Избранное
ЭБ Нефть
и Газ
Главная
Оглавление
Поиск +
Еще книги ...
Энциклопедия
Помощь
Для просмотра
необходимо:


Книга: Главная » Введенский Б.А. Большая советская энциклопедия Том 45
 
djvu / html
 

270
ФЛЮКТУАЦИИ
тывает Ф. Последние можно рассматривать как беспорядочно переменный ток, налагающийся на постоянный ток ie. В анодной нагрузке Z лампы этот переменный ток вызовет Ф. напряжения. Ламповым усилителем их можно усилить до величины, допускающей их наблюдение при помощи телефона Т (в виде «шума») или на экране осциллографа. Так
как нагрузка Z и усиление, даваемое схемой, зависят от частоты, то наблюдаемые явлениябу-дут воспроизводить Ф. тока в Л с искажениями. Расчёт Ф. напряжения в нагрузке и на выходе схемы требует разлоше-
ния ф- тока на гаРмо" нич. составляющие, т. е.
Нанал
, „ . , . .
Рис. 2. Способ наблюдения флюк- определения их спектра туаций тока в электронной лампе. (C1J \ Последний у всех Л — исследуемая лампа; К — ка- ф ' ('и В0о0ще у любых тод; А — анод; Z — сопротивление случайных явлений) ока-нагрузки; Т — указатель «шумов» зывается сплошным (не-
(телефон или осциллограф). прерывным), т. е. содер-
жит подряд все перио-
ды колебаний в широком диапазоне, подобно спектру белого цвета. У дробового эффекта вплоть до периодов порядка времени пролёта влектрона в лампе (10—' сек.) амплитуда гармонич. составляющих при всех частотах постоянна и равна V4ei(JA/ = S- Ю-'оУЧоД/ (ампер), где д/ — ширина выделенного интервала частот (в герцах). Это характерно для всех видов Ф., в к-рых последовательные события (в данном случае — полёт отдельных электронов) взаимно независимы, т. е. между ними нет корреляции. В области более высоких частот, при к-рых два или несколько периодов приходятся на полёт одного и того же электрона, между значениями силы тока в разные периоды есть корреляция, и амплитуда спектральных составляющих падает. Такие же Ф. наблюдаются и в потоке положительных ионов в вакууме. При наличии объёмного заряда появляется корреляция в движении электронов в лампе; это сказывается на величине и на спектре Ф. тока. С дробовым эффектом не следует смешивать другой вид Ф. тока эмиссии — сравнительно медленные вариации тока эмиссии, происходящие с частотами до 103 гц и обусловленные временными изменениями активности отдельных участков поверхности катода (эффект мерцания, или «ф ликер-эффект», амер. учёный Дж. Джонсон, 1925).
Совершенно иной вид Ф. тока наблюдается в постоянных проводниках (металлы, электролиты). В отсутствие тока от внешнего источника носители заряда в проводнике (электроны, ионы) совершают только беспорядочное тепловое движение во все стороны. Однако в отдельные моменты в каждом сечении ток в к.-л. направлении хотя бы немного преобладает над противоположным (ср. выше Ф. давления), поэтому самопроизвольно происходят местные Ф. тока. Концентрации зарядов обоих знаков также не остаются повсюду равными; немного преобладает то положительный, то отрицательный заряд (ср. выше Ф. плотности). Это приводит к появлению Ф. электрич. потенциала и токов, их выравнивающих. Подобно тому как Ф. давления в жидкости вызывают наблюдаемое глазом смещение сравнительно крупных частиц и даже частей приборов, так местные Ф. тока и потенциалы могут вызвать заметные смещения заряда и тока в целой цепи. Эйнштейн (1907) указал, что в цепи с индуктивностью L и ёмкостью С должны возникать флюктуационные напряжения, в среднем равные VkTIC, и токи, средняя величина к-рых i = VkTIL (при L = 0,1 генри и Т =• 17°С=290°К, i=2-10~10 а). Наблюдение этих «тепловых шумов» производится также с помощью усилителя, ко входу к-рого присоединяется исследуемый проводник или цепь. Спектр этих «тепловых шумов» (электрич. Ф. теплового происхождения) также сплошной; амплитуда Ф. напряжения в интервале частот д/ равна VHT-fi (/)-д/, где R (/)— активное сопротивление цепи при частоте / (амер. учёный Г. Найквист, 1927). Джонсон (1927) на опыте подтвердил применимость формулы Найквиста в широких пределах к различным проводникам.
