнес мэшпнс" ("ИБМ") ...

1911

16,3

2,4

17,7

12,7

292

"Дженерал электрик"...

1892

15,7

0,9

12,0

5,3

380

"Интернэшонал телефон энд телеграф" ("ИТТ") ...

1920

11,8

0,5

11,1

4,6

375

"Уэстерн электрик" ...

1915

6,9

0,2

5,2

3,3

151

"Вестингауз электрик"...

1886

6,1

0,2

5,3

2,1

161

"Рейдио корпорейшенов Америка" ("РКА") ...

1919

5,3

0,2

3,8

1,3

110

Монополии других стран "Филипслуила.чпенфабрикен", Нидерланды ...

1891

11,5

0,21

12,2

4,1

392

"Сименс", ФРГ ...

1847

8,1

0,2

8,2

2,4

304

"Хитати", Япония ...

1910

6,7

0,2

8,4

2,0

143

"АЭГ-Телефункен", ФРГ

1883

5,4

0,2

3,7

0,6

162

"Мацуснта электрик индастриал", Япония ...

1918

5.7

0,2

5,1

2,1

83

дитные операции и т. д.)- Её предприятия вне США, на к-рых занято св. 150 тыс. чел., дают ей ок. 50% всей прибыли. чИТТ" - ведущая монополия на рынках бытовой электронной аппаратуры и оборудования связи в Зап. Европе, где она контролирует св. 60% произ-ва телефонного оборудования. Входит в финанс. группу Рокфеллеров.

Крупнейшая Э. и э. м. Зап. Европы - •"Филипс", контрольный пакет акций к-рой (55%) принадлежит голл. капиталу; в ней участвуют также швейц., франц., западногерм. и амер. капитал. По доле заграничных операций в деятельности компании она относится к ведущим транснац. корпорациям; на её предприятиях лочти в 50 странах работает св. 390 тыс. чел. Монополизировала рынок электро-и радиотоваров в Нидерландах и занимает 1-е место в Зап. Европе по выпуску электроламп.

Ок. 1/з продаж концерна "Сименс" приходится на энергосиловое оборудование. "Сименс" выпускает также электро-технич. и электронное, в т. ч. мед. и воен., оборудование, участвует в атомной пром-сти страны и имеет заводы почти в 25 др. странах. Входит в финанс. группу Немецкого банка.

Ведущая по выпуску слаботочного оборудования в США Э. и э. м. "Уэстерн электрик" - дочерняя компания крупнейшей монополии в области телефонной связи "Америкой телефон энд телеграф компании, к-рой она поставляет ок. 90% своей продукции. Контролируется Меллонами и Рокфеллерами.

Японская "Хитати" выпускает тяжёлое, бытовое и пром. электрооборудование, оборудование связи, электронную технику. Является одной из ведущих монополий в стране по стр-ву ядерных реакторов. Св. 15% своей продукции экспортирует. Имеет св. 100 заводов в Японии. Связана с финанс. группами Фудзи и Санва.

Основа производств, программы "Вестингауз электрик" - пром. электрооборудование и энергосиловое оборудование, на к-рые приходится св. 2/з её продаж. Производит ок. 40% всех ядерных реакторов в США, выпускает воен. технику, эксплуатирует радио- и телевизионные станции. "Вестингауз электрик" имеет 111 заводов в США и 121 - в других странах (1976). Контролируется Меллонами.

Западногерм. "АЭГ-Телефункен" выпускает почти все виды электротехнич. и радиоэлектронной продукции, энергосиловое, в т. ч. пром. и транспортное, оборудование, ядерные реакторы. В 1-й пол. 70-х гг. в результате острой конкурентной борьбы на рынке ЭВМ и радиоэлектроники позиции монополии ухудшились - 1974 и 1975 она закончила с убытком. Входит в финанс. группу Немецкого банка.

"Рейдио корпорейшен оф Америка" {"РКА") - крупнейшая в радиоэлектронной пром-сти капиталистич. мира монополия США. Имеет св. 30 заводов и 400 радио- и телевиз. станций. Входит в сферу влияния финанс. групп Рокфеллеров, Лименов и Лазарев.

"Мацусита электрик индастриал" специализируется на произ-ве электро-, радио- и телевиз. аппаратуры. Имеет 135 заводов в Японии и 29 в 22 др. странах (1976). Вне Японии реализует ок. 20% своей продукции. Связана с финанс. группой Сумитомо. И. А. Агаянц.

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ ИНСТИТУТЫ в СССР, высшие учебные заведения для подготовки специалистов в области электротехники, электромеханики, электроэнергетики для различных отраслей нар. х-ва, связанных с практич. применением электрич. явлений. В 1978 в стране было 2 таких спец. ин-та. Старейшим из них является Ленинградский электротехнический институт им. В. И. Ульянова (Ленина). Новосибирский Э. и. (осн. в 1950) имеет ф-ты: радиотехнич., автоматики и вычислит, техники, автоматизир. систем управления, электронной техники, физико-технич., электромеханич., электроэнергетич., машиностроения, монтажно-электротехнич., самолётостроения; вечернее, заочное и подготовит, отделения. Срок обучения в Э. и. 5-6 лет. Подготовка инженеров-электротехников ведётся также на ф-тах др. высших технич. уч. заведений. См. Энергетическое и электротехническое образование, Техническое образование.

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ Всесоюзный и м. В. И. Л е н и н а (В Э И), находится в Москве, в ведении Мин-ва электротехнич. пром-сти СССР. Осн. в 1921 под назв. "Гос. экспериментальный электротехнич. ин-т" (совр. назв. с 1927). Ин-т осуществляет н.-и. и опытно-конструкторские работы в области техники высоких напряжений, высоковольтной коммутац. аппаратуры, передачи энергии постоянным током высокого напряжения, полупроводниковых приборов, средств автоматич. регулирования в энергосистемах. В составе ин-та отделения (в гг. Тольятти, Истре, Ереване, Минусинске, Волжском, Белой Церкви), опытный завод. В ин-те работали С. И. Вавилов, Б. А. Введенский, В. И. Векслер, К. А. Круг (первый директор), Г. С. Ландсберг, С. А. Лебедев, В. И. Попков, К. И. Шенфер, М. В. Шулейкин и мн. другие. Ин-т имеет очную и заочную аспирантуру. Учёному совету предоставлено право приёма к защите докторских и кандидатских диссертаций. Издаёт " Труды ВЭИ" (с 1924). Награждён орденом Ленина (1947) и орденом Октябрьской Революции (1971).

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЕ СТЕКЛО, стекло, обладающее определёнными электрическими свойствами и применяемое в электротехнике и электронике в качестве изоляц. и конструкц. материалов.

Электроизол я ц и о н н о е стекло применяют для изготовления изоляторов линий электропередач, герметичных вводов и разъёмов, конденсаторов; стеклянную ткань и стеклопластики - для изоляции деталей электрич. машин и устройств. В тонкой (2-5 мкм) стеклянной изоляции выпускается микропровод. Для электроизоляции используют бесщелочные и малощелочные алюмосиликатные стёкла, обладающие высокими электросопротивлением и влагостойкостью, электрич. и термич. прочностью.

Электровакуумное стекло - осн. конструкц. материал в электровакуумном приборостроении и произ-ве источников света. Из него изготовляют электронные лампы, электроннолучевые и рентгеновские трубки, фотоумножители, счётчики частиц, лампы накаливания, газоразрядные лампы, галогенные лампы, импульсные источники света и т. д. Из электровакуумного стекла делают оболочки, держатели и изоляторы электродов ("ножки"), а также герметичные выводы электровакуумных и полупроводниковых приборов с металлич. корпусом. Электровакуумные стёкла должны иметь высокие диэлектрич. характеристики и (во избежание растрескивания спаев) согласованный с металлами (или стёклами) коэфф. теплового расширения (КТР) а. По значению КТР и, следовательно, возможности спаивания с соответствующими металлами электровакуумные стёкла разделяют на след. осн. группы (а*107, град -1): кварцевая (6-10), вольфрамовая (37-40), молибденовая (47-50), титановая (72-75), платинитовая (84-92), железная (110- 120).

Для спаивания металлов и стёкол со значительной разницей в КТР (напр., кварцевого стекла) используют последовательные спаи из неск. стёкол с небольшими отличиями в КТР (переходные стёкла) или спец. переходы. В отечеств, классификации электровакуумных стёкол значение КТР указывается в марке стекла (напр., стекло С49-2 имеет а = = 49-10~7 град ~4). В качестве электровакуумных стёкол используют бромсили-катные, алюмосиликатные, щелочные и бесщелочные стёкла, содержащие окислы щёлочноземельных металлов, свинца и др. Для изготовления мощных источников света применяют кварцевое и высококремнезёмное (кварцоидное) стёкла (94- 96% SiО2).

В микроэлектронике тонкие (1-50 мкм) стеклянные плёнки используют для межслойной изоляции, бескорпусной защиты интегральных схем, герметизации их корпусов и т. д. Для получения тонких плёнок применяют легкоплавкие бесщелочные боратные и боросиликатные стёкла. Из стёкол изготовляют нек-рые типы корпусов интегральных схем.

Лит.: Справочник по производству стекла, под ред. И. И. Китайгородского и С. И. Сильвестровича, т. 1, М., 1963; Р оус Б., Стекло в электронике, пер. с чеш., М., 1969; Цимберов А. И., Штерн А. В., Стеклянные изоляторы, М., 1973.

В. М. Шелюбский.

ЭЛЕКТРОТОН (от электро... и греч. tonos - напряжение), изменение состояния нерва, мышцы и др. возбудимых тканей, подвергаемых воздействию постоянного электрич. тока. Впервые обнаружен в 1859 нем. физиологом Э. Пфлюгером, к-рый показал, что при замыкании тока подпороговой силы в области приложения анода возбудимость понижается (анэлектротон), а в области катода - повышается (катэлектротон). При постепенном повышении силы тока его замыкание приводит к появлению в области катода потенциала действия, но в области анода снижение возбудимости может привести к блоку проведения. Рус. физиолог Б. Ф. Вериго (1883, 1888), существенно дополнивший данные Пфлю-гера, установил, что при длительном действии тока начальное "катэлектротоническое" повышение возбудимости сменяется "католической депрессией", т. е. снижением возбудимости, а в области анода снижение возбудимости переходит в чанодическую экзальтацию". Э. способен распространяться вдоль нервной или мышечной клеток (периэлектротон). Природа первичных (при кратковременном действии тока) и вторичных (при его длительном действии) электротонич. изменений возбудимости и проводимости различна. Первичные катэлектротон и анэлектротон объясняются сдвигами мембранного потенциала возбудимой клетки соответственно ближе или дальше от критич. уровня, при к-ром начинает генерироваться потенциал действия (см. Биоэлектрические потенциалы, Поляризация биоэлектрическая). Вторичные электротонич. явления связаны с воздействием на процессы инактивации натриевой проницаемости и активации калиевой проницаемости мембраны возбудимой клетки (см. Мембранная теория возбуждения). Явления Э., участвуя в механизмах, формирующих работу нервной системы, играют важную роль в распространении импульсов по нервным сетям. Изучение Э. привело к разработке приёмов раздражения двигательного аппарата человека, к-рые используются при электродиагностике заболеваний перифе-рич. нервной и мышечной систем.

Л. Г. Магазаник.

ЭЛЕКТРОТРАВМА (от электро... и травма), болезненное состояние организма, вызванное воздействием электрич. тока (в быту, на произ-ве, а также при поражении молнией). Тяжесть Э. зависит от параметров тока и длительности его воздействия. При силе тока до 10 ма возникают лишь неприятные ощущения, в более тяжёлых случаях - непроизвольное сокращение мышц в области контакта с проводником тока (напр., мышц верх, конечности); при силе тока в 15 ма сокращения мышц настолько сильны, что не позволяют разжать пальцы, схватившие проводник (т. н. неотпускающий ток); при 25 ма и более возникают судороги всех мышц тела (в т. ч. и дыхательных, что создаёт угрозу смерти от удушья), нарушения деятельности нервной и сердечно-сосудистой систем, потеря сознания, клинич. смерть, что требует применения реанимационных мер. Переменный ток порядка 100 ма воздействует непосредственно на миокард, вызывая фибрилляцию сердца, при к-рой для восстановления ритмичных сокращений сердца применяют дефибриллятор. Переменный ток напряжением до 450- 500 в более опасен, чем постоянный; при более высоком напряжении постоянный ток опаснее переменного. При действии тока напряжением выше 350 в возникают местные изменения - электроожоги 3-й и 4-Й степени (см. Ожог) в местах входа и выхода тока; по протяжению они различны: от точечных "меток" до обугливания конечности.

Судьба пострадавшего зависит от своевременности оказания первой помощи, к-рая включает быстрое освобождение его от действия тока, в тяжёлых случаях - искусств, дыхание и массаж сердца через грудную клетку. После Э. необходима госпитализация для лечения электроожогов и нервно-сосудистых нарушений. Профилактика Э.: строгое соблюдение правил техники безопасности при монтаже, эксплуатации и ремонте электроустановок.

Лит.: Береэнева В. И., Электротравма, электроожоги и их лечение, Л., 1964. В. Ф. Пожариский.

ЭЛЕКТРОУГЛИ, город (с 1956) в Ногинском р-не Московской обл. РСФСР. Ж.-д. станция в 35 км к В. от Москвы. 18 тыс. жит. (1974). Объединение "Электроугли", комбинат керамических изделий, з-д "Техуглерод". Вечерний индустриальный и машиностроительный техникумы.

ЭЛЕКТРОФАРФОР, диэлектрик, используемый для высоко- и низковольтных линий электропередач и в произ-ве разнообразного электротехнич. оборудования; разновидность электротехнической керамики. Технология Э. (см. Фарфор) позволяет изготовлять прессованием, пластич. формованием и отливкой изделия разнообразной формы размером от неск. мм до 2-3 м. Наряду с полевошпатовым Э. (осн. вид Э.) выпускаются глинозёмный, цирконовый и ашаритовый Э. Характеристики Э. зависят от фазового состава (содержания кварца, муллита, корунда, циркона и стекловидной фазы): предел прочности при статич. изгибе 60-140 Мн/м2 (600- 1400 кгс/см2); электрич. прочность при 500 гц 28-40 кв/мм, удельное объёмное электрич. сопротивление при 20 °С 1*10'°-3,74*1012ом-м, диэлектрич. проницаемость при 50 гц 6,3-8,2. Высокие требования к Э. обусловливают использование для его произ-ва лишь чистого и стабильного по составу керамич. сырья (каолинов, глин, кварцевого песка, циркона и др.).

ЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЯ, раздел физиологии, изучающий различные электрич. явления в живых тканях организма (биоэлектрич. потенциалы), а также механизм действия на них электрич. тока. Первые науч. сведения о "животном электричестве" были получены в 1791 Л. Галъвани. Он обнаружил, что замыкание металлич. проводником оголённых нерва и мышцы лягушки сопровождается сокращением последней, и истолковал этот факт как результат действия возникающего в живой ткани электричества. Этот опыт вызвал возражения А. Вольты, к-рый указал, что раздражение мышцы может быть связано с появлением электричества в состоящей из разнородных металлов внешней цепи. Гальвани воспроизвёл также сокращение мышцы без участия металлич. проводника (путём прикосновения повреждённого участка нерва к мышце) и с несомненностью показал, что источником электричества является живая ткань. В 1797 опыты Гальвани подтвердил нем. учёный А. Гумбольдт. Итал. физиолог К. Маттеуччи в 1837 доказал наличие разности электрич. потенциалов между повреждённой и неповреждённой частями мышцы. Он обнаружил также, что мышца при её сокращении создаёт электрич. ток, достаточный для раздражения др. нервно-мышечного соединения. Э. Дюбуа-Реймон при помощи более совершенной методики в 1848 подтвердил, что повреждение мышцы или нерва всегда сопровождается появлением разности потенциалов, уменьшающейся при возбуждении. Тем самым был открыт потенциал действия ("отрицательное колебание", по терминологии того времени) - один из осн. видов электрич. процессов в возбудимых тканях. Дальнейшее развитие Э. было предопределено созданием технич. средств для регистрации слабых и кратковременных электрич. колебаний. В 1888 нем. физиолог Ю. Бернштейн предложил т. н. дифференциальный реотом для изучения токов действия в живых тканях, к-рым определил скрытый период, время нарастания и спада потенциала действия. После изобретения капиллярного электрометра, применяемого для измерения малых эдс, такие исследования были повторены более точно франц. учёным Э. Ж. Мареем (1875) на сердце и

А. Ф. Самойловым (1908) на скелетной мышце. Н. Е. Введенский (1884) применил телефон для прослушивания потенциалов действия. Важную роль в развитии Э. сыграл сов. физиолог В. Ю. Чаговец, впервые применивший в 1896 теорию электролитич. диссоциации для объяснения механизма появления электрич. потенциалов в живых тканях. Бернштейн сформулировал в 1902 осн. положения мембранной теории возбуждения, развитые позднее англ, учёными П. Бойлом и Э. Конуэем (1941), А. Ходжкином, Б. Кацем и А. Хаксли (1949). В нач. 20 в. для электрофизиол. исследований был использован струнный гальванометр, позволивший в значит, мере преодолеть инерционность др. регистрирующих приборов; с егопомощью В. Эйнтховен и Самойлов получили подробные характеристики электрич. процессов в различных живых тканях. Неискажённая регистрация любых форм биоэлектрич. потенциалов стала возможной лишь с введением в практику Э. (30-40-е гг. 20 в.) электронных усилителей и осциллографов (Г. Бишоп, Дж. Эрлангер и Г. Гассер, США), составляющих основу электрофизиол. техники. Использование электронной техники позволило осуществить отведение электрич. потенциалов не только от поверхности живых тканей, но и из глубины при помощи погружаемых электродов (регистрация электрич. активности отд. клеток и внутриклеточное отведение). Позднее в Э. стала широко использоваться также электронно-вычислит. техника, позволяющая выделять очень слабые электрич. сигналы на фоне шумов, проводить автоматич. статистич. обработку большого кол-ва электрофизиол. данных, моделировать электрофизиол. процессы и т. д. Значит, вклад в развитие Э. внесли также рус. и сов. физиологи - И. Г. Тарханов, Б. Ф. Вериго, В. Я. Данилевский, Д. С. Воронцов, А. Б. Коган, П. Г. Костюк, М.Н. Ливанов и др.

Электрофизиол. метод регистрации электрич. потенциалов, возникающих во время активных физиол. функций во всех без исключения живых тканях,- наиболее удобный и точный метод исследования этих процессов, измерения их временных характеристик и пространств, распределения, т. к. электрич. потенциалы лежат в основе механизма генерации таких процессов, как возбуждение, торможение, секреция. Вместе с тем электрич. ток - наиболее универсальный раздражитель для живых структур; хим., механич. и др. раздражители при действии на ткани также трансформируются на клеточных мембранах в электрич. изменения. Поэтому электрофизиол. методы широко используются во всех разделах физиологии для вызова и регистрации деятельности различных органов и систем. Соответственно они широко применяются также в патофизиол. исследованиях и в клинич. практике для определения функцион. нарушений жизненных функций. Диагностич. значение приобрели различные электрофизиол. методы - электрокардиография, электроэнцефалография , электромиогра-фия, электроретгшография, электродермография (регистрация изменений электрич. потенциалов кожи) и др.

Осн. проблемы совр. Э.: изучение физико-хим. процессов на клеточной мембране, приводящих к появлению электрич. потенциалов, и их изменение во

время активных физиол. процессов (см. Биоэлектрические потенциалы, Возбуждение, Торможение, Импульс нервный), а также биохим. процессов, поставляющих энергию для переноса ионов через мембрану и создания ионных градиентов - основы генерации таких потенциалов; исследование мол. структуры мембранных каналов, к-рые избирательно пропускают через мембрану те или иные ионы и тем самым создают различные формы активных клеточных реакций; моделирование биоэлектрич. явлений на искусств, мембранах. См. также ст. Физиология.

Лит.: Гальвани А., Вольта А., Избранные работы о животном электричестве, М.- Л., 1937; Брейзье М., Электрическая активность нервной системы, пер. с англ., М., 1955; Беритов И. С., Общая физиология мышечной и'нервной системы, 3 изд., т. 1 - 2, М., 1959 - 66; Воронцов Д. С., Общая электрофизиология, М., 1961; X о д ж к и н А.,'Нервный импульс, пер. с англ., М., 1965; Кат ц Б., Нерв, мышца и синапс, пер. с англ., М., 1968; Ходоров Б. И., Общая физиология возбудимых мембран,' М., 1975 (Руководство по физиологии); КостюкП. Г., Физиология центральной нервной системы, 2 изд., К., 1977; Erlanger J., G a s s e r H. S., Electrical signs of nervous activity, Phil., 1937; Schaefer H., Elektrophy-siologie, Bd 1 - 2, W., 1940 - 42; Hubbard J., Llinas R., Quastel D., Electrophysiological analysis of synaptic transmission, L., 1969 П. Г. Костюк.

ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ, общее назв. методов обработки конструкционных материалов непосредственно электрич. током, электролизом и их сочетанием с механич. воздействием. В Э. и э. м. о. включают также методы ультразвуковые, плазменные и ряд др. методов. С разработкой и внедрением в произ-во этих методов сделан принципиально новый шаг в технологии обработки материалов - электрич. энергия из вспомогат. средства при механич. обработке (осуществление движения заготовки, инструмента) стала рабочим агентом. Всё более широкое использование Э. и э. м. о. в пром-сти обусловлено их высокой производительностью, возможностью выполнять технологии. операции, недоступные механич. методам обработки. Э. и э. м. о. весьма разнообразны и условно их можно разделить на электро-физич. (электроэрозионные, электромеханич., лучевые), электрохимич. и комбинированные (рис. 1).

ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ Электроэрозионная обработка основана на вырывании частиц материала с поверхности импульсом электрич. разряда. Если задано напряжение (расстояние) между электродами, погружёнными в жидкий диэлектрик, то при их сближении (увеличении напряжения) происходит пробой диэлектрика - возникает электрич. разряд, в канале к-рого образуется плазма с высокой темп-рой.

Т. к. длительность используемых в данном методе обработки электрич. импульсов не превышает 10-2сек, выделяющееся тепло не успевает распространиться в глубь материала и даже незначит. энергии оказывается достаточно, чтобы разогреть, расплавить и испарить небольшое кол-во вещества. Кроме того, давление, развиваемое частицами плазмы при ударе об электрод, способствует выбросу (эрозии) не только расплавленного, но и просто разогретого вещества. Поскольку электрич. пробой, как правило, происходит по кратчайшему пути, то прежде всего разрушаются наиболее близко располож. участки электродов. Т. о., при приближении одного электрода заданной формы (инструмента) к другому (заготовке) поверхность последнего примет форму поверхности первого (рис. 2).

Производительность процесса, качество получаемой поверхности в осн. определяются параметрами электрич. импульсов (их длительностью, частотой следования, энергией в импульсе). Электроэрозионный метод обработки объединил электроискровой и электроимпульсный методы. Электроискровая обработка была предложена сов. учёными Н. И. и Б. Р. Лазаренко в 1943. Она основана на использовании искрового разряда. При этом в канале разряда темп-pa достигает 10 000 °С, развиваются значит, гидродинамич. силы, но сами импульсы относительно короткие и, следовательно, содержат мало энергии, поэтому воздействие каждого импульса на поверхность материала невелико. Метод позволяет получить хорошую поверхность, но не обладает достаточной производительностью. Кроме того, при этом методе износ инструмента относительно велик (достигает 100% от объёма снятого материала). Метод используется в основном при прецизионной обработке небольших деталей, мелких отверстий, вырезке контуров твердосплавных штампов проволочным электродом (см. ниже).

Электро импульсная обработка основана на использовании импульсов дугового разряда. Предложена сов. специалистом М. М. Писаревским в 1948. Этот метод стал внедряться в пром-сть в нач. 1950-х гг. В отличие от искрового, дуговой разряд имеет темп-ру плазмы ниже (4000-5000 °С), что позволяет увеличивать длительность импульсов, уменьшать промежутки между ними и т. о. вводить в зону обработки значит, мощности (неск. десятков квт), т. е. увеличивать производительность обработки. Характерное для дугового разряда преим. разрушение катода приводит к тому, что износ инструмента (в этом случае он подключается к аноду) ниже, чем при электроискровой обработке, составляя 0,05-0,3% от объёма снятого материала (иногда инструмент вообще не изнашивается). Более экономичный электроимпульсный метод используется в осн. для черновой обработки и для трёхкоординатной обработки фасонных поверхностей. Оба метода (электронскровой и электроимпульсный) дополняют друг друга.

Электроэрозионные методы особенно эффективны при обработке твёрдых материалов и сложных фасонных изделий. При обработке твёрдых материалов механич. способами большое значение приобретает износ инструмента. Преимущество электроэрозионных методов (как и вообще всех Э. и э. м. о.) состоит в том, что для изготовления инструмента используются более дешёвые, легко обрабатываемые материалы. Часто при этом износ инструментов незначителен. Напр., при изготовлении нек-рых типов штампов механич. способами более 50% технологич. стоимости обработки составляет стоимость используемого инструмента. При обработке этих же штампов электроэрознойными методами стоимость инструмента не превышает 3,5%. Условно технологии, приёмы электроэрозионной обработки можно разделить на прошивание и копирование. Прошиванием удаётся получать отверстия диаметром менее 0,3 мм, что невозможно сделать механич. методами. В этом случае инструментом служит тонкая проволочка. Этот приём на 20-70% сократил затраты на изготовление отверстий в фильерах, в т. ч. алмазных. Более того, электроэрозионные методы позволяют изготовлять спиральные отверстия. При копировании получила распространение обработка ленточным электродом (рис. 3). Лента, перематываясь с катушки на катушку, огибает копир, повторяющий форму зуба. На грубых режимах лента "прорезает" заготовку на требуемую глубину, после чего вращением заготовки щель расширяется на нужную ширину. Более распространена обработка проволочным электродом (лента заменяется проволокой). Этим способом, напр., можно получать из единого куска материала одновременно пуансон и матрицу штампа, причём их соответствие практически идеально. Возможности электроэрозионной обработки при изготовлении деталей сложной формы видны из рис. 4. Другие её разновидности: размерная обработка, упрочнение инструмента, получение порошков для порошковой металлургии и др. См. также Вихрвкопировальная обработка. Первый в мире сов. электроэрозионный (электроискровой) станок был предназначен для удаления застрявшего в детали сломанного инструмента (1943). С тех пор в СССР и за рубежом выпущено большое число разнообразных по назначению, производительности и конструкции электроэрозионных станков. По назначению (как и металлорежущие станки) различают станки универсальные, специализированные (см.,напр., рис. 5) и специальные, по требуемой точности обработки - общего назначения, повыш. точности, прецизионные. Общими для всех электроэрозионных станков узлами являются устройство для крепления и перемещения инструмента (заготовки), гидросистема, устройство для автоматич. регулирования межэлектродного промежутка (между заготовкой и инструментом). Генераторы соответствующих импульсов (искровых или дуговых) изготовляются, как правило, отдельно и могут работать с различными станками. Осн. отличия устройств для перемещения инструмента (заготовки) в электроэрозионных станках от таковых в металлорежущих станках - отсутствие значит, силовых нагрузок и наличие электрич. изоляции между электродами. Гидросистема состоит из ванны с рабочей жидкостью (технич. масла, керосин и т. п.), гидронасоса для прокачивания жидкости через межэлектродный промежуток и фильтров для очистки жидкости, поступающей в насос, от продуктов эрозии.

Электроимпульсный станок отличается от электроискрового практически только генератором импульсов. Сов. пром-сть выпускает генераторы различного назначения. Развитие техники полупроводниковых приборов позволило создать генераторы, обеспечивающие изменение параметров импульсов в широких пределах. Напр., у сов. генератора ШГИ-125-100 диапазон частот следования импульсов 0,1-100 кгц, длительность импульсов 3-9000 мксек, макс, мощность 7,5 квт, номинальная сила тока 125 а. Диапазон рабочих напряжений, вырабатываемых для электроискровой обработки,- 60- 200 в, а для электроимпульсной - 20- 60 в. Совр. электроэрозионные станки - высокоавтоматизированные установки, зачастую работающие в полуавтоматич. режиме.

Электромеханическая обработка объединяет методы, совмещающие одновременное механич. и электрич. воздействие на обрабатываемый материал в зоне обработки. К ним же относят методы, осн. на использовании нек-рых физич. явлений (напр., гидравлич. удар, ультразвук и др.).

Электроконтактная обработка осн. на введении в зону механич. обработки электрич. энергии - возбуждении мощной дуги перем. или постоянного тока (до 12 ка при напряжении до 50 в) между, напр., диском, служащим для удаления материала из зоны обработки, и изделием (рис. 6). Применяется для обдирки литья, резки и др. видов обработки, аналогичных по кинематике движений почти всем видам механич. обработки. Преимущества метода - высокая производительность (до 106 мм3/мин) на грубых режимах, простота инструмента, работа при относительно небольших напряжениях, низкие удельные давления инструмента -30-50 км/л2 (0,3- 0,5 кгс/слг) и, как следствие, возможность использования для обработки твёрдых материалов инструмента, изготовленного из относительно мягких материалов. Недостатки - большая шероховатость обработанной поверхности, тепловые воздействия на металл при жёстких режимах.

Разновидностью электроконтактной обработки является электроабразивная обработка - обработка абразивным инструментом (в т. ч. алмазно-абразивным), изготовленным на основе проводящих материалов. Введение в зону обработки электрич. энергии значительно сокращает износ инструмента.

Электроконтактные станки по кинематике не отличаются практически от соответствующих металлорежущих станков; имеют мощный источник тока.

Магнитоимпульсная обработка применяется для пластич. деформирования металлов и сплавов (обжатие и раздача труб, формовка трубчатых и листовых заготовок, калибровка и т. п.) и основана на непосредственном преобразовании энергии меняющегося с большой скоростью магнитного поля, возбуждаемого, напр., при разряде батареи мощных конденсаторов на индуктор, в механич. работу при взаимодействии с проводником (заготовкой) (рис. 7). Преимущества метода - отсутствие движущихся и трущихся частей в установках, высокая надёжность и производительность, лёгкость управления и компактность, наличие лишь одного инструмента - матрицы или пуансона (роль другого выполняет поле) и др.; недостатки - относительно невысокий кпд, затруднительность обработки заготовок с отверстиями или пазами (мешающими протеканию тока) и большой толщины.

Электрогидравлическ а я обработка (гл. обр. штамповка). Основана на использовании энергии гидравлического удара при мощном элек-трич. (искровом) разряде в жидком диэлектрике (рис. 8). При этом необходимо вакуумирование полости между заготовкой и матрицей, поскольку из-за огромных скоростей движения заготовки к матрице воздух не успевает уйти из полости и препятствует плотному прилеганию заготовки к матрице. Метод прост, надёжен, но обладает небольшим кпд, требует высоких электрич. напряжений и не всегда даёт воспроизводимые результаты.

К электромеханич. обработке относится также ультразвуковая обработка.

Лучевая обработка. К лучевым методам обработки относится обработка материалов электронным пучком и световыми лучами (см. Лазерная технология). Электроннолучевая обработка осуществляется потоком электронов высоких энергий (до 100 кэв). Таким путём можно обрабатывать все известные материалы (совр. электронная оптика позволяет концентрировать электронный пучок на весьма малой площади, создавать в зоне обработки огромные плотности мощности). Электроннолучевые станки могут выполнять резание (в т. ч. прошивание отверстий) и сварку с большой точностью (до 50 А). Основой электроннолучевого станка является электронная пушка. Станки имеют также устройства контроля режима обработки, перемещения заготовки, вакуумное оборудование. Из-за относительно высокой стоимости, малой производительности, технич. сложности станки используются в осн. для выполнения прецизионных работ в микроэлектронике, изготовления фильер с отверстиями малых (до 5 мкм) диаметров, работ с особочистыми материалами.

К электрофизич. методам обработки относится также плазменная обработка.

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ Основаны на законах электрохимии. По используемым принципам эти методы разделяют на анодные и катодные (см. Электролиз), по технология, возможностям - на поверхностные и размерные.

Поверхностная электрохимическая обработка. Практич. использование электро-хим. методов началось с 30-х гг. 19 в. (гальваностегия и гальванопластика, см. Гальванотехника). Первый патент на электролитическое полирование был выдан в 1910 Е. И. Шпиталъскому. Суть метода состоит в том, что под действием электрич. тока в электролите происходит растворение материала анода (анодное растворение), причём быстрее всего растворяются выступающие части поверхности, что приводит к её выравниванию. При этом материал снимается со всей поверхности, в отличие от механич. полирования, где снимаются только наиболее выступающие части. Электролитич. полирование позволяет получить поверхности весьма малой шероховатости. Важное отличие от механич. полирования - отсутствие к.-л. изменений в структуре обрабатываемого материала. См. статьи Анодирование, Пассивирование.

Размерная электрохимическая обработка. К этим методам обработки относят анодно-гидравлич. и анодно-механиче-скую обработку.

Анодно-гидравлическая обработка впервые была применена в Сов. Союзе в кон. 20-х гг. для извлечения из заготовки остатков застрявшего сломанного инструмента. Скорость анодного растворения зависит от расстояния между электродами: чем оно меньше, тем интенсивнее происходит растворение. Поэтому при сближении электродов поверхность анода (заготовка) будет в точности повторять поверхность катода (инструмента). Однако процессу растворения мешают продукты электролиза, скапливающиеся в зоне обработки, и истощение электролита. Удаление продуктов растворения и обновление электролита осуществляются либо механич. способом (анодно-механич. обработка), либо прокачиванием электролита через зону обработки (рис. 9).

Этим методом, подбирая электролит, можно обрабатывать практически любые токопроводящие материалы, обеспечивая высокую производительность в сочетании с высоким качеством поверхности. Используемые для анодно-гидравлич. обработки электрохимич. станки просты в обращении, используют низковольтное (до 24 в) электрооборудование. Однако значит, плотности тока (до 200 а/см2) тре-

буют мощных источников тока, больших расходов электролита (иногда до '/3 площади цехов занимают баки для электролита).

Комбинированные методы обработки сочетают в себе преимущества электрофизич. и электрохимич. методов. Используемые сочетания разнообразны. Напр., сочетание анодно-механич. обработки с ультразвуковой в нек-рых случаях повышает производительность в 20 раз. Существующие электроэрозионно-ультразвуковые станки позволяют использовать оба метода как раздельно, так и вместе. Лит.: В и ш н и ц к и и А. Л., Ясногородский И. 3., Григорчук И. П., Электрохимическая и электромеханическая обработка металлов, Л., 1971; Электрофизические и электрохимические методы размерной обработки материалов, М., 1971; Черепанов Ю. П., Самецкий Б. И.. Электрохимическая обработка в машиностроении, М., 1972; Новое в электрофизической и электрохимической обработке материалов, Л., 1972. Д.Л.Юдин. ЭЛЕКТРОФОН (от электро... и ...фон), бытовое устройство для воспроизведения звука с граммофонной пластинки; в. принципиальном отношении отличается от граммофона тем, что в Э. механич. колебания иглы звукоснимателя преобразуются в электрич. колебания; последние усиливаются усилителем звуковых частот и затем преобразуются в звук электроакустич. системой (включающей 1 или неск. электродинамических громкоговорителей). Э. рассчитан на воспроизведение моно-, стерео- или квадрафонической грамзаписи. Качеств, показатели Э., а также удобства его использования определяются классом Э. Напр., выпускаемые в СССР Э. в соответствии; с ГОСТом, устанавливающим их осн. технич. характеристики (диапазон воспроизводимых частот, коэфф. нелинейных искажений и т. д.), подразделяются на

Э. высшего, 1-го, 2-го и 3-го классов. Совр. Э. высшего класса создают звучание, в к-ром слушатель совершенно не ощущает помех и различных искажений, возникающих при воспроизведении грамзаписи, и обеспечивают макс, удобства эксплуатации.

Лит.: Аполлонова Л. П., Ш у м ов а Н. Д., Механическая звукозапись, М.- Л., 1964; ГОСТ 11157-74. Электрофоны. Общие технические условия, М., 1974. С. Л. Мишенков.

ЭЛЕКТРОФОРЕЗ (от электро... и греч. phoresis - несение, перенесение), направленное движение коллоидных частиц или макроионов под действием внеш. электрич. поля. Э. был открыт Ф.Ф. Рейс-сом в 1807 и считается важнейшей разновидностью электрокинетических явлений. Скорость v движущихся частиц приближённо связана с напряжённостью электрич. поля Е ур-нием Смолуховского:
30-08-3.jpg

где кпд - вязкость среды, D - диэлек-трич. проницаемость, Э - электрокинетический потенциал. Э. используют в электрохимии для изучения двойного электрического слоя, адсорбции ионов на поверхности, в медицине (см. Электрофорез лекарственный). В пром-сти Э. используют для выделения каучука из латекса, очистки воды, отделения каолина от песка и др. В биохимии Э. служит для анализа, разделения и очистки биополимеров (гл. обр. белков), бактериальных клеток, вирусов, а также аминокислот, витаминов и др. Практическое применение Э. началось после создания швед, учёным А. Тиселиусом спец. аппарата для фронтального (или свободного) Э. белков в растворе (1937). Наиболее широкое распространение нашли электрофоретич. методы с использованием инертных носителей (бумаги, гелей и др.), получившие общее название зонального Э., т. к. фракции разделяемых веществ образуют в толще носителя отдельные, несмешивающиеся зоны. Э. часто сочетают с др. методами разделения биоорганич. соединений (напр., с хроматографией). Разработана техника концентрирования электрофоретич. зон биополимеров в гелях, значительно повышающая разрешающую способность метода (диск-Э.). Применение реакции антиген-антитело в сочетании с Э. послужило основой для создания метода иммуно-Э. Электрофоретич. анализ биол. жидкостей, напр, сыворотки крови для исследования гл. обр. белков, широко используют в диагностике мн. заболеваний.

Лит.: Ларский Э. Г., Методы зонального электрофореза, М., 1971;Дух и нС. С., Д е р я г и н Б. В., Электрофорез, М., 1976.

Н. Н. Чернов.

ЭЛЕКТРОФОРЕЗ ЛЕКАРСТВЕННЫЙ (устаревшие назв.- ионогальванизация, ионофорез, и о н о т е р а п и я), метод физиотерапии, заключающийся в одновременном воздействии на организм постоянного электрич. тока и вводимых им (через кожу или слизистые оболочки) ионов лекарств, веществ. При Э. л. повышается чувствительность рецепторов к лекарств, веществам, к-рые полностью сохраняют свои фармакологич. свойства. Осн. особенности Э. л.- выраженное и продолжит, терапевтич. действие малых доз лекарственных веществ за счёт создания своеобразного кожного депо применяемых препаратов, а также возможность оказывать местное воздействие при нек-рых патологич. состояниях (напр., при местных сосудистых расстройствах), затрудняющих поступление препарата в патологич. очаг из крови. При Э. л. возможно одновременное применение неск. лекарств, веществ. В ряде случаев для Э. л. используют также импульсный ток постоянного направления, что повышает леч. эффект метода. Источники тока, а также правила проведения Э. л. такие же, как при гальванизации. Для Э. л. оба электрода с прокладками, смоченными раствором лекарств, вещества, располагают на коже либо один из них помещают в полости носа, уха, во влагалище и др.; в нек-рых случаях вместо прокладки используют ванночку с раствором лекарств, вещества, в к-рую опущен угольный электрод. Э. л. применяют при заболеваниях центр, и периферич. нервной системы, опорно-двигательного аппарата, гинекологич. заболеваниях и др.

Лит.: У л а щ и к В. С., Теория и практика лекарственного электрофореза, Минск, 1976; Справочник по физиотерапии, М., 1976. В. М. Стругацкий.

ЭЛЕКТРОФОРЕТИЧЕСКИЕ ПОКРЫТИЯ, покрытия, формирующиеся на катоде вследствие электрофореза коллоидных частиц и их коагуляции. Электрофо-ретический метод нанесения покрытий широко применяют в технике, особенно для получения лакокрасочных покрытий.

Лит.: Дейнега Ю. Ф., У л ьберг З.Р.,Эстрела-ЛьописВ. Р., Электрофоретическое осаждение металлополимеров, К., 1976.

ЭЛЕКТРОФОТОГРАФИЧЕСКОЕ КОПИРОВАНИЕ, электрографическое копирование, ксерография, один из наиболее распространённых процессов копирования документов (в т. ч. увеличенных копий с микрофильмов), основанный на использовании эффекта фотопроводимости нек-рых полупроводниковых материалов, нанесённых на спец. бумажную, металлич. или др. основу, и их способности удерживать частицы красящего вещества с помощью электростатич. сил. Принцип Э. к. запатентован в США в 1938; первые аппараты для Э. к. созданы в 1950. Широкое распространение метода Э. к. обусловлено высоким качеством копий, возможностью получения копий практически с любых оригиналов, высокой производительностью (св. 7000 копий в 1 ч), а также возможностью изготовления печатных форм для офсетных машин (см. Офсетная печать, Элек-трография). В 70-х гг. разработаны способы Э. к., позволяющие получать многоцветные копии с тоновых оригиналов. Различают Э. к. непосредственное (прямое, непереносное) и косвенное (или переносное). В первом случае копии получают непосредственно на электрофотополу-проводниковой бумаге; во втором - с использованием промежуточного носителя информации - "посредника", к-рым служат полированный металлич. лист (обычно алюминиевый), цилиндр или гибкая лента, покрытые слоем фотополупроводника (напр., аморфным селеном, селенидом или сульфидом кадмия). На рис. показана схема процесса непосредств. Э. к. Фотополупроводниковый слой бумаги (носителя копии) в темноте заряжают (напр., с помощью коронного электрич. разряда) до потенциала неск. сотен в.

На заряженный т. о. фотополупроводниковый слой проецируют изображение оригинала: с освещённых (пробельных) участков слоя заряды стекают на проводящую основу; участки, оказавшиеся неэкспонированными (соответствующие тёмным линиям оригинала), сохраняют заряд. В результате в фотополупроводниковом слое возникает скрытое изображение оригинала в виде "потенциального рельефа", к-рое проявляют обычно с помощью красящего порошка (тонера), частицам к-рого сообщается заряд, по знаку обратный заряду потенциального рельефа. Частицы тонера притягиваются к заряженным участкам потенциального рельефа, образуя видимое изображение, к-рое затем закрепляется, напр, нагреванием до темп-ры плавления порошка (расплавленные частицы порошка склеиваются с бумажной основой). При косвенном Э. к. скрытое изображение оригинала образуется в светочувствит. слое "посредника". Проявленное с помощью наэлектризов. красящего порошка, оно затем переносится на обычную бумагу, кальку или иной носитель копии. Процесс закрепления изображения такой же, как при непосредств. Э. к.

Э. к. осуществляется в электрофотографич. аппаратах с применением промежуточных носителей информации и получением копий на обычных бумагах и в аппаратах с получением копий на электрофотополупроводниковой бумаге. Аппараты Э. к. различают по способам экспонирования, проявления ("мокрое" и "сухое") и закрепления изображения, по форматам оригинала и копии, степени автоматизации и т. д. Экспонирование в аппаратах переносного копирования с "посредником" в виде пластины производится статич. способом - отд. кадрами; в аппаратах с "посредником" в виде цилиндра или ленты применяют динамич. способы (при к-рых оригинал, оптич. система и поверхность "посредника" непрерывно перемещаются относительно друг друга). Продолжительность экспонирования зависит от освещённости оригинала, светочувствительности фотополупроводника, качества оптич. системы. Напр., ротационный стационарный электрофотография, аппарат ЭР-620Р (СССР) изготовляет копии с проектной (конструкторской) документации на рулонной бумаге шир. 620 мм; скорость копирования ок. 3 м/мин.

Лит.: С л у ц к и н А. А., Ш е б е рстов В. И., Копировальные процессы и материалы репрографии и малой полиграфии, М., 1971; Процессы и аппараты электрофотографии, Л., 1972; Алферов А. В., Резник И.С.,ШоринВ. Г., Оргатехника, М., 1973; Иванов Р. Н., Репрография, М., 1977. А. В.Алфёров.

ЭЛЕКТРОФОТОГРАФИЯ, процессы получения фотогр. изображений на све-точувствит. электрофотогр. материалах (ЭФМ) - слоях фотопроводников (ФП, см. Фотопроводимость) с высоким темновым уд. сопротивлением, наносимых на проводящую основу (подложку). Перед получением изображения слой ФП "очувствляют", заряжая его ионами, обычно из коронного разряда в воздухе, а подложку заземляют; затем равномерно заряж. ЭФМ экспонируют, в результате чего с освещённых участков ФП на подложку "стекает" часть заряда, тем боль шая, чем выше освещённость участка. Возникает скрытое фотографическое изображение (СИ) объекта в виде потенциального рельефа, т. е. распределения по поверхности ФП потенциала электростатического, к-рое соответствует распределению освещённости в регистрируемом изображении. СИ затем переводят в видимое изображение (визуализируют). Т. о., в Э. используют формирование в ЭФМ при его "очувствлении" двойного электрического слоя, образуемого поверхностным зарядом и возникающим в объёме ФП или проводящей подложке экранирующим зарядом, с последующей локальной модуляцией мощности слоя (произведения поверхностной плотности заряда на толщину двойного слоя) за счёт фотопроводимости.

Существует неск. обособленных направлений Э., различающихся гл. обр. способом визуализации СИ. В классич. Э. СИ визуализируют заряж. окрашенными частицами порошка (в сухом состоянии или диспергированными в жидкости) с последующим переносом на нефоточувствит. основу либо без такого переноса. Процессы Э., в к-рых для визуализации применяют сухой порошок, часто наз. ксерографией. Изменяя знак заряда и цвет порошка, можно получить как негативное, так и позитивное чёрно-белое, окрашенное или многоцветное изображение. В Э. со считыванием СИ используют микрозондовую технику (оптические, электронные или электростатич. микрозонды, производящие в процессе считывания поэлементную "развёртку" СИ). В фототермопластич. Э. обычно предусматривают возможность термо-пластич. визуализации путём преобразования потенциального рельефа в рельеф толщины за счёт термомеханич. свойств ЭФМ (см. также Термопластическая запись, Фазовая рельефография). В одном из направлений Э. в качестве ЭФМ используют фотоэлектреты (см. Электреты), где СИ возникает в результате частичного разрушения под действием света устойчивой электрич. поляризации слоя ЭФМ. В нек-рых случаях, напр, в Э. со считыванием СИ, за счёт подключения внеш. источников энергии возможно усиление СИ, в определённой степени
аналогичное усилению в классич. фотографич. процессе; в др. случаях, напр, при визуализации порошком, усиления не происходит. Светочувствительность наиболее широко применяемых ЭФМ и методов Э.: 1 - 2 ед. ГОСТа для слоев аморфного селена с сухим порошковым проявлением (при разрешающей способности 40-60 мм-1); 0,2-0,3 ед. ГОСТа для сенсибилизированных красителями слоев окиси цинка, диспергированной в связующей среде (разрешение при жидкостном проявлении 60-100 мм-1и выше), и слоев на основе органич. ФП (типа поливинилкарбазола). Светочувствительность ЭФМ при электронном считывании, обеспечивающем усиление СИ, достигает 500 ед. ГОСТа.

