Телефорум. Дискуссионный клуб

Альтернатива. Физические величины

ДИАЛЕКТИКА


Диале́ктика (др.-греч. διαλεκτική — искусство спорить, вести рассуждение) — метод аргументации в философии, а также форма и способ рефлексивного теоретического мышления, имеющего своим предметом противоречие мыслимого содержания этого мышления. В диалектическом материализме — общая теории развития материального мира и вместе с тем теория и логика познания. Диалектический метод является одним из центральных в европейской и индийской философских традициях. Само слово «диалектика» происходит из древнегреческой философии и стало популярным благодаря «Диалогам» Платона, в которых двое или более участников диалога могли придерживаться различных мнений, но желали найти истину путем обмена своими мнениями. Hачиная с Гегеля, диалектикa противопоставляется метафизике — такому способу мышления, который рассматривает вещи и явления как неизменные и независимые друг от друга.

В истории философии выдвигались различные толкования диалектики:

* учение о вечном становлении и изменчивости бытия (Гераклит);
* искусство диалога, достижения истины путем противоборства мнений (Сократ);
* метод расчленения и связывания понятий с целью постижения сверхчувственной (идеальной) сущности вещей (Платон);
* учение о совпадении (единстве) противоположностей (Николай Кузанский, Джордано Бруно);
* способ разрушения иллюзий человеческого разума, который, стремясь к цельному и абсолютному знанию, неминуемо запутывается в противоречиях (Кант);
* всеобщий метод постижения противоречий (внутренних импульсов) развития бытия, духа и истории (Гегель);
* учение и метод, выдвигаемые в качестве основы познания действительности и ее революционного преобразования (Маркс, Энгельс, Ленин)

Принципы и законы диалектики

* {**} принцип всеобщей взаимосвязи, утверждающий, что все связано со всем, и только ограниченность человеческого знания не позволяет видеть все существующие связи;
* {-+} принцип развития, провозглашающий необратимое, направленное, закономерное изменение материальных и идеальных объектов в качестве универсального их свойства;
* {+-} закон единства и борьбы противоположностей, касающийся перехода вещей в процессе своего развития в свою противоположность;
* {++} закон перехода количественных изменений в качественные, говорящий о накоплении развивающимися объектами постепенных количественных изменений и последующем скачкообразном переходе последних в качественные изменения;
* {--} закон отрицания отрицания.



ФИЗИКА



Фи́зика (от др.-греч. φύσις — природа) — область естествознания. Наука, изучающая наиболее общие и фундаментальные закономерности, определяющие структуру и эволюцию материального мира. Законы физики лежат в основе всего естествознания

[1] Джанколи Д. Физика: в 2-х т. Т. 1: Пер. с англ.-М.: Мир, 1989.-656 с., ил.
[2] Джанколи Д. Физика: в 2-х т. Т. 2: Пер. с англ.-М.: Мир, 1989.-670 с., ил



ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ



Физи́ческая величина́ — физическое свойство материального объекта, физического явления, процесса, которое может быть охарактеризовано количественно.

[3] Физические величины: Справочник; Под. ред. И. С. Григорьева.-М.; Энергоатомиздат, 1991.-1232 с.



ЕДИНИЦЫ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН



В физике и технике единицы измерения (единицы физических величин, единицы величин[4]) используются для стандартизованного представления результатов измерений. Использование термина единица измерения противоречит нормативным документам[5] и рекомендациям метрологических изданий[6], однако он широко употребляется в научной литературе[7]. Численное значение физической величины представляется как отношение измеренного значения к некоторому стандартному значению, которое и является единицей измерения. Число с указанием единицы измерения называется именованным.

[4] Официальное название по ГОСТ 8.417-1981 Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин.
[5] Постановление Правительства РФ от 31 октября 2009 г. N 879 Об утверждении положения о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации
[6] «Не допускается применять термин единица измерения физической величины или единица измерения вместо стандартизированного термина единица физической величины или единица, поскольку понятие измерение определяют через понятие единица. Надо писать: ампер — единица силы тока, квадратный метр — единица площади и нельзя писать: ампер — единица измерения силы тока, квадратный метр — единица измерения площади» (Словарь-справочник автора / Сост. Л.А.Гильберг и Л.И.Фрид. — М.: Книга, 1979. — С. 98–99. — 304 с.).
[7] Аналогичная вариативность имеется и в иностранной терминологии. Так, в английском языке наряду с термином unit используется unit of measure(ment): Are, a metric unit of measurement, equal to 100 square metres (Concise Oxford English Dictionary, 11th edition, 2004).

 

Химические элементы

Основные характеристики химических  источников тока (ХИТ)


Для описания химических источников тока следует определить значимые электрические и эксплуатационные характеристики, которые необходимо рассматривать при сравнении.


Электрические характеристики


Напряжение разомкнутой цепи (НРЦ) - это напряжение на выводах источника без нагрузки. Значение НРЦ определяется электрохимической
системой источника тока. Некоторое влияние на НРЦ оказывают концентрация электролита, температура окружающей среды, степень разряженности источника тока.

Номинальное напряжение (U ном) - условная величина напряжения источника тока в средней части его характеристики при разряде в
номинальном (стандартном) режиме, который устанавливается нормативно-технической документацией на источник тока.
Следует заметить, что у первичных источников тока номинальное напряжение чаще характеризует начальную его величину. Напряжение в
средней части разрядной характеристики обычно ниже (зависит от ее наклона и величины нагрузки).

Номинальная емкость (С ном) - емкость (количество электричества), отдаваемая источником тока во внешнюю цепь при номинальном токе
разряда при 20 °С. Измеряется в ампер-часах (Ач).
Для аккумуляторов регламентируются также ток заряда, после которого в разряде определяется С ном , и продолжительность паузы между
зарядом и разрядом при таких испытаниях.