Ф. тока и заряда в проводниках вызывают в них беспорядочно меняющиеся электрическое и магнитное поля, в т. ч. и поле излучения. Последнее является тепловым излучением тела, соответствующим температуре проводника.
Принципиальное значение Ф. состоит в том, что они ограничивают применимость феноменологич. понятий и положений в физике. Феноменологич. подход предполагает, что такие величины, как плотность, температура, скорость течения и т. д., можно установить в каждой точке любого тола; значения этих величин в точке следует определять, переходя ко всё меньшим объёмам вокруг этой точки; в установившемся состоянии эти величины не меняются
со временем. В действительности же никаких определённых значений в отдельных точках эти величины не имеют; напротив, они испытывают Ф. в пространстве и во времени, притом тем большие, чем меньше объёмы и времена. Поэтому при рассмотрении микрокартины явлений для этих понятий возможно только статистич. определение. Точно так же и ряд положений феноменологич. физики теряет своё точное значение, особенно положения об естественном, одностороннем направлении процессов переноса тепла и вещества в сторону сглаживания разностей температур, давлений и концентраций, в сторону превращения механич. и электрич. энергий в тепловую и возрастания энтропии, т. е. положения, связанные со вторым началом термодинамики. Ф. нарушают это положение; при равновесном состоянии тел самопроизвольно возникают разности температур, плотностей и давлений, за счёт теплоты совершается работа (в броуновском движении — при поднятии частиц); все эти процессы Ф. идут столь же часто в прямом, как и в обратном направлении. Это противоречие также разрешает статистич. подход (австр. учёный Л. Больцман) к явлениям, связывающий энтропию с вероятностью состояния и трактующий названное «естественное» направление процессов лишь как наиболее вероятное (см. Термодинамика).
Практическое значение Ф. состоит в том, что они ограничивают порог чувствительности физич. аппаратуры, предназначенной для наблюдения или измерения тех или иных величин. Здесь играют роль как Ф. в самом воздействующем явлении, так и Ф., происходящие в воспринимающей аппаратуре. Ф. затрудняют улавливание внешнего воздействия на аппаратуру: а) если оно меньше, чем Ф. «фона», постоянно действующего на неё, или б) если результат воздействия («сигнал») меньше, чем Ф. («шумы»), происходящие в самой аппаратуре. Так, электрич. ток в цепи не всегда может быть измерен гальванометром, если он меньше, чем Ф. тока в цепи, а вызываемое им отклонение гальванометра меньше броуновского движения его катушки (опыты Молля и Бургера, 1925). Аналогично порог чувствительности при измерении температуры тела термопарой определяется Ф. температуры в исследуемом теле и в термопаре, а также Ф. тока в послед-ней; порог при измерении давления в среде — Ф. последнего и броуновским движением мембраны манометра, и т. д. Однако это не значит, что сигнал меньший, чем средняя величина Ф., никогда не может быть замечен. Напротив, чем дольше длительность действия сигнала т, тем меньшей величины сигнал может быть замечен. В приборах, где происходят Ф. теплового происхождения, сигнал в принципе можно уловить, если его работа за всё время действия т не меньше, чем J/2 "Т, где Т — температура прибора. Значение Ф. (наряду с другими видами помех) в работе любой воспринимающей аппаратуры является одним из предметов изучения недавно возникшей науки о сигналах и информации-кибернетики (см. Сообщений-теория).
Электрическая воспринимающая аппаратура уже достигла такой чувствительности, что Ф. заметно влияют на её работу. В многокаскадных усилителях на электронных лампах или полупроводниковых триодах (транзисторах) всегда существует «шум», в значительной степени происходящий от Ф. тока в проводниках входной цепи и в первой лампе (или транзисторе). Особенно значительна роль Ф. в радиоаппаратуре ультравысокой частоты. Ф. («шумы») в радиоприёмных устройствах опреде-

 

1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670


Большая Советская Энциклопедия Второе издание