Чувствительность ЭФМ лежит в спектральном диапазоне от рентгеновской области до ближней инфракрасной области. Изменение длинноволновой границы чувствительности в этом диапазоне достигается методами сенсибилизации фотоэффекта внутреннего в ФП. Кроме обычной сенсибилизации оптической, в Э. используют структурную и инжекционную сенсибилизацию. При структурной сенсибилизации изменяют молекулярную и надмолекулярную структуру ФП и макроструктуру слоя. Этот метод применяют как для органич. ФП (полимеры винилового ряда, органич. полимерные комплексы на основе поливинилкарбазола и др.), так и для неорганических, прежде всего для слоев на основе селена и его сплавов (с теллуром, мышьяком, таллием, кадмием, германием); он включает, напр., формирование в ЭФМ электронно-дырочной гетероструктуры (см. Полупроводниковый гетеропереход) или структуры типа ФП - диэлектрик. Явление фотоинжекции носителей заряда в фотополупроводники используют, напр., для сенсибилизации слоев поливинилкарбазола селеном (инжекционная сенсибилизация; об инжекции см. ст. Полупроводники, разделы Неравновесные носители тока и Фотопроводимость полупроводников).

Среди совокупности характеристик Э. нек-рые (или их сочетания) часто принципиально недостижимы для др. фотографич. процессов (обработка в реальном масштабе времени, т. е. одновременно с протеканием весьма кратковрем. процессов; возможность длит, хранения СИ, иногда даже на свету; возможность многократной перезаписи информации; экономия, показатели), что обеспечило Э. широкое применение в малотиражном оперативном размножении текстовых и графич. материалов - репрографии. Э. используют как метод регистрации и исследований во мн. областях науки и техники, напр, в рентгенографии, голографии, спектроскопии, физике полупроводников.

Лит.: Ш а ф Ф е р т Р., Электрофотография, пер. с англ., М., 1968; Г р е н и ш и н С. Г., Электрофотографический процесс. М., 1970; Процессы и аппараты электрофотографии, Л., 1972. Ю. А. Черкасов.

ЭЛЕКТРОФОТОПОЛУПРОВОДНИКОВАЯ БУМАГА, электрофотографическая бумага, предназначена для изготовления копий при электрофотографическом копировании. Э. б. представляет собой электропроводную баритовую бумагу - основу, покрытую с одной стороны тонким слоем (20-100 мкм) фотополупроводника, к-рый становится светочувствительным после зарядки до потенциала в неск. сотен в. В состав фотополупроводникового слоя чаще всего входит ZnO в чистом виде либо сенсибилизированная красителями, напр, эозином. Помимо ZnO, могут применяться также окислы, иодиды, селениды, сульфиды и теллуриды различных металлов. В качестве связующего используют поливинил-бутираль, производные ацнлгидразона, оксадизола и др., синтетич. и естеств. смолы и т. п.

Фотографич. свойства Э. б. характеризуются гл. обр. зарядным потенциалом и светочувствительностью. У несенсибилизиров. Э. б. с фотополупроводниковым слоем на основе ZnO светочувствительность порядка 0,04 ед. ГОСТа; у сенсибилизированной Э. б. светочувствительностьО,5-1 ед. ГОСТа. Разрешающая способность копий на Э. б. зависит от конструкции аппарата, толщины фотополупроводникового слоя и способа его обработки (проявления); обычно лежит в пределах 3-40 линий/лл.

Лит.: С л у ц к и н А. А., Ш е б е р с т о в В. И., Копировальные процессы и материалы репрографии и малой полиграфии, М., 1971. А. В. Алфёров.

ЭЛЕКТРОФРЕЗА, с.-х. орудие для обработки почвы и заделки в неё удобрений в теплицах, парниках и на парниковых участках. В СССР выпускают самоходную Э. ФС-0.7А, осн. узлами к-рой являются электродвигатель мощностью 3 кВт, редуктор с муфтой включения, ротор диам. 420 мм с рабочими органами - ножами. Частота вращения ротора 200 об/мин, ширина захвата Э. 0,7 м, глубина обработки до 22 см, производительность 600 м2/ч.

ЭЛЕКТРОХЕМИЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ, люминесценция, возникающая при моляризации ион-радикалов, образующихся во время электролиза раствора активатора (изобензофуран, изоинлол и др.) в сопровождающем электролите (диметилформамид и др.); возбуждённые молекулы активатора, образующиеся в результате моляризации их ион-радикалов, возвращаются в осн. состояние, испуская кванты света. Э. может быть использована для создания индикаторных устройств: при возбуждении люминофора переменным электрич. полем свечение сосредоточено вблизи электрода; применяя электроды спец. формы, можно создавать т. о. светящиеся цифры, буквы и т. д. (См. статьи Электролюминесценция, Хемилюминесценция.)

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА, см. в ст. Электрофизические и электрохимические методы обработки.

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ПОЛЯРИЗАЦИЯ, см. Поляризация электрохимическая.

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА, совокупность методов качеств, и количеств, анализа, основанных на электрохимия, явлениях, происходящих в исследуемой среде или на границе раздела фаз и связанных с изменением структуры, химич. состава или концентрации анализируемого вещества. Э. м. а. делятся на пять осн. групп: потенциометрию, вольтамперометрию, кулоно-метрию, кондуктометрию и диэлектрометрию.

Потенциометрия объединяет методы, осн. на измерении эдс обратимых электрохимич. цепей, когда потенциал рабочего электрода близок к равновесному значению (см. Электродный потенциал). Потенциометрия включает редоксметрию (см. Оксидиметрия), ионометрию и потенциометрич. титрование.

Вольтамперометрия основана на исследовании зависимости тока поляризации от напряжения, прикладываемого к электрохимич. ячейке, когда потенциал рабочего электрода значительно отличается от равновесного значения (см. Поляризация электрохимическая). По разнообразию методов вольт-амперометрия - самая многочисл. группа из всех Э. м. а., широко используемая для определения веществ в растворах и расплавах (напр., полярография, ампером етрия).

Кулонометрия объединяет методы анализа, основанные на измерении количества вещества, выделяющегося на электроде в процессе электрохимич. реакции в соответствии с Фарадея законами. При кулонометрии потенциал рабочего электрода отличается от равновесного значения. Различают потенциостатич. и гальваностатич. кулонометрию, причём последняя включает прямой и инверсионный методы, электроанализ и кулонометрич. титрование.

К кондуктометрии относятся методы, в которых измеряют электропроводность электролитов (водных и неводных растворов, коллоидных систем, расплавов, твёрдых веществ). Кондуктометрич.анализ основан на изменении концентрации вещества или хим. состава среды в межэлектродном пространстве; он не связан с потенциалом электрода, к-рый обычно близок к равновесному значению. Кондуктометрия включает прямые методы анализа (используемые, напр., в солемерах) и косвенные (напр., в газовом анализе) с применением постоянного или переменного тока (низкой и высокой частоты), а также хронокондуктометрию, низкочастотное и высокочастотное титрование.

Диэлектрометрия объединяет методы анализа, основанные на измерении диэлектрической проницаемости вещества, обусловленной ориентацией в электрич. поле частиц (молекул, ионов), обладающих дипольным моментом. Методы диэлектрометрии применяют для контроля чистоты диэлектриков, напр, для определения малых количеств влаги. Диэлектрометрич. титрование используют для анализа растворов.

Лит.: Г а л ю с 3., Теоретические основы электрохимического анализа, пер. с польск., М., 1974; Лопатин Б. А., Теоретические основы электрохимических методов анализа, М., 1975. Б. А. Лопатин.

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР (ЭХГ), химический источник тока, в к-ром реагенты (обычно газообразные или жидкие вещества) в ходе электрохимич. реакции непрерывно поступают из спец. резервуаров к электродам. ЭХГ состоит из батареи топливных элементов, систем хранения и подачи реагентов, отвода продуктов реакции, контроля и автоматич. управления. В отличие от гальванич. элементов, ЭХГ могут работать до тех пор, пока осуществляется подвод реагентов (топлива и окислителя) и отвод продуктов реакции.

Перспективны ЭХГ, в к-рых в качестве горючего используют водород, экологически чистый источник энергии. С сер. 1970-х гг. в СССР, США, ФРГ, Франции, Японии и др. странах ведутся работы по созданию и использованию водородно-кисл сродных и особенно водородно-воздушных ЭХГ. Применение такого рода источников электрич. энергии в радио- и телевизионных устройствах (рис.) и на трансп. средствах должно способствовать решению проблемы сохранения чистоты окружающей среды. Кпд водородно-кислородных ЭХГ, созданных в СССР и США, достигает 70-80%. Кпд ЭХГ, работающих при постоянных давлении и темп-ре с поглощением тепла из окружающей среды, теоретически может превосходить 100%.

Лит. см. при ст. Химические источники тока. И. С. Лидоренко, Г. Ф. Мучник.

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ, термодинамическая функция, характеризующая состояние к.-л. компонента, состоящего из заряженных частиц (электронов, ионов), в фазе данного состава. Э. п. может быть определён как приращение любого из потенциалов термодинамических системы при введении в неё одной заряженной частицы i-того компонента при неизменных всех остальных переменных, от которых зависит рассматриваемый потенциал. Э. п. мi выражается формулой:

мi = мi + Zieф,

где мi - химический потенциал i-того компонента, Zi - заряд частицы, Ф - электрич. потенциал, е - элементарный заряд; член ziвыражает работу по преодолению электрич. сил. Если Э. п. относится к 1 молю вещества, этот член равен ziFф, где F - Фарадея число.

ЭЛЕКТРОХИМИЯ, раздел физической химии, предметом изучения к-рого являются объёмные и поверхностные свойства твёрдых и жидких тел, содержащих подвижные ионы, и механизмы процессов с участием ионов на границах раздела и в объёме тел. Практич. значение электрохимич. процессов, их роль в живом организме, своеобразие экспериментальной техники привели к выделению Э. в самостоятельный раздел науки.
Возникновение основных представлений. В 1800 А. Вольта построил первый источник длительного постоянного тока (вольтов столб). Вольта связывал возникновение электродвижущей силы (эдс) с соприкосновением разнородных металлов (т. н. контактная теория). С помощью вольтова столба англ, учёные У. Николсон и А. Карлейль электролизом осуществили разложение воды (1800) на водород и кислород. В 1807 Г. Дэви электролизом увлажнённого едкого кали получил металлический калий; это было первое применение электрохимич. метода для получения нового вещества. Начало работам по Э. в России положил В. В. Петров (электровосстановление металлов из их окислов, 1803). В 1833-34 М. Фарадей установил важнейшие количеств, закономерности Э. - Фарадея законы. Он же ввёл в Э. термины электролиз, электролит, электрод, катод и анод, катион, анион, ионы, однако он не представлял ещё себе ионы как свободно существующие частицы. Фарадей показал, что генерирование электрич. энергии гальванич. элементом всегда сопровождается хим. процессом. К тому же периоду (1838) относится открытие англ, учёным Дж. Дэниелом первого гальванического элемента и открытие Б. С. Якоби гальванопластики - первого широко использованного метода прикладной Э. (см. Гальванотехника).

Изучение прохождения тока. Р. Клаузиус указал (1857), что в проводящих ток растворах должны существовать свободные заряженные частицы; их движение и создаёт электрич. ток. Разработка (1853-59) И. Гитторфом метода определения чисел переноса (см. Переноса число) и прецизионные измерения электропроводности, выполненные Ф. Кольраушем (1874), доказали независимое движение ионов, подготовив возможность создания С. Аррениусом теории электролитической диссоциации (1887). Закономерности диссоциации слабых электролитов были установлены В. Оствальдом (1888). Возможность существования свободных ионов сделалась понятной после введения представления об энергии сольватации (для водных растворов - гидратации). На необходимость учёта такого хим. взаимодействия указал впервые И. А. Каблуков. П. Дебай и нем. учёный Э. Хюккель нашли (1923), что свойства разбавленных растворов сильных электролитов в растворителях с высокой диэлектрич. проницаемостью могут быть количественно истолкованы в предположении их полной диссоциации при учёте электростатич. взаимодействия между заряженными частицами. В дальнейшем разрабатывалась теория, применимая к более высоким концентрациям, изучались неводные растворы и расплавленные электролиты. Особое внимание в последние десятилетия уделяется твёрдым электролитам с высокой ионной проводимостью. При исследовании взаимодействия ионов между собой и с растворителем используются новые физические методы (см. Химическая физика).

Приложение законов термодинамики к Э. Учение об электродвижущих силах. Количественное рассмотрение любых электролитных систем, независимое от молекулярно-статистпч. представлений, основывается на термодинамике. Исходя из 1-го закона термодинамики, У. Томсон (1851) пришёл к выводу, что эдс гальванич. элемента Е определяется тепловым эффектом протекающей в нём реакции. Термодинамич. трактовка эдс была дана Дж. У. Гиббсом (1875) и Г. Л. Ф. Гелъмгольцем (1882). Из 2-го закона термодинамики следует, что эдс определяется изменением не полной энергии, а свободной энергии при хим. реакции:

Е = - &G/nF, (1)

где &G - разность гиббсовой энергии продуктов и исходных веществ, п - число электронов, участвующих в реакции, F - Фарадея число. Гальванич. элемент может давать электрич. энергию только за счёт затраты свободной энергии реагирующих веществ. Ур-ние (1) предполагает обратимость всех процессов в элементе, т. е. выполнение условий равновесия, и определяет макс, величину электрич. энергии, к-рую можно получить за счёт данной реакции. Связь между Е, тепловым эффектом АН реакции и абс. темп-рой Т выражается ур-нием Гиббса - Гельмгольца:

E = - &HInF + ТдЕ/дТ. (2)

В. Нернст (1889) придал термодинамич. соотношениям Э. удобную форму. Эдс Я может быть представлена в виде разности величин электродных потенциалов обоих электродов, каждый из к-рых выражает эдс цепи из данного электрода и нек-рого электрода сравнения, напр, стандартного водородного электрода. Для простейшего случая металла в равновесии с разбавленным раствором, содержащим ионы этого металла в концентрации с,
30-08-4.jpg

(формула Нернста), (3) где R - газовая постоянная, Еа - стандартный электродный потенциал данного электрода. В общем случае величина с должна быть заменена на активность иона. Общее условие равновесия определяется требованием постоянства электрохимического потенциала любой частицы во всех частях системы. Электрохимическая кинетика. В центре внимания совр. Э. стоит электрохимич. кинетика, т. е. учение о механизме и законах протекания электрохимич. реакций. В реальных условиях, напр, при электролизе, коррозии металлов, в химических источниках тока, в живых организмах, электрохимич. равновесие, как правило, не реализуется, и понимание электрохимич. процессов требует знания кинетич. закономерностей. Поскольку непременным участником процессов на границе металла (или полупроводника) и электролита является электрон, рассматриваемый в качестве простейшей устойчивой хим. частицы, исследование природы электрохимич. элементарного акта существенно для кинетики химической. Совр. теория элементарного акта основывается на представлениях квантовой механики. Предпосылкой её развития явилось выдвинутое нем. учёным М. Фольмером и Т. Эрдеи-Грузом представление, согласно к-рому перенос заряда может определять измеряемую скорость электрохимич. процесса в целом (теория замедленного разряда, 1930). А. Н. Фрумкин установил количеств, соотношение между скоростью электрохимич. реакции и строением двойного электрического слоя на границе металл/электролит (1933). Первое применение квантовой механики к Э. - заслуга Р. Гёрни (Великобритания, 1931). В 1935 М. Поляни (Венгрия) и Ю. Хориути (Япония) заложили основы теории переходного состояния, или активированного комплекса, развитой Г. Эйрингом (США). Согласно совр. квантовой теории, любой перенос заряда, как на границе фаз, так и в объёме раствора, связан с изменением структуры полярного растворителя, переориентацией его диполей. Существенно различен характер изменения степеней свободы классич. и квантовых систем. Частицам, прочно связанным с растворителем, таким, как электроны и протоны, присущ квантовый характер движения. Для них вероятны подбарьерные туннельные переходы. Квантовая теория позволила дать рациональное объяснение эмпирически установленной закономерности, связывающей скорость необратимого процесса, выраженную через плотность тока i, с электрохимич. перенапряжением т], или потенциалом электрода (ур-ние нем. учёного Ю. Тафеля, 1905), кпд = а + b lg i, где an b - постоянные, lg - десятичный логарифм, и указала пределы её применимости. Энергетич. характеристики переходного состояния, а следовательно и скорость процесса, зависят от природы металла, а также от присутствия посторонних адсорбир. частиц. Эти эффекты, к-рые могут приводить к значит, ускорению процесса, объединяются под назв. электрокатализа. В случае электрохимич. процессов, сопровождающихся образованием новой фазы, напр, при электроосаждении металлов, необходимо также учитывать вероятность возникновения зародышей и условия роста кристаллов.

Электрохимич. кинетика учитывает также строение границы раздела фаз, особенно границы металл/электролит, на к-рой возникает электрич. поле благодаря пространств, разделению зарядов, т.н. двойной электрический слой (д. э. с.). Первый метод исследования д. э. с. был предложен Г. Липманом (см. Электрокапиллярные явления). В дальнейшем теория д. э. с. развивалась Ж. Гун (Франция, 1910), О. Штерном (Германия, 1924), Фрумкиным и амер. учёным Д. Грэмом. Введение Фрумкиным (1927) представления о потенциале нулевого заряда позволило устранить противоречие между контактной и хим. теорией эдс.

Электрохимич. процессы состоят из ряда стадий (см. Электродные процессы). Длительное прохождение тока требует подачи реагирующего вещества из объёма раствора к поверхности электрода и отвода продуктов реакции, что достигается благодаря диффузии; необходимо также учитывать миграцию заряженных частиц под действием электрич. поля. Подача вещества ускоряется при размешивании жидкости, т. е. при конвективной диффузии. Ток вызывает концентрац. поляризацию (см. Поляризация электрохимическая). Помимо стадий переноса заряда и диффузионных стадий суммарный процесс может включать чисто хим. и др. стадии, напр, возникновение зародышей и включение разрядившихся атомов в кристаллич. решётку, выделение пузырьков газа и т. д. Накопление промежуточных продуктов на поверхности электрода сверх их равновесной концентрации, как и замедленность процессов диффузии и стадий разряда, приводит к поляризации электрода и перенапряжению. Если при практически используемых плотностях тока перенапряжение пренебрежимо мало, то это свидетельствует об обратимости процесса, степень к-рой в целом тем выше, чем больше ток обмена между исходными веществами и конечными продуктами реакции при равновесном потенциале. Обратимость многостадийного процесса предполагает обратимость всех его стадий. Часто необратимость процесса определяется медленностью одной из стадий, к-рая и определяет скорость процесса в целом. Для выяснения механизма электрохимич. процессов применяются разнообразные формы электрич. измерений: определение зависимости потенциала от плотности постоянного тока, измерение полного электрич. сопротивления, определение зависимости потенциала или тока от времени при различно запрограммированном изменении во времени второй переменной, а также нелинейные методы. Одновременно исследуются состояние поверхности электрода (с использованием оптич. методов), пограничное натяжение и др.

Электрохимич. кинетика лежит в основе совр. теории коррозии металлов; в растворах электролитов коррозия является результатом одновременного протекания двух или более электрохимич. процессов. Для развития электрохимич. кинетики большое значение имело создание точных и удобных экспериментальных методов исследования механизма электродных процессов, в особенности полярографич. метода, предложенного Я. Гейровским (см. Полярография).
Практическое значение Э. Электрохимич. методы широко используются в различных отраслях пром-сти. В хим. пром-сти это электролиз - важнейший метод произ-ва хлора и щелочей, многочисл. окислителей, получение фтора и фторорганич. соединений. Возрастающее значение приобретает электросинтез самых различных хим. соединений. На электрохимич. методах основано получение алюминия, магния, натрия, лития, бериллия, тантала, титана, цинка, рафинирование меди (см. Электрометаллургия). Водород получают электролизом воды в относительно огранич. масштабах, однако по мере использования запасов природного топлива и увеличения произ-ва электроэнергии значение этого метода получения водорода будет возрастать. В различных отраслях техники применяются защитные и декоративные гальванич. покрытия, а также гальванич. покрытия с заданными оптич., механич. и магнитными свойствами. Анодное растворение металлов успешно заменяет механич. обработку твёрдых и сверхтвёрдых металлов и сплавов. В технике всё шире применяются электрохимич. преобразователи информации (см. Хемотроника). Большое значение имеет скорейшее решение проблемы электромобиля. Быстро растущий спрос на автономные источники электроэнергии для техники, освоения космоса и бытовых применений стимулирует поиски новых электрохимич. систем повышенной удельной мощности, энергоёмкости и сохранности. Всё более широкое распространение получают различные электрохимические методы анализа, электрофизические и электрохимические методы обработки.

Понимание важнейших биол. процессов, напр, усвоения и использования энергии пищи, распространения нервного импульса, восприятия зрительного образа, невозможно без учёта электрохимич. звеньев, связанных в первую очередь с функционированием биологических мембран (см. Биоэлектрические потенциалы. Мембранная теория возбуждения, Электрофизиология). Решение этих проблем ставит перед теоретич. Э. новые задачи, а в будущем должно оказать существ, влияние и на мед. практику.

Лит.: Итоги науки и техники. Сер. Электрохимия, в. 1-13, М., 1966-78; Скорчеллетти В, В., Теоретическая электрохимия, 4 изд., Л., 1974; Прикладная электрохимия, 3 изд.. Л., 1974; Дамаскин Б.Б., П е т р и и О. А., Введение в электрохимическую кинетику, М., 1975; Антропов Л. И., Теоретическая электрохимия, 3 изд., М., 1975; Прикладная электрохимия, 2 изд., М., 1975; Корыта И., Дворжак И., Богачкова В., Электрохимия, М., 1977; Левич В. Г., Физико-химическая гидродинамика, 2 изд., М.. 1959; The encyclopedia of electrochemistry, N. Y.- L., [1964]; Encyclopedia of electrochemistry of the elements, v. 1-, N.Y., 1973-.

A. H. Фрумкин. 
"ЭЛЕКТРОХИМИЯ", ежемесячный журнал, орган Отделения общей и технич. химии АН СССР. Издаётся в Москве с 1965. Осн. А. Н. Фрумкиным. Публикует оригинальные статьи, обзоры, краткие сообщения и рефераты депонированных в ВИНИТИ статей по кинетике электродных процессов, электросинтезу, термодинамике растворов и др. разделам электрохимии. Помещает также рецензии на книги и отчёты о симпозиумах и конференциях. Тираж (1978) около 2500 экз.

ЭЛЕКТРОХИРУРГИЯ (от электро... и хирургия), методы хирургич. лечения при помощи воздействия на ткани током высокой частоты (сотни тыс. колебаний в сек) с резким повышением темп-ры в точке контакта активного электрода с тканями. Различают электротом и ю - разделение и иссечение тканей, и электрокоагуляцию (см. Диатермокоагуляция) - прижигание (свёртывание белковых веществ) тканей. Рассечение тканей при помощи электроножа не сопровождается кровотечением, т. к. происходит свёртывание крови по ходу разреза. Методы Э. применяют при операциях на головном мозге (бескровное операционное поле позволяет выполнить хирургическое вмешательство под контролем зрения), а также в глазной хирургии, при удалении кожных опухолей, в стоматологии и в других областях медицины.

ЭЛЕКТРОХОД, самоходное судно, у к-рого электрич. привод движителей получает энергию от собств. электростанции, аккумуляторных батарей или внеш. электрич. сети. По типу первичных двигателей (турбина, дизель) различают турбо-Э. и дизель-Э. Осн. преимущество Э. заключается в способности электродвигателей плавно изменять скорость вращения гребного вала и быстро менять направление его вращения, что улучшает манёвренность Э. Использование в качестве гл. энергетич. установок высокооборотных двигателей внутр. сгорания, работающих в постоянном режиме, снижает эксплуатац. износы. Кроме того, использование электродвигателей и электрогенераторов позволяет размещать их наиболее рационально и независимо и отказаться от громоздких редукторов. Однако большие потери электрич. энергии при передаче (10-15%), относит, сложность и дороговизна энергетич. установки в целом и повышенные затраты труда на ремонт и эксплуатацию относительно других энергетич. систем препятствуют распространению Э. Число Э. в общем кол-ве судов (с регистровой вместимостью более 100 т) мирового гражд. мор. флота составляет ок. 1,8% (в основном суда ледового плавания, буксирные суда, паромы). Развитие судовых ядерных энергетич. установок открывает широкие возможности развития Э.

ЭЛЕКТРОШЛАКОВАЯ ПЕЧЬ, агрегат для проведения электрошлакового переплава. Э. п. имеют механизмы для подачи расходуемого электрода в шлаковую ванну, поддон, на к-ром установлен кристаллизатор для формирования слитка, или механизмы для перемещения кристаллизатора (и слитка с поддоном) во время плавки (рис. 1). Э. п. питаются переменным током пром. или пониж. частоты или (редко) постоянным током. Мощность печного трансформатора достигает 5- 10 Мва.

Типичная Э. п. - агрегат периодич. действия; имеются "мини-печи" непрерывного действия. Различают одно- и трёхфазные, моно- и бифилярные, одно- и многоэлектродные, одно- и многопозиционные, специализированные и универсальные (многоцелевые) Э. п. Шлак, предварительно расплавленный во флюсоплавильной электропечи с графитовой футеровкой и графитовым электродом, заливают в кристаллизатор сифонным способом или сверху, включают электрич. ток и начинают подавать расходуемый электрод в шлаковую ванну. Процесс ведётся в автоматич. режиме по программатору. После наплавления слитка заданной длины подпитывают его головную часть, выключают ток, сливают из кристаллизатора жидкий шлак, затем поднимают кристаллизатор и раздевают слиток, снимают огарок электрода и устанавливают в электрододержатель новый расходуемый электрод - печь готова к следующей плавке. Удельный расход электроэнергии на Э. п. 1000-1500 квт-ч/т, расход флюса до 5% массы слитка, расход воды на охлаждение кристаллизатора, поддона, электрододержателя, токоведущих частей до 500 м3/ч.

Первые в мире пром. Э. п. были спроектированы и изготовлены Ин-том электросварки им. Е. О. Патона АН УССР; в 1958 Э. п. введены в эксплуатацию на з-де "Днепроспецсталь" и Новокраматорском маш.-строит, з-де. Совр. однофазная четырёхэлектродная бифилярная Э. п. для выплавки листовых слитков массой до 40 т (толщиной 500 мм, шир. 2500 мм и вые. более 4 м) имеет 2 печных трансформатора мощностью по 3500 ква, работает по схеме встречного движения электродов и подвижного короткого уширенного в верхней части кристаллизатора, снабжена системами продувки шлаковой и металлич. ванн газовыми смесями, вторичного охлаждения и обогрева донной части слитка (рис. 2). Время выплавки 40-тонного слитка до 16 ч. Производительность Э. п. G (кг/ч) подсчитывается по эмпирич. формуле G = D, где D - сторона квадрата (блюминговый слиток), широкая грань (слябинговый слиток), диаметр круглого слитка сплошного сечения или наружный диаметр полого слитка (мм). В СССР действуют Э. п. мн, типов в специализир. цехах металлургич. з-дов (масса сортового слитка до 8 т, листового до 20-40 т) и з-дов тяжёлого машиностроения (кузнечные слитки до 200 т). Вслед за СССР Э. п. были построены в Великобритании, ФРГ, США и Японии. По сов. лицензии Э. п. сооружены и эксплуатируются во Франции, Японии, Швеции, НРБ, ПНР, СРР, СФРЮ и др. странах. В СССР, США и ФРГ создаются автоматизир. системы управления (АСУ) работой Э. п.

Лит.: Электрошлаковые печи, К., 1976, Б. И. Медовар.

ЭЛЕКТРОШЛАКОВАЯ СВАРКА, шлаковая электросварка; см. Сварка.

ЭЛЕКТРОШЛАКОВЫЙ ПЕРЕПЛАВ, электрометаллургич. процесс, при к-ром металл (расходуемый электрод) переплавляется в ванне электропроводного синтетич. шлака под действием тепла, выделяющегося в шлаке при прохождении через него электрич. тока. Э. п., существенно повышающий качество металлов и сплавов, разработан в нач. 50-х гг. 20 в. в Ин-те электросварки им. Е. О. Па-тона АН УССР на основе электрошлакового сварочного процесса (см. Сварка). Расходуемый электрод представляет собой отливку, прокатное изделие или поковку из металла, получ. в мартеновской, дуговой, вакуумноиндукц. печах или кислородном конвертере. В процессе Э. п. темп-pa шлака, состоящего из СаF2, CaO, SiC2, Аl2Оз и др. компонентов, превышает 2500 °С. Капли жидкого электродного металла проходят через слой шлака и образуют под ним слой металла, из к-рого при последоват. затвердевании в водоохлаждаемом кристаллизаторе формируется слиток (рис.).

По мере рплавления расходуемый электрод подаётся в шлаковый слой, непрерывно восполняя объём кристаллизующегося металла. Шлак является рафинирующей средой. Электрошлаковое рафинирование металла происходит в плёнке жидкого металла на оплавляющемся конце электрода, при прохождении капель металла через шлаковую ванну и на поверхности раздела шлаковой и металлич. ванн. Изменяя состав шлака и температурный режим процесса, осуществляют избират. рафинирование металла. В результате Э. п. содержание серы снижается в 2-5 раз, кислорода и неметаллич. включений в 1,5-2,5 раза. Слиток характеризуется плотной направленной микроструктурой, свободен от дефектов литейного и усадочного происхождения. Химич. и структурная однородность слитка обусловливает изотропность физич. и механич. свойств металла в литом и деформированном виде. Способом Э. п. получают слитки массой от десятков г до 200 т практически любой нужной формы, определяемой формой кристаллизатора. Наряду с передельными (для прокатки сортовых профилей, труб и листа) и кузнечными (для ковки, прессования и штамповки) слитками производят фасонные отливки (коленчатые валы, корпуса запорной арматуры, сосуды давления, зубчатые колёса и др.). Э. п. применяется в чёрной металлургии (шарикоподшипниковые, конструкц., нержавеющие, инструментальные стали, жаропрочные сплавы), цветной металлургии (хромистая бронза, никслемедные сплавы), тяжёлом машиностроении (теплоустойчивые, высокопрочные штамповые, валковые стали). Процесс запатентован и используется по сов. лицензии во мн. странах.

Лит : Электрошлаковый переплав, М., 1963; Л а т а ш Ю. В., М е д о в а р Б. И., Электрошлаковый переплав, М., 1970.

Б. И. Медовар.

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА, ведущая составляющая часть энергетики, обеспечивающая электрификацию х-ва страны на основе рационального производства и распределения электроэнергии. Э. имеет важное значение в х-ве любой промышленно развитой страны, что объясняется такими преимуществами электроэнергии перед энергией др. видов, как относит, лёгкость передачи на большие расстояния, распределения между потребителями, а также преобразования в др. виды энергии (механич., тепловую, химич., световую и др.). Отличит, чертой электроэнергии является одновременность её генерирования и потребления.

Осн. часть электроэнергии вырабатывается крупными электростанциями: тепловыми (ТЭС), гидравлич. (ГЭС), атомными (АЭС). Электростанции, объединённые между собой и с потребителями высоковольтными линиями электропередачи (ЛЭП), образуют электрические системы.

В Советском Союзе вопросы развития Э. всегда были в числе осн. вопросов развития нар. х-ва. Сов. Э. занимает передовые позиции в мире.

Электрификация страны базируется, с одной стороны, на науч. достижениях, с другой - на успехах пром-сти. В нач. 20-х гг. 20 в. в плане ГОЭЛРО были чётко сформулированы две ведущие тенденции Э.: концентрация производства электроэнергии путём сооружения крупных районных электростанций и централизация распределения электроэнергии. Становление Э. определялось, с одной стороны, созданием электростанций и топливной базы для них, сооружением линий электропередачи и разработкой электрич. аппаратуры и энергетич. оборудования, с другой - развитием теоретич. основ электротехники - необходимого условия для научного обоснования энергетич. стр-ва. В этих целях были осуществлены важные исследования в области техники высоких напряжений, теории устойчивости электрических систем, разработаны методы расчёта мощных генераторов, трансформаторов и др. электрич. машин, электропривода, электрич. аппаратов; создана электротехнология, внедрено автоматизир. управление электрич. системами, использованы методы физ. и матем. моделирования при расчёте и изучении электроэнергетич. систем.

В СССР осн. науч. исследования в области Э. проводятся в Гос. н.-и. энергетич. ин-те им. Г. М. Кржижановского (ЭНИН, Москва), НИИ Энергосеть-проект (Москва), Всесоюзном электротехнич. ин-те им. В. И. Ленина (ВЭИ, Москва), Всесоюзном НИИ постоянного тока (НИИПТ, Ленинград), Всесоюзном НИИ источников тока (ВНИИТ, Москва), Всесоюзном НИИ электромашиностроения (Ленинград), Сиб. энергетич. ин-те СО АН СССР (Иркутск), Ин-те электродинамики АН УССР (Киев), мн. вузах (Моск. энергетич. ин-те, Ленингр. политехнич. и электротехнич. ин-тах) и др. Существ, вклад в развитие Э. внесли сов. учёные Г. М. Кржижановский, А. В. Винтер, Р. Э. Классон, В. Ф. Миткевич, М. П. Костенко, Л. Р. Нейман, М. А. Шателен, А. А. Горев, П. С. Жданов, С. А. Лебедев, К. А. Круг, Г. Н. Петров и др., а также И. А. Глебов, Д. Г. Жимерин, Н. С. Лидорёнко, М. В. Костенко, В. И. Попков, В. М. Тучкевич и мн. другие.

На базе науч. достижений Э. созданы электротехническая промышленность и энергетическое машиностроение, которые производят практически все осн. виды электротехнич. и энергетич. оборудования: котло- и турбоагрегаты, электродвигатели и электромашинные генераторы, трансформаторы, электрические аппараты, средства автоматики и защиты, оборудование для ЛЭП. Значительно возрос уровень проектирования энергетич. объектов и эксплуатации электроэнергетич. систем, разработаны методы достижения совместной устойчивой работы электрич. сетей большой протяжённости. Принцип концентрации реализован при сооружении тепловых электростанций единичной мощностью до 3 Гвт (Криворожская ГРЭС-2 и др.), гидроэлектростанций мощностью 4- 6 Гвт (Братская, Красноярская и др.), атомных электростанций мощностью 4 Гвт (Ленинградская) и др.

Развитие Э. предусматривает оптимальное соотношение между мощностью тепловых и гидроэлектрич. станций. В СССР на долю ТЭС приходится св. 80% всей производимой электроэнергии. В европ. р-нах страны ГЭС всё больше используют в качестве манёвренных и резервных источников электроэнергии, позволяющих покрывать пики электрич. нагрузки в течение суток и обеспечивающих устойчивую работу электроэнергетич. х-ва страны. В Сибири и Ср. Азии осуществляется и предусматривается сооружение мощных каскадов ГЭС, важная задача к-рых - комплексное использование водных ресурсов в целях удовлетворения нужд как Э., так и водного транспорта, водоснабжения, ирригации, рыбного х-ва. Особенность электроэнергетики СССР - комбинир. произ-во электроэнергии и тепла на теплоэлектроцентралях. Более '/з общей потребности в тепле удовлетворяется за счёт теплофикации, что позволяет существенно улучшить сан. состояние возд. бассейна городов, получить значит, экономию топлива. Создание материальной базы Э. идёт, с одной стороны, в направлении стр-ва АЭС, ТЭЦ, работающих на органич. топливе, манёвренных ТЭС и ГЭС, а также гидроаккумулирующих установок в Европ. части страны, и, с другой стороны,- по пути расширения стр-ва ТЭС и ГЭС в вост. р-нах, где для произ-ва электроэнергии выгодно использовать дешёвые гидроресурсы и угли Сев. Казахстана и Сибири. Наряду с этим проводятся исследования и пром. эксперименты в области новых методов получения электроэнергии (реакторы на быстрых нейтронах, магнитогидродинамич. генераторы и др.). Развитие принципа централизации электроснабжения логически привело вначале к образованию районных, затем 9 объединённых электроэнергетич. систем и впоследствии к формированию Единой электроэнергетич. системы (ЕЭЭС) Европ. части СССР, а затем всей страны, как важнейшей основы планомерной электрификации. С 1976 ЕЭЭС СССР работает совместно с электроэнергетич. системами стран - членов СЭВ. К сер. 70-х гг. она имела общую установл. мощность (в пределах СССР) более 150 Гвт при общей мощности электростанций СССР ок. 220 Гвт.

Для централизации электроснабжения потребовалось стр-во новых высоковольтных (напряжением 35 кв и выше) линий электропередачи. Их протяжённость возросла со 167 тыс. км в 1960 почти до 600 тыс. км в 1975. Централизация произ-ва электроэнергии в 1976 составила 97% от общего произ-ва. Получили развитие также автономные электрич. системы, как правило,- спец. назначения (напр., космич., судовые и др.). Э. занимает ведущее место в энергетике страны, является материальной основой роста обществ.
производительности труда. Производство электроэнергии к 1977 превысило 1 триллион квт *ч (см. Электрификация).

Постоянное повышение доли электроэнергии в конечном потреблении энергии (с 5-6% в 1960 до 15-18% в 1975) является важной тенденцией развития Э. Так, за 20 лет (нач. 50-х - нач. 70-х гг.) уровень потребления подведённой электроэнергии по всем группам процессов (силовым, высокотемпературным и др.) повысился на 350 млрд. квт*ч, прирост полезного потребления электроэнергии составил 200 млн. Гкал, что обеспечило экономич. эффект в 12-13 млрд. руб. К 1977 в СССР завершена экономически обоснованная электрификация силовых стационарных процессов. Возросло использование электроэнергии в пром-сти на технологич. нужды (в т. ч. особенно в станкостроении, с.-х. машиностроении, электротехнич. и химич. пром-сти и в цветной металлургии), на ж.-д. транспорте (доля перевозок по электрифицир. жел. дорогам составила ок. 50%); на нужды гор. и трубопроводного транспорта, с.-х. произ-ва, быта.

В зарубежных социалистических странах развитие Э. характеризуется увеличением объёмов произ-ва Э. нарастающими темпами (см. табл. 3 в ст. Электрификация). Производство электроэнергии на душу населения в год в 1975 составило от 1,9 тыс. квт * ч (ВНР) до 5 тыс. квт * ч (ГДР).

Электроэнергетич. системы стран - членов СЭВ объединены электрич. связями и образуют объединённую Электроэнергетич. систему "Мир" с общим оперативно-диспетчерским центром управления. Такое объединение даёт определённые преимущества в повышении надёжности и манёвренности электроснабжения, позволяет более эффективно использовать энергетич. ресурсы. В странах СЭВ созданы развитая электротехнич. пром-сть и энергетич. машиностроение, на базе к-рых развивается социалистич. интеграция произ-ва. В 1974 в странах СЭВ выпущено электродвигателей переменного тока (единичной мощностью более 0,25 квт) на общую мощность ок. 25 Гвт. Наряду с этим совершенствуется и расширяется произ-во электрогенераторов, электротехнич. оборудования, средств автоматики и т. п.

В капиталистических и развивающихся странах развитие Э. происходит далеко не одинаково. Так, в основных капиталистич. странах произ-во электроэнергии хотя и растёт, но замедленными темпами; разрыв в уровнях развития Э. осн. капиталистич. и развивающихся стран крайне велик. На долю США, стран Зап. Европы и Японии приходится ок. 2/з мирового произ-ва электроэнергии, а без социалистич. стран их доля повышается примерно до 4/5. В развивающихся же странах, где проживает почти 3Д всего населения земного шара, производится немногим более 15% мирового потребления электроэнергии. В США использование электроэнергии составляет в пром-сти ок. 40% , в коммунально-бытовом секторе-до 40-50% . Это объясняется преобладанием малоэтажной застройки и тёплым климатом. По этим же причинам существенно ограничено централизованное теплоснабжение и увеличен расход электроэнергии на кондиционирование, к-рое обычно сочетается с отоплением. В странах Зап. Европы доля электроэнергии, используемой для нужд коммунально-бытового сектора, достаточно высока - до 30%, что объясняется также сравнительно слабо развитым централизованным теплоснабжением. Характерная особенность Э. капиталистич. стран - начало массового стр-ва АЭС, широкое внедрение высокоманёвренного оборудования (газотурбинных и гидроаккумулирую-щих установок, паротурбинных блоков, работающих на докритич. параметрах пара, и т. п.).

Состояние Э. в различных странах характеризуется расходом электроэнергии на душу населения, к-рый в значит, мере определяется спецификой энергетич. ресурсов страны, электроёмкостью пром-сти, уровнем развития произ-ва. Так, в 1975 наиболее высокий уровень произ-ва электроэнергии на душу населения был в Норвегии - 19,8 тыс. квт *ч, в Канаде, Исландии, США, Швеции - соответственно ок. 12; 10; 9,8; 8,5 тыс. кет -ч. Для стран Зап. Европы (ФРГ, Франция, Италия, Великобритания) и для Японии произ-во электроэнергии на душу населения в год составило от 2,6 до 5 тыс. квт*ч. В ряде развивающихся стран Африки (Сомали, Чад, Судан, Эфиопия) этот показатель не превысил 25 квт * ч; в некоторых странах Юж. Америки (Парагвай, Боливия, Экуадор) он был ниже 200 квт *ч; в Индии и Пакистане - менее 150 квт *ч.

Лит.: Электроэнергетика СССР в 1973, М., 1974; Кириллин В., Энергетика - проблемы и перспективы, "Коммунист", 1975, № 1; Энергетика СССР в 1976-1980 гг., М., 1977; Электрификация СССР. (1917-1967), М., 1967; то же (1967-1977), М., 1977. Л. А. Мелентъев.

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ КАЧЕСТВО, совокупность свойств энергии электрич. тока, определяющих режим работы электроприёмников (электродвигателей, нагреват. установок, осветит, приборов, радиоэлектронных устройств и др.). Показателями Э. к. являются: для сетей однофазного переменного тока - отклонение частоты и напряжения, колебания частоты и напряжения, несинусоидальность формы кривой напряжения; для сетей трёхфазного переменного тока - то же, что и для сетей однофазного тока, а также несимметрия фазных напряжений осн. частоты (фаз-яые напряжения не равны между собой и сдвиг по фазе отличен от 120°); для сетей постоянного тока - отклонение напряжения, колебания напряжения и коэфф. пульсации напряжения (отношение амплитуды переменной составляющей к выпрямленному напряжению). Отклонение частоты - разность между номинальным и фактич. значениями осн. частоты, усреднённая за 10 мин; в нормальном режиме допускается отклонение частоты в пределах ±0,1 гц, иногда разрешается временное отклонение частоты до ± 0,2 гц. Колебания частоты - разность между наибольшим и наименьшим значениями осн. частоты при скорости изменения её не менее 0,2 гц/сек; в норм, условиях колебания частоты не должны превышать 0,2 гц сверх указанных выше допустимых отклонений. Отклонение напряжения - разность между номинальным и фактич. (для данной сети) значениями напряжения, возникающая при сравнительно медленном изменении режима работы, когда скорость изменения напряжения менее 1% в сек. Колебания напряжения - разность между наибольшим и наименьшим действующими значениями напряжения в сети, возникающая при достаточно быстром изменении режима работы, когда скорость изменения не менее 1% в сек. Несинусоидальность формы кривой напряжения (несоответствие форме кривой гармонического колебания) длительно допускается на зажимах электроприёмника при условии, что действующее значение всех высших гармоник не превышает 5% действующего значения напряжения осн. частоты.

Э. к. может меняться в зависимости от времени суток, погодных и климатич. условий, изменения нагрузки энергосистемы, возникновения аварийных режимов в сети и т. д. Снижение Э. к. может привести к заметным изменениям режимов работы электроприёмников и в результате - к уменьшению производительности рабочих механизмов, ухудшению качества продукции, сокращению срока службы электрооборудования, повышению вероятности аварий и т. д. В реальных условиях поддержание показателей Э. к. в заданных пределах наиболее эффективно обеспечивается автоматическим регулированием напряжения и автоматическим регулированием частоты.

Лит.: Электротехнический справочник, 4 изд., т. 2, кн. 1, М., 1972.

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ, термин, широко распространённый в технике и в быту для определения количества энергии, отдаваемой электростанцией в электрич. сеть или получаемой из сети потребителем. Мера Э.- киловатт-час.

ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАФИЯ (от электро..., греч. enkephalos - головной мозг и ...графин), метод исследования деятельности головного мозга животных и человека; основан на суммарной регистрации биоэлектрич. активности отдельных зон, областей, долей мозга. Э. применяется в совр. нейрофизиологии, а также в нейропатологии и психиатрии. Мозг, как и мн. др. ткани и органы, в состоянии деятельности представляет собой источник эдс. Однако электрич. активность мозга мала и выражается в миллионных долях вольта; её можно зарегистрировать лишь при помощи спец. высокочувствительных приборов и усилителей, наз. электроэнцефалографами. Практически Э. осуществляется наложением на поверхность черепа металлич. пластинок (электродов), к-рые соединяют проводами со входом аппарата. На выходе его получается графич. изображение колебаний разности биоэлектрич. потенциалов живого мозга, наз. электроэнцефалограммой (ЭЭГ). ЭЭГ отражает как морфо-логич. особенности сложных мозговых структур, так и динамику их функционирования, т. е. синаптич. процессы, развивающиеся на теле и дендритах нейронов коры головного мозга. ЭЭГ - сложная кривая, состоящая из волн различных частот (периодов) с меняющимися фазовыми отношениями и разными амплитудами. В зависимости от амплитуды п частоты на ЭЭГ различают волны, обозначаемые греч. буквами "альфа", "бета", "дельта" и др. У здорового человека могут различаться ЭЭГ в зависимости от физиол. состояния (сон и бодрствование, восприятие зрительных или слуховых сигналов, разнообразные эмоции и т. п.). ЭЭГ здорового взрослого человека, находящегося в состоянии относит, покоя, обнаруживает два осн. типа ритмов: а-ритм, характеризующийся частотой колебаний в 8-13 гц с амплитудой 25- 55 мкв, и b-ритм, проявляющийся частотой в 14-30 гц с амплитудой 15-20 мкв (рис., а). При различных заболеваниях мозга возникают более или менее грубые нарушения нормальной картины ЭЭГ (рис., б), по к-рым можно определить тяжесть и локализацию поражения, напр, выявить область расположения опухоли или кровоизлияния. Запись ЭЭГ во время операции помогает следить за состоянием больного и строго регулировать глубину яаркоза. Всё большее значение для клиники приобретает регистрация электрич. активности глубоких отделов мозга - злектросубкортикография, к-рая осуществляется как во время нейрохирургия, операций, так и через вживлённые в мозг на длит, срок электроды. Телеэлектроэнцефа-лография позволяет регистрировать .электрич. активность головного мозга на расстоянии. Матем., количеств, приёмы описания записей ЭЭГ, спектральный, корреляционный и др. методы статистич. анализа, составление топографич. карт потенциальных полей мозга уточняют простую визуальную оценку ЭЭГ и дают возможность извлечения из ЭЭГ новой, ранее скрытой для исследователя информации. Точный автоматич. анализ ЭЭГ при помощи ЭВМ открывает новые перспективные возможности перед Э.

Лит.: Кратин Ю. Г., Гусельников В. И..Техника и методики электроэнцефалографии, 2 изд., Л., 1971; Жирмунская Е. А., Биоэлектрическая активность здорового и больного мозга человека, в кн.: Клиническая нейрофизиология. Л., 1972 (Руководство по физиологии); Е г о р о в а И. С., Электроэнцефалография, М., 1973; Клиническая электроэнцефалография, М., 1973; Методы клинической нейрофизиологии, Л., 1977. Е. А. Жирмунская.

ЭЛЕКТРУМ (лат. electrum, от греч. elektron - янтарь, в связи с цветом), минерал, разновидность золота самородного с содержанием серебра св. 25-50%. Примеси Те, Си, Sb, Hg и др. Характерно неравномерное распределение (зональность, структуры распада высокосеребристых твёрдых растворов золота). Кристаллизуется в кубич. системе. Кристаллы редки. Обычно встречается в виде плоских дендритов размером по площади от долей ммг до 10-20 мм2(иногда 30- 50 мм2) или неправильных микроскопич. частиц. Известны самородки массой до 400 г. Цвет в зависимости от содержания серебра от золотисто-жёлтого до светло-жёлтого. Твёрдость по минералогической шкале 2-3, плотность 1500- 1650 кг/м3. Э. сравнительно редок. Встречается в гидротермальных месторождениях, кварцевых и халцедон-кварцевых жилах в ассоциации с карбонатами, адуляром, сульфидами и сульфосолями серебра, свинца, сурьмы, теллуридами и др. минералами. Мельчайшая вкрапленность Э. определяет золотоносность медноколчеданных и полиметаллич. руд. Входит в состав золотых руд.

Лит.: Петровская Н. В., Самородное золото, М., 1973.

ЭЛЕМЕНТ (от лат. elementum - стихия, первонач. вещество), 1) в антич. философии одно из первоначал, то же, что стихия (вода, земля, огонь, воздух). 2) Составная часть к.-л. сложного целого. См. также Элементы химические.

ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ГЕОМЕТРИЯ, часть геометрии, входящая в элементарную математику. Границы Э. г., как и вообще элементарной математики, не являются строго очерченными. Говорят, что Э. г. есть та часть геометрии, к-рая изучается в средней школе; это определение, однако, не только не вскрывает содержания и характера Э. г., но и никак её не исчерпывает, т. к. в Э. г. включается обширный материал, лежащий вне школьных программ (напр., аксиоматика, сферич. геометрия). Можно сказать, что Э. г. есть исторически и, соответственно, логически первая глава геометрии (поскольку из неё развились другие геом. направления); в своих основах она сложилась в Др. Греции, и изложение её основ дают уже "Начала" Евклида (3 в. до н. э.). Такое ист. определение закономерно, но и оно также не уточняет общего содержания и характера Э. г., тем более что развитие Э. г. продолжается и в наст, время. Поэтому определение Э. г. должно быть раскрыто и дополнено.

В Др. Греции исследовали не только многоугольники, окружность, многогранники и др. фигуры, рассматриваемые в школьном курсе, но также конич. сечения (эллипс, гипербола, парабола) и ряд др., более сложных, кривых и фигур (напр., квадратриса). Однако каждый раз кривая (фигура) задавалась конкретным геом. построением, только такие кривые (фигуры) считались геометрическими, т. е. могущими быть предметом геометрии; другие же возможные кривые назывались механическими. Эта точка зрения была отвергнута в 17 в. Р. Декартом при создании им аналитической геометрии и полностью преодолена вместе с развитием анализа, когда предметом математики стали любые (по крайней мере любые аналитические) функции и кривые. В этом исторически ясно обозначенном переходе от конкретно определённых кривых (окружность, эллипс и т. д.) и функций (данная степень х, синус и т. п.) к любым, по крайней мере из обширного класса, кривым и функциям и состоит логич. переход от элементарной математики, в частности от Э. г., к высшей. Э. г. совершенно исключает рассмотрение любых ана-литич. кривых и поверхностей, к-рые составляют уже предмет дифференциальной геометрии, любых выпуклых тел, к-рые служат предметом геометрии выпуклых тел, и т. п. Вместе с тем каждая данная кривая, каждое данное выпуклое тело и т. п., определённые тем или иным построением или конкретным свойством (напр., эллипс, цилиндр и т. д.), могут стать предметом Э. г. Стало быть, Э. г. характеризуется в смысле её предмета тем, что в ней рассматриваются не вообще любые фигуры, но каждый раз те или иные достаточно определённые фигуры.

Точнее, Э. г. исходит из простейших фигур - точка, отрезок, прямая, угол, плоскость, и основного понятия о равенстве отрезков и углов или вообще о совмещении фигур при наложении, чем определяется их равенство. Кроме того, при строгом аксиоматич. построении Э. г. явно выделяются понятия: "точка лежит на прямой" или "на плоскости", "точка лежит между двумя другими". Предмет Э. г. составляют: 1) фигуры, определяемые конечным числом простейших фигур (как, напр., многоугольник определяется конечным числом отрезков, многогранник - конечным числом многоугольников, а стало быть, опять-таки отрезков); 2) фигуры, определённые тем или иным свойством, формулируемым в исходных понятиях (напр., эллипс с фокусами А, В есть геом. место таких точек X, что сумма отрезков ЛХ и ВХ равна данному отрезку); 3) фигуры, определённые построением (как, напр., конус строится проведением прямых из данной точки О во все точки к.-л. данной окружности, не лежащей с О в одной плоскости, а конич. сечение определяется пересечением конуса плоскостью). Фигура, как бы сложна она ни была, заданная подобным образом, может стать предметом исследования в рамках Э. г. Что касается свойств таких фигур, то Э. г. ограничивается изучением свойств, к-рые определяются опять-таки на основе указанных простейших понятий. Свойства эти суть прежде всего взаимное расположение фигур, равенство тех или иных элементов фигуры, длина, площадь, объём. Соответственно, определения длины окружности, площади эллипса, объёма шара и т. п. принадлежат Э. г. Однако общие понятия длины, площади и объёма лежат за пределами Э. г., напр, теорема о том, что среди всех замкнутых кривых данной длины наибольшую площадь ограничивает окружность, хотя и говорит о свойстве окружности, не принадлежит Э. г., т. к. в ней фигурирует понятие длины любой замкнутой кривой и ограничиваемой ею площади. В Э. г. рассматриваются свойства касательной к окружности, можно рассматривать и свойства касательных к эллипсу, гиперболе, параболе, но общее понятиё!касательной лежит за пределами Э. г. Это логич. различие в общности понятий и степени абстракции вполне отвечает ист. развитию, ибо общие понятия длины, площади, объёма, так же как общее понятие касательной к кривой, были постепенно выработаны только вместе с развитием анализа, а указанная теорема о макс, свойстве окружности была строго доказана только в сер. 19 в. Геом. построения и преобразования, изучаемые в Э. г., определяются опять-таки конкретными геом. предписаниями на основе первичных понятий геометрии; таково, напр., преобразование обратных радиусов, или инверсия.

Соответственно предмету Э. г. ограничены и её методы; они заведомо исключают пользование общими понятиями любой фигуры, переменной, функции, исключают ссылки на общие теоремы теории пределов и т. п. Основной метод Э. г.- это вывод теорем путём наглядного рассуждения, основанного либо на исходных посылках - аксиомах, либо на уже известных теоремах Э. г., с применением того или иного вспомогательного построения, не употребляющего общих понятий кривой, тела и др. (например, "продолжим отрезок АВ", "разделим угол А пополам"). Привлекаемые в Э. г. вычислительные средства из алгебры и тригонометрии допускают, по существу, сведение к таким построениям. Понятие предела не исключается из Э. г., поскольку оно фигурирует в теоремах о длине окружности, поверхности шара и др., бесспорно включаемых в Э. г. Однако в каждом таком случае речь идёт о конкретной последовательности, заданной элементарно-геом. построением, и приближение к пределу устанавливается непосредственно, без ссылок на общую теорию пределов. Примером может служить определение длины окружности посредством рассмотрения последовательности вписанных и описанных правильных многоугольников. Подобный приём в принципе возможен для любой данной кривой, но для произвольной кривой вообще ничего подобного сделать нельзя, поскольку "кривая вообще" не задана конкретно. Стало быть, разница между Э. г., вообще элементарной математикой и высшей состоит скорее не в том, что во второй применяется понятие предела, а в первой - нет, а в степени общности этого понятия. Соответственно определению метода Э. г. та или иная теория может принадлежать Э. г. по формулировке, но не по доказательству. Примером может служить теорема Минковского о существовании выпуклого многогранника с данными направлениями и площадями граней (точную формулировку см. в ст. Многогранник). Эта теорема элементарна по формулировке, но известные её доказательства не элементарны, т. к. используют общие теоремы анализа либо даже топологии.

Коротко можно сказать, что Э. г. включает те вопросы геометрии, к-рые в своей постановке и решении не включают общей концепции бесконечного множества, но лишь конструктивно определённые множества (геометрические места). Когда говорят, что евклидова геометрия основана, скажем, на системе аксиом Гильберта или на иной, близкой по характеру системе аксиом, то забывают, что при введении общих понятий кривой, выпуклого тела, длины и др. фактически используют способы образования понятий, вовсе не предусмотренные в аксиомах, а опирающиеся на общую концепцию множества, последовательности и предела, отображения или функций. То, что выводится из аксиом Гильберта без таких добавлений, и составляет элементарную часть евклидовой геометрии. Это разграничение можно уточнить в терминах матем. логики. Вместе с тем, соответственно такому пониманию Э. г., можно говорить об Э. г. я-мерного евклидова пространства, о Э. г. Лобачевского и др. При этом имеются в виду те разделы, теоремы и выводы этих геом. теорий, к-рые характеризуются теми же чертами.

Лит.: Начала Евклида, пер. с греч., кн. 1 - 15, М.- Л., 1948-50; А дам ар Ж., Элементарная геометрия, пер. с франц., ч. 1, 4 изд., М., 1957, ч. 2, 3 изд., М., 1958; Погорелов А. В., Элементарная геометрия, 2 изд., М., 1974; История математики с древнейших времен до начала XIX столетия, т. 1-3, М., 1970-72.

ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ДЛИНА, то же, что фундаментальная длина.

ЭЛЕМЕНТАРНАЯ МАТЕМАТИКА, несколько неопределённое понятие, охватывающее совокупность таких разделов, задач и методов математики, в к-рых не пользуются общими понятиями переменной, функции, предела и т. п. Иначе говоря, Э. м. пользуется теми общими матем. понятиями (абстракциями), к-рые сложились до появления матем. анализа; хотя Э. м. продолжает развиваться и теперь и в ней появляются новые результаты, всё же это происходит в рамках тех же понятий (см. ст. Математика, ра.здел II - История математики до 19 в., пункт 2 - Период элементарной математики).

Э. м. охватывает в основном арифметику и т. н. элементарную теорию чисел, элементарную алгебру, элементарную геометрию, тригонометрию. Коротко Э. м. можно характеризввать как "математику постоянных величин". Это, однако, не совсем точно, так как в Э. м. рассматривают не только постоянные величины, но и геом. фигуры (не обязательно интересуясь их величиной, напр, расположением), и не только постоянные, но и переменные величины, напр, тригонометрич. функции. Здесь речь идёт о некоторых (конкретно определённых) функциях. Точно так же, напр., при определении длины окружности пользуются по существу понятием предела, но не в общем виде, а лишь для конкретно определённой последовательности (периметров вписанных и описанных многоугольников). Общие же понятия функции и предела, так же как и общие понятия кривой, поверхности, фигуры вообще, не заданной к.-л. конкретным построением, заведомо выходят за пределы Э. м. Напр., в теории чисел отличают элементарные доказательства, в к-рых обходятся без методов матем. анализа. Кстати, эта "элементарная теория чисел" вовсе не является элементарной в смысле простоты.

Э. м. в противоположность высшей математике понимают ещё просто как совокупность матем. дисциплин, изучаемых в средней общеобразоват. школе.

ЭЛЕМЕНТАРНАЯ НИТЬ, одиночная нить, не делящаяся в продольном направлении без разрушения. Является составной частью текст, комплексных нитей. К Э. н. относятся хим. нити различного вида, а также шелковина (одна из двух нитей, составляющих коконную нить). См. также Волокна текстильные.

ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ОПЕРАЦИЯ, микрооперация, в вычислительной технике, элементарное машинное действие, не содержащее др. более простых действий, обозначенных в языке ЦВМ. Реализация каждой команды ЦВМ состоит из последоват. выполнения нек-рого количества операции, в т. ч. таких Э. о., как установка регистра в нулевое положение, запись нуля в ячейки памяти, сдвиг влево или вправо на 1 разряд кода в регистре, передача информации между регистрами и др., а также сравнение кодов, логич. сложение н умножение и т. д. Набор Э. о. должен обеспечивать алгоритм выполнения любой системы команд ЦВМ. Э. о. могут объединяться в группы, на основе к-рых организуется микропрограммное управление ЦВМ.

ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ТЕОРИЯ МУЗЫ-КИ, первонач. учебный муз.-теоретич. курс, преподаваемый в муз. школах и уч-щах и включающий нотную грамоту, осн. сведения о важнейших элементах музыки, средствах муз. выразительности (муз. звуки, интервалы, аккорды, лад, метр, ритм, темп, динамика и др.).

Лит.: СпособинИ. В., Элементарная теория музыки, М., 1954.

ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ЯЧЕЙКА кристалла, минимальный объём кристалла, параллельные переносы (трансляции) к-рого в трёх измерениях позволяют построить всю кристаллич. решётку. Выбор Э. я. может быть произведён различными способами.

ЭЛЕМЕНТАРНОЕ ВОЛОКНО, одиночное волокно текстильное, не делящееся в продольном направлении без разрушения и пригодное для изготовления пряжи и текстильных изделий.

ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ДЕЛИТЕЛИ квадратной матрицы А = \\aik\\1n, степени двучленов (Л -Л1)PI, (Л - Л2)р2, . . . , (Л - Лs)рs, к-рые получаются из характеристического уравнения
30-09-2.jpg

следующим образом. Миноры k-то порядка определителя Д(Х) (для k < n) представляют собой многочлены относительно Л. Пусть Dк(Л) (k =1,2,..., п)- наибольший общий делитель всех этих многочленов, Dn(Л) = &(Л). В ряду D0(Л) = 1, D1(Л), D2(Л), . . . , Dn(Л) каждый многочлен делится на предыдущий без остатка. Если разложить соответствующие частные на линейные множители в поле комплексных чисел:
30-09-3.jpg

то степени (Л -Л`)а1, (Л -Л``)a2 , . . . , (Л - Л`)l1, (Л - Л``)l2, . . . и образуют полную систему Э. д. матрицы А (при этом степени с нулевыми показателями не принимаются во внимание). Произведение всех Э. д. равно характеристическому многочлену. Э. д. определяют нормальную (жорданову) форму матрицы А.

ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ РЕАКЦИИ, хим. реакции, к-рые не могут быть представлены более простыми хим. превращениями. Э. р.- составные части сложной реакции. Иногда вместо термина "элементарная реакция" пользуются терминами "элементарная стадия" или просто "стадия" (сложной реакции). В Э. р., как правило, разрывается или образуется не более одной-двух связей между атомами. Напр., в Э. р. Н2 + О = = Н + ОН разрывается одна связь Н-Н и образуется одна связь О-Н.
 

ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ФУНКЦИИ, класс функций, состоящий из многочленов, рациональных функций, показательных функций, логарифмических функций, тригонометрических функций и обратных тригонометрических функций, а также функций, получающихся из перечисленных выше с помощью четырёх арифметических действий и суперпозиций (образование сложной функции), применённых конечное число раз; например,
30-09-4.jpg30-09-5.jpg

и т. д. Класс Э. ф. наиболее изучен и чаще всего встречается в приложениях математики. Од нако многие прикладные вопросы приводят к рассмотрению функций, не являющихся Э. ф. (напр., цилиндрических функций). Производная от Э. ф. также является Э. ф.; неопределённый интеграл от Э. ф. не всегда выражается через Э. ф. При изучении неэлементарных функций представляют их через Э. ф. при помощи бесконечных рядов, произведений, интегралов и т. д.

ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ. Введение.Э. ч. в точном значении этого термина - первичные, далее неразложимые частицы, из к-рых, по предположению, состоит вся материя. В понятии "Э. ч." в совр. физике находит выражение идея о первообразных сущностях, определяющих все известные свойства материального мира, идея, зародившаяся на ранних этапах становления естествознания и всегда игравшая важную роль в его развитии.

Понятие "Э. ч." сформировалось в тесной связи с установлением дискретного характера строения вещества на микроскопич. уровне. Обнаружение на рубеже 19 - 20 вв. мельчайших носителей свойств вещества - молекул и атомов - и установление того факта, что молекулы построены из атомов, впервые позволило описать все известные вещества как комбинации конечного, хотя и большого, числа структурных составляющих - атомов. Выявление в дальнейшем наличия составных слагающих атомов - электронов и ядер, установление сложной природы ядер, оказавшихся построенными всего из двух типов частиц (.протонов и нейтронов'), существенно уменьшило количество дискретных элементов, формирующих свойства вещества, и дало основание предполагать, что цепочка составных частей материи завершается дискретными бесструктурными образованиями - Э. ч. Такое предположение, вообще говоря, является экстраполяцией известных фактов и сколько-нибудь строго обосновано быть не может. Нельзя с уверенностью утверждать, что частицы, элементарные в смысле приведённого определения, существуют. Протоны и нейтроны, напр., длительное время считавшиеся Э. ч., как выяснилось, имеют сложное строение. Не исключена возможность того, что последовательность структурных составляющих материи принципиально бесконечна. Может оказаться также, что утверждение "состоит из..." на какой-то ступени изучения материи окажется лишённым содержания. От данного выше определения "элементарности" в этом случае придётся отказаться. Существование Э. ч.- это своего рода постулат, и проверка его справедливости - одна из важнейших задач физики.

Термин "Э. ч." часто употребляется в совр. физике не в своём точном значении, а менее строго - для наименования большой группы мельчайших частиц материи, подчинённых условию, что они не являются атомами или атомными ядрами (исключение составляет простейшее ядро атома водорода - протон). Как показали исследования, эта группа частиц необычайно обширна. Помимо упоминавшихся протона (р), нейтрона (п) и электрона (е-) к ней относятся: фотон (Y), пи-мезоны (л), мюоны (м), нейтрино трёх типов (электронное ve, мюонное vw и связанное с т. н. тяжёлым лептоном VT), т. н. странные частицы (К-мезоны и гипероны), разнообразные реэонансы, открытые в 1974 - 77 ф-частицы, "очарованные" частицы, ипсилон-частицы (I") и тяжёлые лептоны (т+, т-) - всего более 350 частиц, в основном нестабильных. Число частиц, включаемых в эту группу, продолжает расти и, скорее всего, неограниченно велико; при этом большинство перечисленных частиц не удовлетворяет строгому определению элементарности, поскольку, по совр. представлениям, они являются составными системами (см. ниже). Использование названия "Э. ч." ко всем этим частицам имеет исторические причины и связано с тем периодом исследований (нач. 30-х гг. 20 в.), когда единств, известными представителями данной группы были протон, нейтрон, электрон и частица электромагнитного поля - фотон. Эти четыре частицы тогда естественно было считать элементарными, т. к. они служили основой для построения окружающего нас вещества и взаимодействующего с ним электромагнитного поля, а сложная структура протона и нейтрона не была известна. Открытие новых микроскопич. частиц материи постепенно разрушило эту простую картину. Вновь обнаруженные частицы, однако, во многих отношениях были близки к первым четырём известным частицам. Объединяющее их свойство заключается в том, что все они являются специфич. формами существования материи, не ассоциированной в ядра и атомы (иногда по этой причине их наз. "субъядерными частицами"). Пока количество таких частиц было не очень велико, сохранялось убеждение, что они играют фундаментальную роль в строении материи, и их относили к категории Э. ч. Нарастание числа субъядерных частиц, выявление у мн. из них сложного строения показало, что они, как правило, не обладают свойствами элементарности, но традиц. назв. "Э. ч." за ними сохранилось. В соответствии со сложившейся практикой термин "Э. ч." будет употребляться ниже в качестве общего назв. субъядерных частиц. В тех случаях, когда речь будет идти о частицах, претендующих на роль первичных элементов материи, при необходимости будет использоваться термин "истинно Э. ч.".
Краткие исторические сведения. Открытие Э. ч. явилось закономерным результатом общих успехов в изучении строения вещества, достигнутых физикой в конце 19 в. Оно было подготовлено всесторонними исследованиями оптич. спектров атомов, изучением электрич. явлений в жидкостях и газах, открытием фотоэлектричества, рентгеновских лучей, естественной радиоактивности, свидетельствовавших о существовании сложной структуры материи.

Исторически первой открытой Э. ч. был электрон - носитель отрицательного элементарного электрического заряда в атомах. В 1897 Дж. Дж. Томсон установил, что т. н. катодные лучи образованы потоком мельчайших частиц, к-рые были названы электронами. В 1911 Э. Резерфорд, пропуская альфачастицы от естеств. радиоактивного источника через тонкие фольги различных веществ, выяснил, что положительный заряд в атомах сосредоточен в компактных образованиях - ядрах, а в 1919 обнаружил среди частиц, выбитых из атомных ядер, протоны - частицы с единичным положительным зарядом и массой, в 1840 раз превышающей массу электрона. Другая частица, входящая в состав ядра,- нейтрон - была открыта в 1932 Дж. Чедвиком при исследованиях взаимодействия а-частиц с бериллием. Нейтрон имеет массу, близкую к массе протона, но не обладает электрич. зарядом. Открытием нейтрона завершилось выявление частиц - структурных элементов атомов и их ядер.