Номинальный (стандартный) ток заряда и разряда - ток, регламентируемый документацией на источник тока. Записывается в долях от номинальной емкости (например, ток 0,1 С означает ток, равный по величине десятой доле номинальной емкости).
Для практики важной характеристикой является напряжение источника тока под нагрузкой - рабочее напряжение ХИТ. Оно меньше НРЦ,
так как потенциалы электродов при протекании тока заметно отличаются от потенциалов при разомкнутой цепи и, кроме того, имеет место
падение напряжения на омическом сопротивлении ХИТ.


В общем виде

U = НРЦ - IR = НРЦ -  I (Rом + Rпол

где I - ток разряда; R - полное сопротивление ХИТ; Rом - омическое сопротивление, определяемое сопротивлением металлических токопроводящих деталей электродов, их активных масс и сопротивлением электролита в порах электродов и сепаратора; Rпол — поляризационное сопротивление электродов. 

Поведение источника тока под нагрузкой и его энергетические возможности обычно описывают разрядной характеристикой -
изменением напряжения источника тока во времени при разряде постоянным током (для элементов чаще на постоянную нагрузку). Форма разрядной кривой зависит как от электрохимической природы источника тока, его конструкционных особенностей и технологии изготовления, так и от режимов и условий разряда. Для стабильной работы аппаратуры с автономным питанием наилучшим является химический источник тока со стабильным напряжением на протяжении большей части разрядной кривой.
Наиболее полно информация об эксплуатационных возможностях источника тока представляется в виде семейства разрядных кривых при
токах во всем допустимом диапазоне и при разной температуре.
При разряде большими токами емкость, отдаваемая источником тока, может быть значительно меньше той, что можно получить при разряде
стандартным током 0,2 С. Последующий доразряд малым током позволяет получить еще некоторое количество энергии, хотя суммарная емкость все же остается меньше номинальной.
Энергетические возможности ХИТ могут быть описаны и семейством кривых, отражающих зависимость разрядной емкости от тока
разряда и температуры.
Для перезаряжаемых источников тока существенными являются также и зарядные характеристики. Обычно дается семейство кривых,
отражающих изменение зарядного напряжения при нескольких токовых режимах и температурных условиях, которое позволяет понять все
ограничения процесса и возможности его контроля.
Эффективность зарядно-разрядного цикла при разных режимах эксплуатации оценивается коэффициентом отдачи по емкости
где Сраз - отдаваемая емкость, Сзар - зарядная. Коэффициент Кс < 1.

Для сравнительной оценки энергетических возможностей ХИТ разных электрохимических систем, типов и конструкций обычно
используют величины достигнутой удельной энергии, весовой (в Втч/кг) и объемной (в Втч/дм3). Понятно, что чем выше рабочее напряжение
источника тока, тем большие удельные энергетические характеристики можно
обеспечить.
Эти характеристики определяются как теоретически достижимым коэффициентом использования активных масс источника тока, так и его
конструкцией и технологией изготовления. Поэтому величины удельной энергии ХИТ одной и той же электрохимической природы, но разных
производителей могут различаться. Вообще же малогабаритные источники тока обычно обладают более низкими удельными характеристиками
по сравнению с ХИТ большей емкости и габаритов, что связано с увеличением доли конструкционных материалов, не принимающих
непосредственного участия в токообразующем процессе.

Конденсаторы. Теория

Конденсатор

В простейшем виде конденсатор можно представить, как два проводника или две пластины, находящиеся на определённом расстоянии друг от друга. Пластины могут  быть разделены  прокладкой из любого диэлектрика (изолятора). При производстве конденсаторов обычно пластины  сворачивают в рулон (рис. 25.1,6).

Устройство конеднесатора

Если подсоединить конденсатор к источнику постоянного напряжения, одна из обкладок приобретёт положительный потенциал, другая отрицательный.

Заряд, приобретаемый каждой из обкладок конденсатора, пропорционален разности потенциалов Vba из расчёта:

Q = CVba 

Здесь С - коэффициент пропорциональности, который характеризует электрическую ёмкость данного конденсатора. 

С подробностями можно ознакомиться по ссылке на публикацию по материалам Джанколи: http://tel-spb.ru/statika/capacitor.php

Определить ёмкость простейшего конденсатора можно аналитически. Например,  рассчитаем емкость С  плоского конденсатора с параллельными пластинами площадью А, находящимися на расстоянии d друг от друга, который представлен выше на рисунке 25.1 . Условимся считать, что расстояние d  ничтожно мало по сравнению с размерами пластин, так что электрическое поле Е  между пластинами однородно и искривлением силовых линий  можно пренебречь.

Плотность заряда σ = Q/A

 

Напряженность электрического поля между  пластинами  Е = σ/ε0

Здесь ε0  - электрическая постоянная, равная 8.85×10-12

Выразив напряжённость электрического поля через площадь и заряд, получим выражение:

Определим разность потенциалов исходя из геометрических параметров и величины заряда интегрированием:

Исходя и этого можно выразить электрическую ёмкость конденсатора C = Q/Vba , зная его геометрические данные A и d

Формула определения ёмкости 25.2 плоского конденсатора будет справедлива для изолятора - вакуума. 

Применяя другие изолирующие материалы между пластинами, необходимо учитывать коэффициент К, характеризующий  диэлектрическую проницаемость выбранного материала в качестве диэлектрика.

С = КεA/d

Изменение ёмкости происходит по причине поляризации диэлектрика и электрического взаимодействия зарядов пластин и зарядов диэлектрика в слоях близких к пластинам. В результате  уменьшается реальная величина d между пластинами.

Ниже приведена таблица для коэффициента К  некоторых видов диэлектриков: