Третий опыт с инерционными электронами

[VPD]

1 какова цена деления по вертикали?
почему отклик короткий?

  Для витка - 2мВ/дел. Для акустики - 2В/дел.
   Почему короткий?   Такой и должен быть.
   Когда мне не нужно было устанавливать связь этого сигнала с ударом, я  его записал отдельно и получил время нарастания первого периода 0,25...0,4 микросекунды. Соответствует полосе пропускания трансформатора. Фактический импульс тока, естественно, будет  короче.
   Предполагаю сверхзвуковой акустический удар в электронной плазме.

[Ost]

  Догадка: в функции рывка есть точка разрыва. Не она  ли провоцирует короткий импульс тока?
  Если это подтвердиться - то возможно обнаружено неизвестное  явление, либо моя не найденная  ошибка ...

ЭДС при ударе создаёт ток на индуктивности контура. После удара возникают свободные колебания в колебательном контуре
образованном трансформатором и ёмкостями в схеме на частоте 0.5 МГц. Для определения заряда участвующего в колебательном
процессе надо правильно построить эквивалентную схему и определить её параметры или для упрощения измерений использовать интегратор.

[VPD]

для упрощения измерений использовать интегратор.

   Вы настойчивы с этой рекомендацией.
  Но это вовсе  не упрощение, а многократное усложнение.
   У меня есть зарядочувствительный усилитель-интегратор с полевыми транзисторами на входе. Он когда то  был выполнен для малогабаритного радиометра. В макете его и сейчас дома до сих пор стоит давно деградировавший полупроводниковый гамма-детектор.
  Вспоминаю, что даже для микросекундных импульсов этого детектора потребовался полевой транзистор с v-образным каналом и крутизной в десятки мА/В.  Никакие массовые операционные усилители, доступные тогда и близко не решали задачу.
  А заставить работать интегратор с наносекундными импульсами (такие я вижу в опыте) - для меня задача неподъёмная, тем более требуемый транзистор был у меня один и сейчас  пробит.
  Если вы сможете найти (и дать ссылку) на проверенный, реально, а не теоретически, работающий с наносекундными  сигналами от индуктивного  датчика интегратор, то я попытаюсь.
   Как я уже писал, все мои попытки сделать зарядочувствительный усилитель на массовых микросхемах ОУ - провалились.

[VPD]

ЭДС при ударе создаёт ток на индуктивности контура. После удара возникают свободные колебания в колебательном контуре
образованном трансформатором и ёмкостями в схеме на частоте 0.5 МГц. Для определения заряда участвующего в колебательном
процессе надо правильно построить эквивалентную схему и определить её параметры ...

   Не понял.
  Эквивалентная схема - параллельный колебательный контур с добротностью около 10.

[VPD]

  БФ стал непригодным для общения.

[Олег Владимирович Лавринович]

В опыте надо измерять заряд. Для этого надо применить интегратор на операционном усилителе.
Удар должен быть предсказуемым, например, столкновение стержня и плиты. Их время взаимодействия можно определить.
Измерительный контур содержит стержень. ЭДС в стержне при ударе пропорциональна длине и ускорению.

Вы не могли бы подсказать как расчитать(исходя из теории )   или расчитать ожидаемую эдс , например, в полуметровом медном стержне  при продольном (ударном) ускорении 1-30 жэ. Это к вопросу какой чувствильности делать входной измерительный тракт. Еще вопрос: поскольку ускорение ударное и действует  пока поо стержню бежит волна сжатия , может нет смысла делать стержень длинным, может, достаточно 15 20 см?

[Олег Владимирович Лавринович]

  БФ стал непригодным для общения.

прорвемся! Заходите через историю поиска. Главная страница глючит а через историю можно заходить. В пределах темы основные действия доступны.

[Ost]

Вы не могли бы подсказать как рассчитать(исходя из теории )   или рассчитать ожидаемую эдс , например, в полуметровом медном стержне  при продольном (ударном) ускорении 1-30 жэ. Это к вопросу какой чувствительности делать входной измерительный тракт. Еще вопрос: поскольку ускорение ударное и действует  пока по стержню бежит волна сжатия , может нет смысла делать стержень длинным, может, достаточно 15 20 см?