Вывод о существовании частицы электромагнитного поля - фотона - берёт своё начало с работы М. Планка (1900). Предположив, что энергия электромагнитного излучения абсолютно чёрного тела квантованна, Планк получил правильную формулу для спектра излучения. Развивая идею Планка, А. Эйнштейн (1905) постулировал, что электромагнитное излучение (свет) в действительности является потоком отдельных квантов (фотонов), и на этой основе объяснил закономерности фотоэффекта. Прямые экспериментальные доказательства существования фотона были даны Р. Милликеном (1912- 1915) и А. Комптоном (1922; см. Комптона эффект).

Открытие нейтрино - частицы, почти не взаимодействующей с веществом, ведёт свсё начало от теоретич. догадки В. Паули (1930), позволившей за счёт предположения о рождении такой частицы устранить трудности с законом сохранения энергии в процессах бета-распада радиоактивных ядер. Экспериментально существование нейтрино было подтверждено лишь в 1953 (Ф. Райнес и К. Коуэн, США).

С 30-х и до начала 50-х гг. изучение Э. ч. было тесно связано с исследованием космических лучей. В 1932 в составе космич. лучей К. Андерсоном был обнаружен позитрон (е*) - частица с массой электрона, но с положительным электрич. зарядом. Позитрон был первой открытой античастицей (см. ниже). Существование е+ непосредственно вытекало из релятивистской теории электрона, развитой П. Дираком (1928-31) незадолго до обнаружения позитрона. В 1936 амер. физики К. Андерсон и С. Неддермейер обнаружили при исследовании космич. лучей мюоны (обоих знаков электрич. заряда) - частицы с массой примерно в 200 масс электрона, а в остальном удивительно близкие по свойствам к е-, е*.

В 1947 также в космич. лучах группой С. Пауэлла были открыты л*- и л--мезоны с массой в 274 электронные массы, играющие важную роль во взаимодействии протонов с нейтронами в ядрах. Существование подобных частиц было предположено X. Юкавой в 1935.

Конец 40-х - начало 50-х гг. ознаменовались открытием большой группы частиц с необычными свойствами, получивших назв. "странных". Первые частицы этой группы - К+-и К--мезоны, Л-, S*-, S--, 3- -гипероны были открыты в космич. лучах, последующие открытия странных частиц были сделаны на ускорителях - установках, создающих интенсивные потоки быстрых протонов и электронов. При столкновении с веществом ускоренные протоны и электроны рождают новые Э. ч., к-рые и становятся предметом изучения.

С нач. 50-х гг. ускорители превратились в осн. инструмент для исследования Э. ч. В 70-х гг. энергии частиц, разогнанных на ускорителях, составили десятки и сотни млрд. электронволът (Гэв). Стремление к увеличению энергий частиц обусловлено тем, что высокие энергии открывают возможность изучения строения материи на тем меньших расстояниях, чем выше энергия сталкивающихся частиц. Ускорители существенно увеличили темп получения новых данных и в короткий срок расширили и обогатили наше знание свойств микромира. Применение ускорителей для изучения странных частиц позволило более детально изучить их свойства, в частности особенности их распада, и вскоре привело к важному открытию: выяснению возможности изменения характеристик нек-рых микропроцессов при операции зеркального отражения (см. Пространственная инверсия) - т. н. нарушению пространств. чётности (1956). Ввод в строй протонных ускорителей с энергиями в миллиарды эв позволил открыть тяжёлые античастицы: антипротон (1955), антинейтрон (1956), антисигма-гипероны (1960). В 1964 был открыт самый тяжёлый гиперон П (с массой ок. двух масс протона). В 1960-х гг. на ускорителях было открыто большое число крайне неустойчивых (по сравнению с др. нестабильными Э. ч.) частиц, получивших назв. "резонансов". Массы большинства резонансов превышают массу протона. Первый из них Ai (1232) был известен с 1953. Оказалось, что резонансы составляют осн. часть Э. ч.

В 1962 было выяснено, что существуют два разных нейтрино: электронное и мюонное. В 1964 в распадах нейтральных К-мезонов было обнаружено несохранение т. н. комбинированной чётности (введённой Ли Цзундао и Ян Чжэнъ-нином и независимо Л. Д. Ландау в 1956; см. Комбинированная инверсия), означающее необходимость пересмотра привычных взглядов на поведение физ, процессов при операции отражения времени (см. Теорема СРТ).

В 1974 были обнаружены массивные (в 3- 4 протонные массы) и в то же время относительно устойчивые ф-частицы, с временем жизни, необычно большим для резонансов. Они оказались тесно связанными с новым семейством Э. ч.- "очарованных", первые представители к-рого (D°, D+, Ас) были открыты в 1976. В 1975 были получены первые введения о существовании тяжёлого аналога электрона и мюона (тяжёлого лептона г). В 1977 были открыты 1*-частицы с массой порядка десятка протонных масс.

Т. о., за годы, прошедшие после открытия электрона, было выявлено огромное число разнообразных микрочастиц материи. Мир Э. ч. оказался достаточно сложно устроенным. Неожиданными во многих отношениях оказались свойства обнаруженных Э. ч. Для их описания, помимо характеристик, заимствованных из классич. физики, таких, как электрич. заряд, масса, момент количества движения, потребовалось ввести много новых спец. характеристик, в частности для описания странных Э. ч. - странность (К. Нишиджима, М. Гелл-Ман, 1953), "очарованных" Э. ч.- "очарование" (амер. физики Дж. Бьёркен, Ш. Глэшоу, 1964); уже названия приведённых характеристик отражают необычность описываемых ими свойств Э. ч.

Изучение внутр. строения материи и свойств Э. ч. с первых своих шагов сопровождалось радикальным пересмотром многих устоявшихся понятий и представлений. Закономерности, управляющие поведением материи в малом, оказались настолько отличными от закономерностей классич. механики и электродинамики, что потребовали для своего описания совершенно новых теоретич. построений. Такими новыми фундаментальными построениями в теории явились частная (специальная) и общая теория относительности (А. Эйнштейн, 1905 и 1916; см. Относительности теория, Тяготение) и квантовая механика (1924 - 27; Н. Бор, Л. де Бройль, В. Гейзенберг, Э. Шрёдингер, М. Борн). Теория относительности и квантовая механика знаменовали собой подлинную революцию в науке о природе и заложили основы для описания явлений микромира. Однако для описания^ процессов, происходящих с Э. ч., квантовой механики оказалось недостаточно. Понадобился след, шаг - квантование классич. нолей (т. н. квантование вторичное) и разработка квантовой теории поля. Важнейшими этапами на пути её развития были: формулировка квантовой электродинамики (П. Дирак, 1929), квантовой теории (3-распада (Э. Ферми, 1934), положившей начало совр. теории слабых взаимодействий, квантовой мезодинамики (Юкава, 1935). Непосредств. предшественницей последней была т. н. (3-теория ядерных сил (И. Е. Тамм, Д. Д. Иванен-ко, 1934; см. Сильные взаимодействия). Этот период завершился созданием последовательного вычислит, аппарата квантовой электродинамики (С. Томонага, Р. Фейнман, Ю. Швингер; 1944-49), осн. на использовании техники перенормировки (см. Квантовая теория поля). Эта техника была обобщена впоследствии применительно к др. вариантам квантовой теории поля.

Квантовая теория поля продолжает развиваться и совершенствоваться и является основой для описания взаимодействий Э. ч. У этой теории имеется ряд существенных успехов, и всё же она ещё очень далека от завершённости и не _может претендовать на роль всеобъемлющей теории Э. ч. Происхождение многих свойств Э. ч. и природа присущих им взаимодействий в значит, мере остаются неясными. Возможно, понадобится ещё не одна перестройка всех представлений и гораздо более глубокое понимание взаимосвязи свойств микрочастиц и геометрич. свойств пространства-времени, прежде чем теория Э. ч. будет построена.

Основные свойства элементарных частиц. Классы взаимодействий. Все Э. ч. являются объектами исключительно малых масс и размеров. У большинства из них массы имеют порядок величины массы протона, равной 1,6-10-24г (заметно меньше лишь масса электрона: 9-10-28 г). Определённые из опыта размеры протона, нейтрона, я-мезона по порядку величины равны 10-13см. Размеры электрона и мюона определить не удалось, известно лишь, что они меньше 10-15 см. Микроскопич. массы и размеры Э. ч. лежат в основе квантовой специфики их поведения. Характерные длины волн, к-рые следует приписать Э. ч. в квантовой теории (П/тс, где П- постоянная Планка, т - масса частицы, с - скорость света) по порядку величин близки к типичным размерам, на к-рых осуществляется их взаимодействие (напр., для л;-мезона h/me ss =1,4-10-13см). Это и приводит к тому, что квантовые закономерности являются определяющими для Э, ч.

Наиболее важное квантовое свойство всех Э. ч. - их способность рождаться и уничтожаться (испускаться и поглощаться) при взаимодействии с др. частицами. В этом отношении они полностью аналогичны фотонам. Э. ч.- это специфич. кванты материи, более точно - кванты соответствующих физ. полей (см. ниже). Все процессы с Э. ч. протекают через последовательность актов их поглощения и испускания. Только на этой основе можно понять, напр., процесс рождения я+-мезона при столкновении двух протонов (р + р-" Р + п + я+) или процесс аннигиляции электрона и позитрона, когда взамен исчезнувших частиц возникают, напр., два V-кванта (е* + е~ -" Y + V). Но и процессы упругого рассеяния частиц, напр. е~ + р = е-+ р, также связаны с поглощением начальных частиц и рождением конечных частиц. Распад нестабильных Э. ч. на более лёгкие частицы, сопровождаемый выделением энергии, отвечает той же закономерности и является процессом, в к-ром продукты распада рождаются в момент самого распада и до этого момента не существуют. В этом отношении распад Э. ч. подобен распаду возбуждённого атома на атом в осн. состоянии и фотон. Примерами распадов Э. ч. могут служить: п = р + е- + ve; л+ = м+ + vм; К+ = л* + л° (знаком "тильда" над символом частицы здесь и в дальнейшем помечены соответствующие античастицы).

Различные процессы с Э. ч. заметно отличаются по интенсивности протекания. В соответствии с этим взаимодействия Э. ч. можно феноменологически разделить на неск. классов: сильные, электромагнитные и слабые взаимодействия. Все Э. ч. обладают, кроме того, гравитационным взаимодействием.

Сильные взаимодействия выделяются как взаимодействия, к-рые порождают процессы, протекающие с наибольшей интенсивностью среди всех остальных процессов. Они приводят и к самой сильной связи Э. ч. Именно сильные взаимодействия обусловливают связь протонов и нейтронов в ядрах атомов и обеспечивают исключительную прочность этих образований, лежащую в основе стабильности вещества в земных условиях.

Электромагнитные взаимодействия характеризуются как взаимодействия, в основе к-рых лежит связь с электромагнитным полем. Процессы, обусловленные ими, менее интенсивны, чем процессы сильных взаимодействий, а порождаемая ими связь Э. ч. заметно слабее. Электромагнитные взаимодействия, в частности, ответственны за связь атомных электронов с ядрами и связь атомов в молекулах.

Слабые взаимодействия, как показывает само название, вызывают очень медленно протекающие процессы с Э. ч. Иллюстрацией их малой интенсивности может служить тот факт, что нейтрино, обладающие только слабыми взаимодействиями, беспрепятственно пронизывают, напр., толщу Земли и Солнца. Слабые взаимодействия обусловливают также медленные распады т. н. квазистабильных Э. ч. Времена жизни этих частиц лежат в диапазоне 10-8 -10-10 сек, тогда как типичные времена для сильных взаимодействий Э. ч. составляют 10-23 - 10-24сек.

Гравитационные взаимодействия, хорошо известные по своим макроскопич. проявлениям, в случае Э. ч. на характерных расстояниях ~10-13 см дают чрезвычайно малые эффекты из-за малости масс Э. ч.

Силу различных классов взаимодействий можно приближённо охарактеризовать безразмерными параметрами, связанными с квадратами констант соответствующих взаимодействий. Для сильных, электромагнитных, слабых и гравитационных взаимодействий протонов при средней энергии процесса ~1 Гэв эти параметры соотносятся как 1 : 10-2 : 10-10 : 10-38, Необходимость указания средней энергии процесса связана с тем, что для слабых взаимодействий безразмерный параметр зависит от энергии. Кроме того, сами интенсивности различных процессов по-разному зависят от энергии. Это приводит к тому, что относит, роль различных взаимодействий, вообще говоря, меняется с ростом энергии взаимодействующих частиц, так что разделение взаимодействий на классы, осн.на сравнении интенсивностей процессов, надёжно осуществляется при не слишком высоких энергиях. Разные классы взаимодействий имеют, однако, и др. специфику, связанную с различными свойствами их симметрии (см. Симметрия в физике), к-рая способствует их разделению и при более высоких энергиях. Сохранится ли такое деление взаимодействий на классы в пределе самых больших энергий, пока остаётся неясным.

В зависимости от участия в тех или иных видах взаимодействий все изученные Э. ч., за исключением фотона, разбиваются на две осн. группы: адроны (от греч. hadros - большой, сильный) и лептоны (от греч. leptos - мелкий, тонкий, лёгкий). Адроны характеризуются прежде всего тем, что они обладают сильными взаимодействиями, наряду с электромагнитными и слабыми, тогда как лептоны участвуют только в электромагнитных и слабых взаимодействиях. (Наличие общих для той и другой группы гравитационных взаимодействий подразумевается.) Массы адронов по порядку величины близки к массе протона (тр); минимальную массу среди ад-ронов имеет я-мезон: тк =l/7 * тр. Массы лептонов, известных до 1975 - 76, были невелики (и 0,1 т$), однако новейшие данные, видимо, указывают на возможность существования тяжёлых лептонов с такими же массами, как у адронов. Первыми исследованными представителями адронов были протон и нейтрон, лептонов - электрон. Фотон, обладающий только электромагнитными взаимодействиями, не может быть отнесён ни к а дренам, ни к лептонам и должен быть выделен в отд. группу. По развиваемым в 70-х гг. представлениям фотон (частица с нулевой массой покоя) входит в одну группу с очень массивными частицами - т. н. промежуточными векторными бозонами, ответственными за слабые взаимодействия и пока на опыте не наблюдавшимися (см. раздел Элементарные частицы и квантовая теория поля).

Характеристики элементарных частиц. Каждая Э. ч., наряду со спецификой присущих ей взаимодействий, описывается набором дискретных значений определённых физ. величин, или своими характеристиками. В ряде случаев эти дискретные значения выражаются через целые или дробные числа и нек-рый общий множитель - единицу измерения; об этих числах говорят как о квантовых числах Э. ч. и задают только их, опуская единицы измерения.

Общими характеристиками всех Э. ч. являются масса (т), время жизни (t), спин (J) и электрич. заряд (О). Пока нет достаточного понимания того, по какому закону распределены массы Э. ч. и существует ли для них какая-то единица измерения.

В зависимости от времени жизни Э. ч. делятся на стабильные, квазистабильные и нестабильные (резонансы). Стабильными, в пределах точности совр. измерений, являются электрон (т > 5 • 1021 лет), протон (t > 2*1030 лет), фотон и нейтрино. К квазистабильным относят частицы, распадающиеся за счёт электромагнитных и слабых взаимодействий. Их времена жизни > 10-20 сек (для свободного нейтрона даже ~ 1000 сек). Резонансами наз. Э. ч., распадающиеся за счёт сильных взаимодействий. Их характерные времена жизни Ю-23 - 10-2 сек. В нек-рых случаях распад тяжёлых резонансов (с массой >= 3 Гэв) за счёт сильных взаимодействий оказывается подавленным и время жизни увеличивается до значений ~ 10-20 сек.

Спин Э. ч. является целым или полуцелым кратным от величины Л. В этих единицах спин я- и К-мезонов равен 0, у протона, нейтрона и электрона J - '/2, У фотона J = 1. Существуют частицы и с более высоким спином. Величина спина Э. ч. определяет поведение ансамбля одинаковых (тождественных) частиц, или их статистику (В. Паули, 1940). Частицы полуцелого спина подчиняются Ферми - Дирака статистике (отсюда назв. фермионы), к-рая требует антисимметрии волновой функции системы относительно перестановки пары частиц (или нечётного числа пар) и, следовательно, "запрещает" двум частицам полуцелого спина находиться в одинаковом состоянии {Паули принцип). Частицы целого спина подчиняются Базе - Эйнштейна статистике (отсюда назв. бозоны), к-рая требует симметрии волновой функции относительно перестановок частиц и допускает нахождение любого числа частиц в одном и том же состоянии. Статистич, свойства Э. ч. оказываются существенными в тех случаях, когда при рождении или распаде образуется неск. одинаковых частиц. Статистика Ферми - Дирака играет также исключительно важную роль в структуре ядер и определяет закономерности заполнения электронами атомных оболочек, лежащие в основе периодич. системы элементов Д. И. Менделеева. Электрич. заряды изученных Э. ч. являются целыми кратными от величины е & = 1,6*10-19 к, наз. элементарным электрическим зарядом. У известных Э. ч. О - О, ±1, ±2.

Помимо указанных величин Э. ч. дополнительно характеризуются ещё рядом квантовых чисел, наз. внутренними. Лептоны несут специфич. лептонный заряд L двух типов: электронный (Le) и мюонный (Lм); Le = +1 для электрона и электронного нейтрино, Lм = + 1 для отрицательного мюона и мюонного нейтрино. Тяжёлый лелтон т и связанное с ним нейтрино, по-видимому, являются носителями нового типа лептонного заряда LI.

Для адронов L = 0, и это ещё одно проявление их отличия от пептонов. В свою очередь, значит, части адронов следует приписать особый барионный заряд В (|В| = 1). Адроны с В - + 1 образуют подгруппу барионов (сюда входят протон, нейтрон, гипероны, барионные резонансы), а адроны с В = 0 - подгруппу мезонов (л- и К-мезоны, бозонные резонансы). Назв. подгрупп адронов происходит от греч. слов barys - тяжёлый и mesos - средний, что на нач. этапе исследований Э. ч. отражало сравнит, величины масс известных тогда барионов и мезонов. Более поздние данные показали, что массы барионов и мезонов сопоставимы. Для лептонов В = 0. Для фотона В = 0 и L = 0. ' Барионы и мезоны подразделяются на уже упоминавшиеся совокупности: обычных (нестранных) частиц (протон, нейтрон, я-мезоны), странных частиц (гипероны, К-мезоны) и очарованных частиц. Этому разделению отвечает наличие у адронов особых квантовых чисел: странности S и очарования (англ, charm) Ch с допустимыми значениями: \S\ = О, 1, 2, 3 и \Ch\ = О, 1, 2, 3. Для обычных частиц S = 0 и |Ch| = 0, для странных частиц |S|<> 0, Сh = 0, для очарованных частиц \Ch\ <> О, a |S| = О, 1, 2. Вместо странности часто используется квантовое число гиперзаряд У = 5+ В, имеющее, по-видимому, более фундаментальное значение.

Уже первые исследования с обычными адронами выявили наличие среди них семейств частиц, близких по массе, с очень сходными свойствами по отношению к сильным взаимодействиям, но с различными значениями электрич. заряда. Протон и нейтрон (нуклоны) были первым примером такого семейства. Позднее аналогичные семейства были обнаружены среди странных и (в 1976) среди очарованных адронов. Общность свойств частиц, входящих в такие семейства, является отражением существования у них одинакового значения спец. квантового числа - изотопического спина I, принимающего, как и обычный спин, целые и полуцелые значения. Сами семейства обычно наз, изотопич. мультиплетами. Число частиц в мультиплете (п) связано с / соотношением: n = 21 + 1. Ча-

Табл. 1. - Основные элементарные частицы и их характеристики
 

Частица

Античастица

Масса, Мэв

J p

I, Y, Ch

Время жизни, сек. ширина, Мэв (*)

Фотон
 

Y

0

1-

-

стабилен

Лептоны
 

 е-

 е+

 0,511003(1)

 1/2

 -

 стабильны

 ve

 ~ve

 0(<3*10-s)

 1/2

 -

 стабильны

 м-

 м+

 105,6595(3)

 1/2

 -

 2,19713(7)*10-6

 vм

 ~vм

 0(<0,4)

 1/2

 -

 стабильны

 т-

 т+

 1900(100)

 1/2

 -

 ?

 vт

 ~vт

 <600

 1/2

 -

 ?

Мезоны (В=0)
 

 л+ 

 л0

 л- 

 139,569(6)1 134,964(7)1

 0-

 

 2,603(2)*10-8   0,83(6)*10-16

 * p+

 p0

 р-

 773(3)

 1-

 

 152(3)

 * В+

 B0

 В-

 1230(10)

 1+

 

 125(10)

 * А+

 А°

 А-

 1310(5)

 2+

 1,0,0

 102(5)

 * р'2+

 р'20

 р'2-

 1600

1-

 

 ~400

 * g+

 g°

 g-

 1690(20)

3-

 

180(30)

 * S+

 S°

 S-

1940

4+

 

54

 

 кпд

 

 548,8(6)

0-

 

 7(1)*10-13

*

 ш

 

 782,7(3)

1-

 

 10,0(4)

*

 кпд'

 

 957,6(3)

0-

 

<1

*

 Ф

 

 1019.7(3)

1+

 

 4,1(2)

*

 f

 

 1270(5)

2+

 

 180(20)

*

 f

 

 1516(3)

2+

 

 40(10)

*

 ш'

 

 1667(10)

3-

 0 0 0

 140(10)

*

 h

 

 2020(25)

4+

 

 180(50)

*

 кпдс

 

 2820 (20)

 О-?

 

?

*

 w

 

 3095(4)

 1-

 

 0,069(15)

*

 w'

 

 3684(5)

 1-

 

 0,228(56)

*

 w"

 

 3772(6)

1-

 

 28(5)

*

 w"'

 

 4414(7)

1-

 

 33(10)

*

 r

 

 9410(10)

1-?

 

 ?

*

 r'

 

 10060(30)

1-?

 

 ?


 

 K+

  K-

 493,71(4)

 

 

 1,237(3)*10-8

 K

 ~ K0

 493, 71(1)

0-

 

 K°S0,893(2)*10-10
 K°L 5,18(4)*10-8

 * K*+ K*°

 * K*- ~K*°

 892,2(5)

1-

 

 50(1)

 * KА*+ KА

 * KА*- ~KА

 1242(10)

1+

 1/2 , 1 , 0 

 127(25)

  * K1*+ К1

 * K1*-1

 1421(3)

2+

 

 100(10)

  * L+

 * L- ~L°


1765(10)

?

 

 140(50)

  *D+

 *D-

 1868,4 (9) 

0-

 

 ?

  D°

 ~ D°

 1863,3(9)

0-

  1/2 , -1/3, 1, 

 ?

 * D*+

  D*-

 2009 (1)

1-

 

 ?

 * D*°

  ~D*°

 2006 (1,5)

1-

 

 ?

