Теория основных зарядов-энергий. Иерархия физических энергий.
Выше при расчётах ВАХ полупроводниковых диодов нам потребовались новые методы. Для теоретического обеспечения расчётов была создана теория основных зарядов-энергий, которая включала в себя теорию теплового заряда в термодинамике. В основу новой теории положена система основных зарядов-энергий, система основных потенциалов и система составных потенциалов. (см. рис. 1.7.1.). Например, мощность, измеряемая в Ваттах, является тепловым током и составным электромагнитным потенциалом, который вычислялся как произведение двух основных потенциалов (электрического тока на электрическое напряжение). На рисунке 1.7.1. изобразим итоговую блок-схему, определяющую основные физические законы для энергий-зарядов, потенциалов и токов:
Рис. 1.7.1. Блок-схема основных физических законов для энергий-зарядов, потенциалов и токов (все потенциалы обозначены универсально - как разность потенциалов со знаком Δ).
Итак, основные потенциалы:
ΔI – электрический ток, или разность токовых потенциалов (Ампер),
ΔU – электрическая разность потенциалов (Вольт),
ΔT – тепловая разность потенциалов (Кельвин),
Энергии-заряды:
τ – время - энергия 1-го уровня - временной заряд (секунда),
Q – энергия 2-го уровня - электрический заряд, или время-энергия (Кулон),
Е – энергия 3-го уровня, или тепловой заряд (Джоуль),
Θ – энергия 4-го уровня (Фурье).
Составные потенциалы:
Перечислим составные потенциалы:
ΔG – составной потенциал - флуктуационный ток. 1 единица флуктуационного тока = 1 Ампер * 1 Вольт * 1 Кельвин.
ΔF – составной термо-электрический потенциал (СТЭП). 1 единица составного термоэлектрического потенциала = 1 Вольт * 1 Кельвин
ΔP – составной электро-магнитный потенциал (СЭМП) - тепловой ток, или мощность. 1 единица составного электромагнитного потенциала = 1 Ампер * 1 Вольт
ΔW – составной термо-магнитный потенциал (СТМП, на блок-схеме не обозначен). 1 единица составного термомагнитного потенциала = 1 Ампер * 1 Кельвин.
Приведём примеры физических явлений, в которых присутствуют составные потенциалы:
1. Составной термоэлектрический потенциал (СТЭП) преобразуется в ток (разность токов). Пример - термопара.
2. Составной электромагнитный потенциал (СЭМП) преобразуется в тепло (разность температур, температурный потенциал). Пример - излучение звёзд, планет и спутников. Например, излучение Солнца нагревает Землю посредством разности составных электро-магнитных потенциалов (СЭМП), и в то же время любая разность температур (температурный потенциал) создаёт излучение электромагнитного поля. К явлениям такого рода относятся также излучение абсолютно чёрного тела, внутренний и внешний фотоэффекты.
3. Составной термомагнитный потенциал (СТМП) преобразуется в разность электрических потенциалов. Пример - магнитный гидродинамический генератор (МГД-генератор).
Рассмотрим подробнее итоговую блок-схему основных физических законов для зарядов-энергий-потенциалов-токов-сопротивлений (рис. 1.7.1):
1. В основании - на 1-м уровне энергии и заряда - находится время, измеряемое в секундах. Энергией для времени служит электрический заряд (Кулон), а потенциалом служит электрический ток (Ампер).
2. На 2-м уровне находится энергия для 1-го уровня и заряд для 3-го уровня, единица измерения – Кулон. В физике она известна как единица электрического заряда. Потенциалом для электрического заряда служит разность электрических потенциалов, измеряемая в Вольтах. Энергией для электрического заряда служит единица Джоуль, которая является также единицей теплового заряда.
3. На 3-м уровне находиться единица теплового заряда Джоуль. Её потенциалом служит разность температурных потенциалов, измеряемая в Кельвинах.
4. На 4-м уровне находится единица энергии, которая стремиться уравнять все описанные ранее потенциалы. Эта энергия является зарядом для более высокого уровня, который пока не обнаружен, потому её роль – энергия для теплового заряда. Единица измерения энергии 4-го уровня была названа мной «Фурье» в честь великого французского физика: 1 Фурье = 1 Джоуль*1 Кельвин.
Перечислим основные потенциалы:
1-й уровень – временной потенциал. Единица электрического тока – Ампер.
2-й уровень – электрический потенциал. Единица разности электрических потенциалов – Вольт.
3-й уровень – тепловой потенциал. Единица разности тепловых потенциалов – Кельвин.
Для этих 3-х потенциалов существует 3 аналогии:
1. Для временного потенциала – катушка с током, замкнутая через резистор.
2. Для электрического потенциала – заряженный конденсатор, замкнутый через резистор.
3. Для теплового потенциала – остывание нагретого тела (закон Ньютона-Рихмана).
Все 3 явления описываются аналогичным функциями в зависимости от времени (экспонента, закон релаксации).
Приведём пример рассмотрения потенциалов. Предположим, что две одинаковые звезды с одинаковой температурой 6000К расположены близко друг к другу. В таком случае T1 = T2, ΔT = 0, тогда ΔG = ΔI*ΔU*ΔT = ΔI*ΔU*0 = 0. Но при этом ΔP = ΔI*ΔU не равно нулю! Здесь надо учитывать, что ΔP*T = ΔI*ΔU*T тоже не равно нулю и является потенциалом по отношению к объекту, у которого T=0.
Дата добавления: 2021-04-21; просмотров: 328;