Сила действующая на электрон по второму закону равна \(F_е=m_e~a\), где \(m_e~-\) масса электрона; \(a~-\) ускорение электрона относительно ИСО лаборатории.
Работа которая совершается над электроном определяется длинной пути внутри источника ЭДС, в нашем случае это длина стержня или контура, обозначим её \(l\).
Тогда работа равна \(A_e=m_e~a~l\). По определению ЭДС мы должны вычислить работу на единицу заряда. ЭДС равна \(\displaystyle  ЭДС=\frac{m_e}{q_e} l~a\). При \(l=1\) метр и ускорении \(a=1~м/c^2\) ЭДС будет равна \(5.68562985 \cdot 10^{-12}\) V.
Ток вычисляется по формуле \(\displaystyle I=\frac{m_e}{q_e~R} l~a\), где \(R~-\) сопротивление измерительной цепи. Заряд за время взаимодействия определяется интегралом по времени от этого тока.
Тогда заряд \(\displaystyle q=\frac{m_e}{q_e~R} l~v\), где \(v~-\) скорость движения стержня или скорость вращения контура. Напряжение на конденсаторе интегратора равно \(\displaystyle U=\frac{m_e}{q_e~R~C} l~v\). Это в случае, если индуктивностью можно пренебречь.
Для случая, когда можно пренебречь активным сопротивлением будет \(\displaystyle q=\frac{m_e}{q_e~L} l~l_t\), где \(l_t~-\) расстояние торможения; \(L~-\) индуктивность.
В общем случае заряд протекающий в цепи зависит от скорости и пути торможения.
Поэтому планируя схему опыта надо для упрощения математики, обеспечить режим работы соответствующий этим двум простым вариантам.
Необходимо знать в каком режиме работает схема. Например, на медное кольцо можно одеть ферритовое кольцо и обеспечить режим работы с индуктивностью.
В этом случае надо измерять деформацию при торможении. Если подключить соответствующий резистор, то можно обеспечить первый режим работы и в расчёте использовать скорость стержня.
Напряжение на конденсаторе интегратора \(\displaystyle U=\frac{m_e}{q_e~L~C} l~l_t\). 
Эту формулу можно применить и для колебаний в контуре, при условии, что время удара значительно меньше периода колебаний и записать её через частоту свободных колебаний.
\(\displaystyle U=\frac{m_e}{4 \pi^2 ~q_e} l~l_t~\nu^2 \). Напряжение соответствует амплитуде при выполнении определённых условий удара.

ЭДС для вашего случая от \(2.843 \cdot 10^{-12}\) до \(8.528 \cdot 10^{-11}\) Вольта.

Стержень по длине должен быть существенно меньше четверти длины продольной звуковой волны в стержне, тогда можно его рассматривать как жесткий.   

[VPD]

...
Работа которая совершается над электроном определяется длинной пути внутри источника ЭДС, в нашем случае это длина стержня или контура, обозначим её \(l\).
...

    По моим представлениям электрон проводимости имеет направленную скорость единицы миллиметров в секунду.
За время действия ускорения на проводник проходит путь составит 10^-12...10^-11 м , то есть путь его  соизмерим с постоянной кристалла проводника.

[Ost]

    По моим представлениям электрон проводимости имеет направленную скорость единицы миллиметров в секунду.
За время действия ускорения на проводник проходит путь составит 10^-12...10^-11 м , то есть путь его  соизмерим с постоянной кристалла проводника.

Скорость не важна. Все определяется разностью потенциалов, которую можно вычислить через работу.

[VPD]

Скорость не важна. Все определяется разностью потенциалов, которую можно вычислить через работу.

  Так я не про скорость, а длину пути электрона, которую вы посчитали  l.

[Ost]

  Так я не про скорость, а длину пути электрона, которую вы посчитали  l.