Барионы ([В| = 1)
 

 
   P
            n

 
       ~P
                    ~
п

938,280(3)
939,573(3)

 1/2+

 

 стабильны
 918(14)

 * N+11

  ~N+1   ~N°1

 1470

 1/2 +

 

 ~200

 * N+22

 ~ N+2   ~N°2

 1520

 3/2 -

 1/2 , 1 , 0

 ~125

 * N+33

 ~ N+3   ~N°3

 1688

 5/2

 

 ~140

 * N+44

 ~ N+4   ~N°4

 2190

  7/2 -

 

 ~250

 * N+55

 ~ N+5  ~5

 2220

  9/2 +

 

 ~300

 *Л++1 Л+1 Л°1 Л-1

 ~Л++1 ~Л+1 ~Л°1 ~Л-1

 1232

 3/2 +

 3/2 , 1 , 0

 ~110

*Л++2 Л+2 Л°2 Л-2

 ~Л++2 ~Л+2 ~Л°2 ~Л-2

 1650

 1/2-

 

 ~140

*Л++3 Л+3 Л°3 Л-3

 ~Л++3 ~Л+3 ~Л°3 ~Л-3

 1890

  5/2 +

 

 ~250

* Л++4 Л+4 Л°4 Л-4

 ~Л++4 ~Л+4 ~Л°4 ~Л-4

 1950

 7/2 +

 

 ~220

Барионы (|В|=1)
 

    А

 ~А

1115,60(5)

 1/2+

 

 2,58(2)*10-'°

* А1

 ~ А1

1405(5)

 1/2-

 

 40(10)

* А2

 ~А2

1518(2)

 3/2 -

 0, 0, 0

 16(2)

* А3

 ~А3

1820(5)

 5/2 +

 

 85

* А4

 ~А.4

2100

  7/2 -

 

 250

S+

~S+

1189,37 (6) 

 

 

 0,800 (6)*10-10

             S

          ~S

1192,48 (8) 

 1/2+

 

 <1*10-14

                     S-

                  ~S-

1197,35 (6) 

 

 

 1,482 (17)*10-10

*S*+  S*0 S*-

 ~S*+ ~ S*0 ~S*-

1383(1)

 3/2 +

1, 0, 0

 35(2)

* S+11S-1

  ~S+1~1~S-1

1670 (10)

 3/2 -

 

 ~50

* S+22S-2

 ~S+2 ~S°2~S-2

1765 (5)

 5/2

 

 ~120

* S+33S-3

 ~ S+3 ~S°3~S-3

2030

 7/2 +

 

 ~180

 E0

 ~E0

1314,9 (6) 

 

 

 2,96 (12)*10-10

                            E-

                         ~ E-

1321,3 (1) 

 1/2+

 

 1,65 (2)*10-10

 *E*0 E*-

 ~E*0 ~E*-

1531,8(3)

 3/2 +

  1/2, - 1, 0

 9,1(5)

  *E°1E-1

 ~E°1 ~E-1

1820

 ?

 

 ~60

 O-

  ~O-

1672,2 (4) 

  3/2 +

0, -2, 0

 1,3(2)*10-10

 A+C

 ~A+C

 2260 (10)

 1/2 ?

 0, 2/3,

 < 75 ?

  S°C

 ~ S°C

 2450

 1/2 ?

 1, 2/3,

 ?

стицы одного изотопич. мультиплета отличаются друг от друга значением "проекции" изотопич. спина I3, и соответствующие значения О даются выражением:

О = Iз +У 2 /2Сh/3

Важной характеристикой адронов является также внутр. чётность Р, связанная с операцией пространств, инверсии: Р принимает значения ±1.

Для всех Э. ч. с ненулевыми значениями хотя бы одного из зарядов О, L, В, Y (S) и очарования Ch существуют античастицы с теми же значениями массы т, времени жизни т, спина J и для адронов изотопич. спина /, но с противоположными знаками всех зарядов и для барионов с противоположным знаком внутр. чётности Р. Частицы, не имеющие античастиц, наз. абсолютно (истинно) нейтральными. Абсолютно нейтральные адроны обладают спец. квантовым числом - зарядовой чётностью (т. е. чётностью по отношению к операции зарядового сопряжения) С со значениями ±1; примерами таких частиц могут служить фотон и л0.

Квантовые числа Э. ч. разделяются на точные (т. е. такие, к-рые связаны с физ. величинами, сохраняющимися во всех процессах) и неточные (для к-рых соответствующие физ. величины в части процессов не сохраняются). Спин J связан со строгим законом сохранения момента количества движения и потому является точным квантовым числом. Другие точные квантовые числа: О, L, В; по совр. данным, они сохраняются при всех превращениях Э. ч. Стабильность протона есть непосредств. выражение сохранения В (нет, напр., распада р = е+ + Y). Однако большинство квантовых чисел адронов неточные. Изотопич. спин, сохраняясь в сильных взаимодействиях, не сохраняется в электромагнитных и слабых взаимодействиях. Странность и очарование сохраняются в сильных и электромагнитных взаимодействиях, но не сохраняются в слабых взаимодействиях. Слабые взаимодействия изменяют также внутр. и зарядовую чётности. С гораздо большей степенью точности сохраняется комбинированная чётность СР, однако и она нарушается в нек-рых процессах, обусловленных слабыми взаимодействиями. Причины, вызывающие несохранение многих квантовых чисел адронов, неясны и, по-видимому, связаны как с природой этих квантовых чисел, так и с глубинной структурой электромагнитных и слабых взаимодействий. Сохранение или несохранение тех или иных квантовых чисел - одно из существенных проявлений различий классов взаимодействий Э. ч.

В табл. 1 приведены наиболее хорошо изученные Э. ч. из групп лептонов и адронов и их квантовые числа. В спец. группу выделен фотон. Раздельно даны частицы и античастицы (изменение Р у антибарионов не указано). Абсолютно нейтральные частицы помещены посередине первой колонки. Слева значком * помечены резонансы, для к-рых вместо т приведена более удобная величина - ширина резонанса Г = Л/t. Члены одного изотопич. мультиплета расположены в одной строке, иногда с небольшим смещением (в тех случаях, когда даются характеристики каждого члена мультиплета).

Как следует из табл. 1, лептоны представлены сравнительно небольшим числом частиц: электроном, мюоном, r-лептоном и соответствующими им нейтрино. Массы ve и vм очень малы, но равны ли они в точности нулю, предстоит решить будущим экспериментам; информация о массе Vt пока ограничена.

Осн. часть Э. ч. составляют адроны. Увеличение числа Э. ч. в 60-70-х гг. происходило исключительно за счёт расширения данной группы. Адроны в своём большинстве представлены резонансами; наблюдается тенденция к росту спина по мере роста массы резонансов, к-рая хорошо прослеживается на различных группах мезонов и барионов с заданными / и Y и С/г. Следует также отметить, что странные частицы (особенно квазистабильные) несколько тяжелее обычных (нестранных) частиц, а очарованные частицы тяжелее странных.

Классификация элементарных частиц.

Унитарная симметрия. Классификация лептонов пока не представляет проблем, большое же число адронов, известных уже в нач. 50-х гг., явилось основанием для поиска закономерностей в распределении масс и квантовых чисел барионов и мезонов, которые могли бы составить основу их классификации. Выделение изотопических мультиплетов адронов было первым шагом на этом пути. С математической точки зрения группировка адронов в изотопич. мультиплеты отражает наличие у них симметрии, связанной с группой вращения (см. Группа), более формально, с группой SU(2) - группой унитарных преобразований в комплексном двумерном пространстве. Предполагается, что эти преобразования действуют в нек-ром специфич. внутр. пространстве - "изотопич. пространстве", отличном от обычного. Существование нзотопич. пространства проявляется только в наблюдаемых свойствах симметрии. На математич. языке изотопич. мультиплеты суть неприводимые представления группы симметрии SU(2).

Концепция симметрии как фактора, определяющего существование различных групп и семейств Э. ч., в совр. теории является доминирующей при классификации адронов и др. Э. ч. Предполагается, что внутр. квантовые числа Э. ч., позволяющие выделять те или иные группы частиц, связаны со спец. типами симметрии, возникающими за счёт свободы преобразований в особых "внутр." пространствах. Отсюда и происходит назв. "внутренние квантовые числа".

Внимательное рассмотрение показывает, что странные и обычные адроны в совокупности образуют более широкие объединения частиц с близкими свойствами, чем изотопич. мультиплегы. Они наз. супермультиплетами. Число частиц, входящих в наблюдаемые супермультиплеты, равно 8 и 10. С точки зрения симметрии возникновение супермультиплетов истолковывается как проявление существования у адронов группы симметрии более широкой, чем группа SU(2), а именно: SU(3) - группы унитарных преобразований в трёхмерном комплексном пространстве (М. Гелл-Ман и независимо Ю. Нееман, 1961). Соответствующая симметрия получила назв. унитарной симметрии. Группа SU(3) имеет, в частности, неприводимые представления с числом компонент 8 и 10, отвечающие наблюдаемым супермультиплетам: октету и декуплету. Примерами могут служить следующие группы частиц с одинаковыми значениями Jp:
30-09-6.jpg

Общими для всех частиц в супермультпплете являются значения двух величин, к-рые по математич. природе близки к изотопич. спину и поэтому часто наз. унитарным спином. Для октета значения связанных с этими величинами квантовых чисел равны (1, 1), для декуплета - (3, 0).

Унитарная симметрия менее точная, чем изотопич. симметрия. В соответствии с этим различие в массах частиц, входящих в октеты и декуплеты, довольно значительно. По этой же причине разбиение адронов на супермультиплеты сравнительно просто осуществляется для Э. ч. не очень высоких масс. При больших массах, когда имеется много различных частиц с близкими массами, это разбиение осуществляется менее надёжно. Однако в свойствах Э. ч. имеется много разнообразных проявлений унитарной симметрии.

Включение в систематику Э. ч. очарованных адронов позволяет говорить о сверхсупермультиплетах и о существовании ещё более широкой симметрии, связанной с унитарной группой SU(4). Примеры до конца заполненных сверхсупермультиплетов пока отсутствуют. SU(4)-симметрия нарушена ещё сильнее, чем SU(3) -симметрия, и её проявления выражены слабее.

Обнаружение у адронов свойств симметрии, связанных с унитарными группами, и закономерностей разбиения на мультиплеты, отвечающих строго определённым представлениям указанных групп, явилось основой для вывода о существовании у адронов особых структурных элементов - кварков.

Кварковая модель адронов. Развитие работ по классификации адронов с первых своих шагов сопровождалось попытками выделить среди них частицы более фундаментальные, чем остальные, которые могли бы стать основой для построения всех адронов. Начало этой линии исследования было положено Э. Ферми и Ян Чжэнь-нином (1949), которые предположили, что такими фундаментальными частицами являются нуклон (N) и антинуклон (N),_a я-мезоны есть их связанные состояния (NN). При дальнейшем развитии этой идеи в число фундаментальных частиц были включены также странные барионы (М. А. Марков, 1955; япон. физик С. Саката, 1956; Л. Б. Окунь, 1957). Модели, построенные на этой основе, хорошо описывали мезонные мультиплеты, но не давали правила ного описания мультиплетов барионов. Важнейший элемент данных моделей - использование для "построения" адронов небольшого числа фермионов - органически вошёл в модель, к-рая наиболее успешно решает задачу описания всех адронов,- кварковую модель (австр. физик Г. Цвейг и независимо М. Гелл-Ман, 1964).

В первоначальном варианте в основу модели было положено предположение, что все известные адроны построены из трёх типов частиц спина 1/2, названных р-, п-, л -кварками, не принадлежащих к числу наблюдавшихся адронов и обладающих весьма необычными свойствами. Назв. "кварки" заимствовано из романа Дж. Джойса (см. Кварки). Совр. вариант модели предполагает существование как минимум четырёх типов кварков. Четвёртый кварк необходим для описания очарованных адронов.

Идея кварков подсказана унитарной симметрией. Математич. структура унитарных групп открывает возможность описания всех представлений группы SU(n) (и, следовательно, всех мультиплетов адронов) на основе самого простого представления группы, содержащего п компонент. В случае группы SU(3) таких компонент три. Необходимо только допустить наличие частиц, связанных с этим простейшим представлением. Эти частицы и есть кварки. Кварковый состав мезонов и барионов был выведен из того факта, что супермультиплеты мезонов содержат, как правило, 8 частиц, а барионов - 8 и 10 частиц. Эта закономерность легко воспроизводится, если предположить, что мезоны составлены из кварка ? и антикварка ц - символически: М = (qq), а барионы из трех кварков - символически: В = (qqq). В силу свойств группы SU(3) 9 мезонов разбиваются на супермультиплеты из 1 и 8 частиц, а 27 барионов - на супермультиплеты, содержащие 1, 10 и дважды по 8 частиц, что и объясняет наблюдаемую выделенность октетов и деку плетов.

Добавление к схеме четвёртого кварка (и, если окажется необходимым, новых дополнит, кварков) осуществляется при сохранении осн. предположения кварковой модели о строении адронов:

М = (qq), В = (qqq).

Все экспериментальные данные хорошо соответствуют приведённому кварковому составу адронов. Имеются, видимо, лишь небольшие отклонения от этой структуры, которые не влияют существенным образом на свойства адронов.

Указанная структура адронов и математич. свойства кварков, как объектов, связанных с определённым (простейшим) представлением группы SU(4), приводят к след, квантовым числам кварков (табл. 2). Обращают внимание необычные - дробные - значения электрич. заряда О, а также В, S и Y, не встречающиеся ни у одной из наблюдавшихся Э. ч. С индексом а у каждого типа кварка qi (i = 1, 2, 3, 4) связана особая характеристика кварков - "цвет", к-рой нет у изученных адронов. Индекс а принимает значения 1, 2, 3, т. е. каждый тип кварка qi представлен тремя разновидностями q1a(Н. Н. Боголюбов с сотрудниками, 1965; амер. физики И. Намбу и М. Хан, 1965; япон. физик И. Миямото, 1965). Квантовые числа каждого типа кварка не меняются при изменении "цвета" и поэтому табл. 2 относится к кваркам любого "цвета".

Необходимость введения "цвета" вытекает из требования антисимметрии волновой функции системы кварков, образующих барионы. Кварки, как частицы со спином Vi. должны подчиняться статистике Ферми - Дирака.

Табл. 2. - Характеристики кварков
 

Кварк

Символ

J

/

/3

S

В

Y

Сh

0

 q1a

рa

1/2

 1/2

 + 1/2

0

1/3

1/3

0

2/3

 q2a

na

1/2

 1/2

 - 1/2

0

1/3

1/3

0

 - 1/3

 q3a

ла

1/2

 0

0

-1

1/3

-2/3

0

 - 1/3

 q4a

сa

1/2

 0

0

- 1/3

1/3

0

1

2/3

Между тем имеются барионы, составленные из трёх одинаковых кварков, с одинаковой ориентацией спинов: Д++(Р tP tP t), Q+(X tX tX t), к-рые явно симметричны относительно перестановок кварков, если последние не обладают дополнит, степенью свободы. Такой дополнит, степенью свободы и является "цвет". С учётом "цвета" требуемая антисимметрия легко восстанавливается. Уточнённые формулы структурного состава мезонов и барионов выглядят при этом следующим образом:
30-09-7.jpg

где Eaby - полностью антисимметричный тензор
30-09-8.jpg

- нормировочные множители). Важно отметить, что ни мезоны, ни барионы не несут цветовых индексов (лишены цвета) и являются, как иногда говорят, "белыми" частицами.

В табл. 2 не приведены массы кварков. Это связано с тем, что кварки пока выступают лишь как составные части адронов,- в свободном состоянии они не наблюдались, поэтому прямых данных о массах кварков нет. На основании величин масс различных связанных состояний кварков (обычные, странные, очарованные адроны) можно только заключить, что тр ~ тп < m < тс.

Всё многообразие адронов возникает за счёт различных сочетаний р-, п-. Х- и с-кварков, образующих связанные состояния. Обычным адронам соответствуют связанные состояния, построенные только из р- и п-кварков [для мезонов с возможным участием комбинаций (ЛЛ) и (сс]. Наличие в связанном состоянии наряду с р- и n-кварками одного Х- или с-кварка означает, что соответствующий адрон странный (S = -1) или очарованный (Ch = = + 1). В состав бариона может входить два и три X -кварка (соответственно с-кварка), т. е. возможны дважды и трижды странные (очарованные) барионы. Допустимы также сочетания различного числа Х- и с-кварков (особенно в барионах), к-рые соответствуют "гибридным" формам адронов ("странно-очарованным"). Очевидно, что чем больше Л -или с-кварков содержит адрон, тем он тяжелее. Если сравнивать основные (не возбуждённые) состояния адронов, именно такая картина и наблюдается (см. табл. 1, а также табл. 3 и 5).

Поскольку спин кварков равен 1/2, приведённая выше кварковая структура адронов имеет своим следствием целочисл. спин у мезонов и полуцелый - у барионов, в полном соответствии с экспериментом. При этом в состояниях, отвечающих орбитальному моменту / = 0, в частности в осн. состояниях, значения спина мезонов должны равняться О или 1 (для антипараллельной п и параллельной t t ориентации спинов кварков), а спина барионов - 1/2 или 3/2 (для спиновых конфигураций i t t и r t t). С учётом того, что внутренняя чётность системы кварк-антикварк отрицательна, значения Jр для мезонов при I = 0 равны 0- и 1-, для барионов - 1/2+ и 3/2+. Именно эти значения J наблюдаются у адронов, имеющих наименьшую массу при заданных значениях / и Y (см. табл. 1).

Поскольку индексы 1, k, l в структурных формулах пробегают значения 1, 2, 3, 4, число мезонов Мik с заданным спином должно быть равно 16. Для барионов Bikl максимально возможное число состояний при заданном спине (64) не реализуется, т. к. в силу принципа Паули при данном полном спине разрешены только такие трёхкварковые состояния, к-рые обладают вполне определённой симметрией относительно перестановок индексов "i, k, l, а именно: полностью симметричные для спина 3/2 и смешанной симметрии для спина 1/2. Это условие при I = 0 отбирает 20 барионных состояний для спина 3/2 и 20 - для спина 1/2.

Более подробное рассмотрение показывает, что значение кваркового состава _ и свойств симметрии кварковой системы даёт возможность определить все осн. квантовые числа адрона (J, Р, В, О, I, Y, Ch), за исключением массы; определение массы требует знания динамики взаимодействия кварков и массы кварков, к-рое пока отсутствует.

Табл. 3. - Кварковый состав мезонов с Jp = 0-
 

Частица

Состав

Частица

Состав

л+

рn

кпд'

1/(kor 3)*(pp+nn+ЛЛ)

л0

1/(kor 2)* (рр - nn) 

кпд с

сс

л-

pn

F +

сЛ

кпд

+1/(kor 6)*(pp)

F_-

сЛ

 

+ пп - 2ЛЛ)

 

 

К+

рЛ

D0

рс

К0

пЛ

D-

п с

К-

рЛ

D0

рс

К°

пЛ

D +

nc

Табл. 4. - Кварковый со езонов с Jf = 1-
 

 

Р+

рп

Ф

ЛЛ

 

Р0

-- (рр - пп) kor 2

Ф

cc

 

P-

рп

F* +

 

ш

-- (рр + пп) kor 2

F*-

 

К* +

рЛ

D*°

pc

 

К*°

пЛ

D*-

nc

 

к*-

рЛ

D*°

pc

 

к*°

пЛ

D* +

nc

В качестве иллюстрации в табл. 3 и 4, 5 и 6 приведён вытекающий из описанных представлений кварковый состав мезонов 0~ и 1- и барионов '/2+ и 3/2+ и его соответствие известным частицам (символы наблюдавшихся частиц подчёркнуты). Всюду в табл. предполагается необходимое суммирование по цветам кварков. Как следует из таблиц, все обычные и странные адроны, к-рые должны существовать при заданной кварковой структуре, наблюдались экспериментально. Пока нет полных данных для адронов с Ch <> О, однако изученные частицы полностью соответствуют указанной картине.

Правильно передавая специфику адронов с наименьшими массами и спинами при заданных значениях Y и Ch, кварковая модель естеств. образом объясняет также общее большое число адронов и преобладание среди них резонансов. Многочисленность адронов - отражение их сложного строения и возможности существования различных возбуждённых состояний кварковых систем. Не исключено, что число таких возбуждённых состоянии неограниченно велико. Все возбуждённые состояния кварковых систем неустойчивы относительно быстрых переходов за счёт сильных взаимодействий в нижележащие состояния. Они и образуют осн. часть резонансов. Небольшую долю резонансов составляют также кварковые системы с параллельной ориентацией спинов (за исключением Q- ). Кварковые конфигурации с антипараллельной ориентацией спинов, относящиеся к осн. состояниям, образуют квазистабильные адроны и стабильный протон.

Возбуждения кварковых систем происходят как за счёт изменения вращательного движения кварков (орбитальные возбуждения), так и за счёт изменения их пространств, расположения (радиальные возбуждения). В первом случае рост массы системы сопровождается изменением суммарного спина J и чётности Р системы, во втором случае увеличение массы происходит без изменения Jp. Напр., мезоны с Jp = 2+ являются первым орбитальным возбуждением (/ = 1) мезонов с Jp = 1-. Соответствие 2+ мезонов и 1 мезонов одинаковых кварковых структур хорошо прослеживается на примере многих пар частиц:
30-09-9.jpg

Мезоны р' и w' - примеры радиальных возбуждений р- и w-мезонов соответственно (см. табл. 1).

Орбитальные и радиальные возбуждения порождают последовательности резонансов, отвечающие одной и той же исходной кварковой структуре. Отсутствие надёжных сведений о взаимодействии кварков не_позволяет пока производить количеств, расчёты спектров возбуждений и делать к.-л. заключения о возможном числе таких возбуждённых состояний.

При формулировке кварковой модели кварки рассматривались как гипотетич. структурные элементы, открывающие возможность очень удобного описания адронов. В дальнейшем были проведены эксперименты, которые позволяют говорить о кварках как о реальных материальных образованиях внутри адронов. Первыми были эксперименты по рассеянию электронов нуклонами на очень большие углы. Эти эксперименты (1968), напоминающие классич. опыты Резерфорда по рассеянию а-частиц на атомах, выявили наличие внутри нуклона точечных заряженных образований. Сравнение данных этих экспериментов с аналогичными данными по рассеянию нейтрино на нуклонах (1973 - 75) позволило сделать заключение о ср. величине квадрата электрич. заряда этих точечных образований. Результат оказался удивительно близким к величине 1/2[(2/з е)2 + 1/3 е)2]. Изучение процесса рождения адронов при аннигиляции электрона и позитрона, к-рый предположительно идёт через последовательность процессов: е++ е- = a + Q адроны, указало на наличие двух групп адронов, генетически связанных с каждым из образующихся кварков, и позволило определить спин кварков. Он оказался равным 1/2. Общее число рождённых в этом процессе адронов свидетельствует также о том, что в промежуточном состоянии возникают кварки трёх разновидностей, т. е. кварки трёхцветны.

Табл. 5. -Кварковый состав барионов с Jp = 1/2+
 

Частица Р_

Состав ррп

Частица

sum 0

Состав ппс

п

рпп

Xc+

[рп]с

X0

1рп]Л

sum+Лce

(рЛ)с

sum+

ррЛ

sum0Лce

(пЛ)с

?-

{рп}Х ппХ

п + "Хсо

0

Зхс„

[рХ]с [пХ]с

Н"

рХХ

":

ХХс

EZ

пХХ

s++

"" ее

рсс

ррс

з +

пес

Б+

{рп} с

Scc

Хсс

Примечание. Индекс а и [ ] - означают антисимметризацию, индекс s и { } - симметризацию.

Табл. 6. - Кварковый состав барионов с Jp =3/2
 

Частица

&+ +

Частица

лГ

&+c

Состав

{ррс} {рпс}

&+

&0

&0c

{ппс}

&-

sum*+

(рЛс)

sum *+

sum*0

{пЛс}

sum*°

sum *0c

(ЛЛс)

sum*-

&++cc

{рсс}

sum*0

&+cc

{псс}

sum*

sum *+cc

{Лсс}

Q-

Q++

{ссс}

Т. о., квантовые числа кварков, введённые на основании теоретич. соображений, получили подтверждение в ряде экспериментов. Кварки постепенно приобретают статус новых Э. ч. Если дальнейшие исследования подтвердят это заключение, то кварки являются серьёзными претендентами на роль истинно Э. ч. для адронной формы материи. До длин ~10-15см кварки выступают как точечные бесструктурные образования. Число известных видов кварков невелико. В дальнейшем оно может, конечно, измениться: нельзя поручиться за то, что при более высоких энергиях не будут обнаружены адроны с новыми квантовыми числами, обязанные своим существованием новым типам кварков. Обнаружение Г -мезонов подтверждает эту точку зрения. Но вполне возможно, что увеличение числа кварков будет небольшим, что общие принципы накладывают ограничения на полное число кварков, хотя эти ограничения пока неизвестны. Бесструктурность кварков также, возможно, отражает лишь достигнутый уровень исследования этих материальных образований. Однако ряд специфич. особенностей кварков даёт нек-рые основания предполагать, что кварки являются частицами, замыкающими цепь структурных составляющих материи.

От всех других Э. ч. кварки отличаются тем, что в свободном состоянии они пока не наблюдались, хотя имеются свидетельства их существования в связанном состоят":. Одной из причин ненаблюдения кварков может быть их очень большая масса, что препятствует их рождению при энергиях совр. ускорителей. Не исключено, однако, что кварки принципиально, в силу специфики их взаимодействия, не могут находиться в свободном состоянии. Существуют доводы теоретич. и эксперимент, характера в пользу того, что силы, действующие между кварками, не ослабляются с расстоянием. Это означает, что для отделения кварков друг от друга требуется бесконечно большая энергия, или, иначе, возникновение кварков в свободном состоянии невозможно. Невозможность выделить кварки в свободном состоянии делает их совершенно новым типом структурных единиц вещества. Неясно, напр., можно ли ставить вопрос о составных частях кварков, если сами кварки нельзя наблюдать в свободном состоянии. Возможно, что в этих условиях части кварков физически вообще не проявляются и поэтому кварки выступают как последняя ступень дробления адронной материи.

Элементарные частицы и квантовая теория поля. Для описания свойств и взаимодействий Э. ч. в современной теории существенное значение имеет понятие физ. поля, к-рое ставится в соответствие каждой частице. Поле есть специфическая форма материи; оно описывается функцией, задаваемой во всех точках (x) пространства-времени и обладающей определёнными трансформац. свойствами по отношению к преобразованиям группы Лоренца (скаляр, спинор, вектор и т. д.) и групп "внутр." симметрии (изотопич. скаляр, изотопич. спинор и т. д.). Электромагнитное поле, обладающее свойствами четырёхмерного вектора Ам(x) (ц = 1, 2, 3, 4),- исторически первый пример физ. поля. Поля, сопоставляемые с Э. ч., имеют квантовую природу, т. е. их энергия и импульс слагаются из множества отд. порций - квантов, причём энергия Ек и импульс pк, кванта связаны соотношением спец. теории относительности: Ек2 = pk2c2+ m2с4. Каждый такой квант и есть Э. ч. с заданной энергией Ек, импульсом pk и массой т. Квантами электромагнитного поля являются фотоны, кванты др. полей соответствуют всем остальным известным Э. ч. Поле, т. о., есть физич. отражение существования бесконечной совокупности частиц - квантов. Спец. математич. аппарат квантовой теории поля позволяет описать рождение и уничтожение частицы в каждой точке х.

Трансформац. свойства поля определяют все квантовые числа Э. ч. Трансформационные свойства по отношению к преобразованиям пространства-времени (группе Лоренца) задают спин частиц. Так, скаляру соответствует спин 0, спинору - спин 1/2, вектору - спин 1 и т. д. Существование таких квантовых чисел, как L, В, I, У, Ch и для кварков и глюонов "цвет", следует из трансформац. свойств полей по отношению к преобразованиям "внутр. пространств" ("зарядового пространства", "изотопического пространства", "унитарного пространства" и т. д.). Существование "цвета" у кварков, в частности, связывается с особым "цветным" унитарным пространством. Введение "внутр. пространств" в аппарате теории - пока чисто формальный приём, к-рый, однако, может служить указанием на то, что размерность физ. пространства-времени, отражающаяся в свойствах Э. ч., реально больше четырёх - размерности пространства-времени, характерной для всех макроскопич. физ. процессов. Масса Э. ч. не связана непосредственно с трансформац. свойствами полей; это дополнит, их характеристика.

Для описания процессов, происходящих с Э. ч., необходимо знать, как различные физ. поля связаны друг с другом, т. е. знать динамику полей. В совр. аппарате квантовой теории поля сведения о динамике полей заключены в особой величине, выражающейся через поля - лагранжиане (точнее, плотности лагранжиана) L. Знание L позволяет в принципе рассчитывать вероятности переходов от одной совокупности частиц к другой под влиянием различных взаимодействий. Эти вероятности даются т. н. матрицей рассеяния (В. Гейзенберг, 1943), выражающейся через L. Лагранжиан L состоит из лагранжиана LO, описывающего поведение свободных полей, и лагранжиана взаимодействия LB3, построенного из полей разных частиц и отражающего возможность их взаимопревращений. Знание LB3 является определяющим для описания процессов с Э. ч.

Вид Lo однозначно определяется трансформац. свойствами полей относит, группы Лоренца и требованием инвариантности относительно этой группы (релятивистская инвариантность). В течение длит, времени не были, однако, известны критерии для нахождения LK, (за исключением электромагнитных взаимодействий), а сведения о взаимодействиях Э. ч., полученные из эксперимента, в большинстве случаев не позволяли осуществить надёжный выбор между различными возможностями. В этих условиях широкое распространение получил феноменологич. подход к описанию взаимодействий, осн. либо на выборе простейших форм L,3, ведущих к наблюдаемым процессам, либо на прямом изучении характерных свойств элементов матрицы рассеяния. На этом пути был достигнут значит, успех в описании процессов с Э. ч. для различных выделенных областей энергий. Однако многие параметры теории заимствовались из эксперимента, а сам подход не мог претендовать на универсальность.

В период 50-70-х гг. был достигнут значит, прогресс в понимании структуры LB3, к-рый позволил существенно уточнить его форму для сильных и слабых взаимодействий. Решающую роль в этом продвижении сыграло выяснение тесной связи между свойствами симметрии взаимодействий Э. ч. и формой Lвз.

Симметрия взаимодействий Э. ч. находит своё отражение в существовании законов сохранения определённых физ. величин и, следовательно, в сохранении связанных с ними квантовых чисел Э. ч. (см. Сохранения законы). Точная симметрия, имеющая место для всех классов взаимодействий, отвечает наличию у Э. ч. точных квантовых чисел; приближённая симметрия, характерная лишь для нек-рых классов взаимодействий (сильных, электромагнитных), приводит к неточным квантовым числам. Отмечавшееся выше различие классов взаимодействий в отношении сохранения квантовых чисел Э. ч. отражает различия в свойствах их симметрии.

Известная форма Lмэл. м для электромагнитных взаимодействий есть следствие существования очевидной симметрии лагранжиана L относительно умножения комплексных полей ф заряженных частиц, входящих в него в комбинациях типа ф*ф (здесь * означает комплексное сопряжение), на множитель е'а, где а - произвольное действит. число. Эта симметрия, с одной стороны, порождает закон сохранения электрич. заряда, с другой стороны, если требовать выполнения симметрии при условии, что а произвольно зависит от точки х пространства-времени, однозначно приводит к лагранжиану взаимодействия:
30-09-10.jpg

где jэл.м. - четырёхмерный электромагнитный ток (см. Электромагнитные взаимодействия). Как выяснилось, этот результат имеет общее значение. Во всех случаях, когда взаимодействия проявляют "внутр." симметрию, т. е. лагранжиан инвариантен относительно преобразований "внутр. пространства", а у Э. ч. возникают соответствующие квантовые числа, следует требовать, чтобы инвариантность имела место при любой зависимости параметров преобразования от точки х (т. н. локальная калибровочная инвариантность; Ян Чжэнь-нин, амер. физик Р. Миллс, 1954). Физически это требование связано с тем, что взаимодействие не может мгновенно передаваться от точки к точке. Указанное условие удовлетворяется, когда среди полей, входящих в лагранжиан, присутствуют векторные поля (аналоги Aм(x)), изменяющиеся при пре-

образованиях "внутренней" симметрии и взаимодействующие с полями частиц вполне определённым образом, а именно:
30-09-11.jpg

где j (х) - токи, составленные из полей частиц, V (х) - векторные поля, наз. часто калибровочными полями. Т. о., требование локальности "внутр." симметрии фиксирует форму LB3и выделяет векторные поля как универсальные переносчики взаимодействий. Свойства векторных полей и их число "п" определяются свойствами группы "внутр." симметрии. Если симметрия точная, Р то масса кванта поля V равна 0. Для приближённой симметрии масса кванта векторного поля отлична от нуля. Вид тока j определяется полями частиц с ненулевыми квантовыми числами, связанными с группой "внутр." симметрии.

На основании изложенных принципов оказалось возможным подойти к вопросу о взаимодействии кварков в нуклоне. Эксперименты по рассеянию нейтрино и антинейтрино на нуклоне показали, что импульс нуклона лишь частично (примерно на 50%) переносится кварками, а остальная его часть переносится др. видом материи, к-рая не взаимодействует с нейтрино. Предположительно эта часть материи состоит из частиц, к-рыми обмениваются кварки и за счёт к-рых они удерживаются в нуклоне. Эти частицы получили назв. "глюонов" (от англ, glue - клей). С изложенной выше точки зрения на взаимодействия эти частицы естественно считать векторными. В совр. теории их существование связывается с симметрией, обусловливающей появление "цвета" у кварков. Если эта симметрия точная (цветная SU(3)-симметрия), то глюоны - безмассовые частицы и их число равно восьми (амер. физик И. Намбу, 1966). Взаимодействие кварков с глюонами даётся Lвз со структурой (2), где ток j составлен из полей кварков. Имеется
основание предполагать, что взаимодействие кварков, обусловленное обменом безмассовыми глюонами, приводит к силам между кварками, не убывающим с расстоянием, но строго это не доказано.

Принципиально знание взаимодействия между кварками могло бы явиться основой для описания взаимодействия всех адронов между собой, т. е. всех сильных взаимодействий. Это направление в физике адронов быстро развивается.

Использование принципа определяющей роли симметрии (в т. ч. приближённой) в формировании структуры взаимодействия позволило также продвинуться в понимании природы лагранжиана слабых взаимодействий. Одновременно была вскрыта глубокая внутр. связь слабых и электромагнитных взаимодействий. В указанном подходе наличие пар лептонов с одинаковым лептонным зарядом: е-, Ve и м-, Vм, но различными массами и электрич. зарядами расценивается не как случайное, а как отражающее существование нарушенной симметрии типа изотопической (группа SU(2)). Применение принципа локальности к этой "внутр. " симметрии приводит к характерному лагранжиану (2), в к-ром одновременно возникают члены, ответственные за электромагнитное и слабое взаимодействия (амер. физик С. Вайнберг, 1967; А. Солам, 1968):
30-09-12.jpg

Здесь jмсл.з., jмсл.н. - заряженный и нейтральный токи слабых взаимодействий, построенные из полей лептонов, W+м, Wм- и Zм0 - поля массивных (из-за нарушенности симметрии) векторных частиц, к-рые в этой схеме являются переносчиками слабых взаимодействий (т. н. промежуточные бозоны), Ам - поле фотона. Идея существования заряженного промежуточного бозона была выдвинута давно (X. Юкава, 1935). Важно, однако, что в данной модели единой теории электромагнитного и слабого взаимодействий заряженный промежуточный бозон появляется на равной основе с фотоном и нейтральным промежуточным бозоном. Процессы слабых взаимодействий, обусловленные нейтральными токами, были обнаружены в 1973, что подтверждает правильность только что изложенного подхода к формулировке динамики слабых взаимодействий. Возможны и др. варианты написания лагранжиана Lслвз, с большим числом нейтральных и заряженных промежуточных бозонов; для окончат, выбора лагранжиана эксперимент, данных ещё недостаточно.

Экспериментально промежуточные бозоны пока не обнаружены. Из имеющихся данных массы W и Z° для модели Вайн-берга - Салама оцениваются примерно в .60 и 80 Гэв.

Электромагнитное и слабое взаимодействия кварков можно описать в рамках модели, аналогичной модели Вайнберга - Салама. Рассмотрение на этой основе электромагнитных и слабых взаимодействий адронов даёт хорошее соответствие наблюдаемым данным. Общей проблемой при построении таких моделей является неизвестное пока полное число кварков и лептонов, что не позволяет определить тип исходной симметрии и характер её нарушения. Поэтому очень важны дальнейшие экспериментальные исследования.

Единое происхождение электромагнитных и слабых взаимодействий означает, что в теории исчезает как независимый параметр константа слабых взаимодействий. Единств, константой остаётся электрич. заряд е. Подавленность слабых процессов при небольших энергиях объясняется большой массой промежуточных бозонов. При энергиях в системе центра масс, сравнимых с массами промежуточных бозонов, эффекты электромагнитных и слабых взаимодействий должны быть одного порядка. Последние, однако, будут отличаться несохранением ряда квантовых чисел (Р, У, Ch и т. д.).

Имеются попытки рассмотреть на единой основе не только электромагнитные и слабые, но также и сильные взаимодействия. Исходным для таких попыток является предположение об единой природе всех видов взаимодействий Э. ч. (без гравитационного). Наблюдаемые сильные различия между взаимодействиями считаются обусловленными значит, нарушением симметрии. Эти попытки ещё недостаточно разработаны и сталкиваются с серьёзными трудностями, в частности в объяснении различий свойств кварков и лептонов.

Развитие метода получения лагранжиана взаимодействия, основанного на использовании свойств симметрии, явилось важным шагом на пути, ведущем к динамич. теории Э. ч. Есть все основания думать, что калибровочные теории поля явятся существенным составным элементом дальнейших теоретич. построений.

Некоторые общие проблемы теории элементарных частиц. Новейшее развитие физики Э. ч. явно выделяет из всех Э. ч. группу частиц, которые существенным образом определяют специфику процессов микромира. Эти частицы - возможные кандидаты на роль истинно Э. ч. К их числу принадлежат: частицы со спином V" - лептоны и кварки, а также частицы со спином 1 - глюоны, фотон, массивные промежуточные бозоны, осуществляющие разные виды взаимодействий частиц со спином 1/2. В эту группу скорее всего следует также включить частицу со спином 2 - грдвитон, квант гравитац. поля, связывающий все Э. ч. В этой схеме мн. вопросы, однако, требуют дальнейшего исследования. Неизвестно, каково полное число лептонов, кварков и различных векторных (с J = 1) частиц и существуют ли физ. принципы, определяющие это число. Неясны причины деления частиц со спином 1/2 на 2 различные группы: леитоны и кварки. Неясно происхождение внутр. квантовых чисел лептонов и кварков (L, В, I, У, Ch) и гакой характеристики кварков и глюонов, как "цвет". С какими степенями свободы связаны внутр. квантовые числа? С обычным четырёхмерным пространством-временем связаны только такие характеристики Э. ч., как J и Р. Какой механизм определяет массы истинно Э. ч.? Чем обусловлено наличие у Э. ч. различных классов взаимодействий с различными свойствами симметрии? Эти и др. вопросы предстоит решить будущей теории Э. ч.

Описание взаимодействий Э. ч., как отмечалось, связано с калибровочными теориями поля. Эти теории имеют развитый математич. аппарат, к-рый позволяет производить расчёты процессов с Э. ч. (по крайней мере принципиально) на том же уровне строгости, как и в квантовой электродинамике. Но в настоящем своём виде калибровочные теории поля обладают одним серьёзным недостатком, общим с квантовой электродинамикой,- в них в процессе вычислений появляются бессмысленные бесконечно большие выражения. С помощью спец. приёма переопределения наблюдаемых величин (массы и заряда) - перенормировки - удаётся устранить бесконечности из окончат, результатов вычислений. В наиболее хорошо изученной электродинамике это пока не сказывается на согласии предсказаний теории с экспериментом. Однако процедура перенормировки - чисто формальный обход трудности, существующей в аппарате теории, к-рая на каком-то уровне точности должна сказаться на стенени согласия расчётов с измерениями.

Появление бесконечностей в вычислениях связано с тем, что в лагранжианах взаимодействий поля разных частиц отнесены к одной точке х, т. е. предполагается, что частицы точечные, а четырёхмерное пространство-время остаётся плоским вплоть до самых малых расстояний. В действительности указанные предположения, по-видимому, неверны по неск. причинам: а) истинно Э. ч., вероятнее всего,- материальные объекты конечной протяжённости; б) свойства пространства-времени в малом (в масштабах, определяемых т. н. фундаментальной длиной) скорее всего радикально отличны от его макроскопич. свойств; в) на самых малых расстояниях (~10-33см) сказывается изменение геометрич. свойств пространства-времени за счёт гравитации. Возможно, эти причины тесно связаны между собой. Так, именно учёт гравитации наиболее естественно приводит к размерам истинно Э. ч. порядка 10-33 см, а фундамент, длина la может быть связана с гравитац. постоянной f: lo =kor(hf/c3) = 10-33 см. Любая из этих причин должна привести к модификации теории и устранению бесконечностей, хотя практич. выполнение этой модификации может быть весьма сложным.

Очень интересным представляется учёт влияния гравитации на малых расстояниях. Гравитац. взаимодействие может не только устранять расходимости в квантовой теории поля, но и обусловливать само существование первообразующих материи (М. А. Марков, 1966). Если плотность вещества истинно Э. ч. достаточно велика, гравитац. притяжение может явиться тем фактором, к-рый определяет устойчивое существование этих материальных образовании. Размеры таких образований должны быть ~10-33см. В большинстве экспериментов они будут вести себя как точечные объекты, их гравитац. взаимодействие будет ничтожно мало и проявится лишь на самых малых расстояниях, в области, где существенно изменяется геометрия пространства.

Т. о., наметившаяся тенденция к одноврем. рассмотрению различных классов взаимодействий Э. ч. скорее всего должна быть логически завершена включением в общую схему гравитац. взаимодействия. Именно на базе одноврем. учёта всех видов взаимодействий наиболее вероятно ожидать создания будущей теории Э. ч.

Лит.: Марков М. А., О природе материи, М., 1976; Газиорович С., Физика элементарных частиц, пер. с англ., М., 1969; Коккедэ Я., Теория кварков, пер. с англ., М., 1971; Р е г k i n s D. H., Neutrinos and nucleon structure, "Contemporary Physics", 1975, v. 16, № 2; 3 a x a p о в В. И., И о ф ф е Б. Л., О к у н ь Л. Б., Новые элементарные частицы, "Успехи физических наук", 197-5, т. 117, в. 2, с. 227; Боголюбов Н. Н., III и р к о в Д. В., Введение в теорию квантованных полей, 3 изд., М., 1976; Элементарные частицы и компенсирующие поля, пер. с англ., М., 1964; Б е р нс т е и н Д ж., Спонтанное нарушение симметрии, калибровочные теории, механизм Хигтса и т. п., в кн.: Новости фундаментальной физики, пер. с англ., М., 1977, с. 120- 240. А. А. Комар.

ЭЛЕМЕНТАРНЫЙ АНАЛИЗ, то же, что элементный анализ.

ЭЛЕМЕНТАРНЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗАРЯД, е, наименьший электрический заряд, известный в природе. На существование Э. э. з. впервые с определённостью указал в 1874 англ, учёный Дж. Стони. Его гипотеза вытекала из установленных М. Фарадеем (1833-34) законов электролиза (см. Фарадея законы). В 1881 Стони впервые вычислил величину электрич. заряда одновалентного иона, равную е = F/NA, где F - Фарадея число, NA - Авогадро число. В 1911 величина Э. э. з. была установлена прямыми измерениями Р. Милликена. Совр. значение е: е = (4,803242 + 0,000014) 10-'°ед.СГСЭ = = (1,6021892 ± 0,0000046) 10-19к.

Величина Э. э. з. является константой электромагнитных взаимодействий и входит во все ур-ния микроскопич. электродинамики. Э. э. з. в точности равен величине электрич. заряда электрона, протона и почти всех других заряженных элементарных частиц, к-рые тем самым являются материальными носителями наименьшего заряда в природе. Э. э. з. не может быть уничтожен; этот факт составляет содержание закона сохранения электрич. заряда на микроскопич. уровне. Существует положительный и отрицательный Э. э. з., причём элементарная частица и её античастица имеют заряды противоположных знаков. Электрич. заряд любой микросистемы и макроскопич. тел всегда равен целому кратному от величины е (или нулю). Причина такого "квантования" заряда не установлена. Одна из гипотез основана на существовании монополей Дирака (см. Магнитный монополь). С 60-х гг. широко обсуждается гипотеза о существовании частиц с дробными электрич. зарядами - кварков (см. Элементарные частицы).

Лит.: Милликен Р. Э., Электроны (-f- и -), протоны, фотоны, нейтроны и космические лучи, пер. с англ., М.- Л., 1939. Л. И. Пономарёв.

ЭЛЕМЕНТНЫЙ АНАЛИЗ органических соединений, элементарный анализ, совокупность методов количеств, определения и качеств, обнаружения элементов, входящих в состав органич. соединений. Э. а. состоит из двух стадий: разложения органич. вещества, напр, сжиганием в токе кислорода, сплавлением с нек-рыми твёрдыми реагентами; количеств, или качеств, анализа образовавшихся неорганич. соединений элементов (см. Количественный анализ, Качественный анализ).

ЭЛЕМЕНТООРГАНИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ, высокомолекулярные эле-ментоорганические соединения. По составу главной и боковых цепей макромолекул Э. п. делят на 3 группы: 1) с неорганич. главными цепями, обрамлёнными органич. группами (напр., полиорганосилоксаны, полиорганосилазаны - см. Кремнийорганические полимеры, полиорганофосфазены - см. ПолифосфонитрилЯлорид); 2) с органонеорганич. главными цепями [напр., карбосиланы (I), карбосилоксаны (II), борорганич. полимеры с боразольными, фосфинбориновыми и карборановыми циклами в главной цепи, хелатные полимеры, содержащие в молекуле атомы металла, координационно связанные с органич. лигандами]; 3) с органич. главными цепями [напр., полиалкенилтриалкилсиланы (III), фосфорсодержащие полимеры типа (IV); R - органич. радикал].
30-09-13.jpg

Наибольшее практич. применение из Э. п. получили кремнийорганич. полимеры.

Лит.: Энциклопедия полимеров, т. 3, М., 1977.