Разность потенциалов связана с работой. Не важно, что электрон не прошел этот путь.
Например, у вас труба заполненная водой и закрытая с торцов. Вы её ускоряете.
Между началом и концом появляется давление т.е разность потенциалов.
Вода внутри трубы относительно стенок покоится.
При этом работа равна разности потенциалов для частицы которая будет перемещаться
от начала к концу.

[Олег Владимирович Лавринович]

Сила действующая на электрон по второму закону равна \(F_е=m_e~a\), где \(m_e~-\) масса электрона; \(a~-\) ускорение электрона относительно ИСО лаборатории.
Работа которая совершается над электроном определяется длинной пути внутри источника ЭДС, в нашем случае это длина стержня или контура, обозначим её \(l\).
Тогда работа равна \(A_e=m_e~a~l\). По определению ЭДС мы должны вычислить работу на единицу заряда. ЭДС равна \(\displaystyle  ЭДС=\frac{m_e}{q_e} l~a\). При \(l=1\) метр и ускорении \(a=1~м/c^2\) ЭДС будет равна \(5.68562985 \cdot 10^{-12}\) V.
Ток вычисляется по формуле \(\displaystyle I=\frac{m_e}{q_e~R} l~a\), где \(R~-\) сопротивление измерительной цепи. Заряд за время взаимодействия определяется интегралом по времени от этого тока.
Тогда заряд \(\displaystyle q=\frac{m_e}{q_e~R} l~v\), где \(v~-\) скорость движения стержня или скорость вращения контура. Напряжение на конденсаторе интегратора равно \(\displaystyle U=\frac{m_e}{q_e~R~C} l~v\). Это в случае, если индуктивностью можно пренебречь.
Для случая, когда можно пренебречь активным сопротивлением будет \(\displaystyle q=\frac{m_e}{q_e~L} l~l_t\), где \(l_t~-\) расстояние торможения; \(L~-\) индуктивность.
В общем случае заряд протекающий в цепи зависит от скорости и пути торможения.
Поэтому планируя схему опыта надо для упрощения математики, обеспечить режим работы соответствующий этим двум простым вариантам.
Необходимо знать в каком режиме работает схема. Например, на медное кольцо можно одеть ферритовое кольцо и обеспечить режим работы с индуктивностью.
В этом случае надо измерять деформацию при торможении. Если подключить соответствующий резистор, то можно обеспечить первый режим работы и в расчёте использовать скорость стержня.
Напряжение на конденсаторе интегратора \(\displaystyle U=\frac{m_e}{q_e~L~C} l~l_t\). 
Эту формулу можно применить и для колебаний в контуре, при условии, что время удара значительно меньше периода колебаний и записать её через частоту свободных колебаний.
\(\displaystyle U=\frac{m_e}{4 \pi^2 ~q_e} l~l_t~\nu^2 \). Напряжение соответствует амплитуде при выполнении определённых условий удара.

ЭДС для вашего случая от \(2.843 \cdot 10^{-12}\) до \(8.528 \cdot 10^{-11}\) Вольта.

Стержень по длине должен быть существенно меньше четверти длины продольной звуковой волны в стержне, тогда можно его рассматривать как жесткий.   

Благодарю! Принимаем за ожидаемое. Непонятно, что измеряет ВПД в милливольтном диапазоне , если напряжение,  при крайне мягких условиях ускорения, минус 12 степень вольта / метр в сек2.

Необходимо знать в каком режиме работает схема. Например, на медное кольцо можно одеть ферритовое кольцо и обеспечить режим работы с индуктивностью.

Он кажется такое делает. Но,  пластиковая конструкция слишком мягкая, чтоб обеспечить необходимое ускорение при торможении.

Стержень по длине должен быть существенно меньше четверти длины продольной звуковой волны в стержне, тогда можно его рассматривать как жесткий.   

Существенное замечание! Получается, чем короче фронт удара , тем короче должен быть стержень.

ЭДС=meqel a. При l=1 метр и ускорении a=1 м/c2 ЭДС будет равна 5.68562985⋅10−12 V.(ЭДС для вашего случая от 2.843⋅10−12 до 8.528⋅10−11 Вольта.)

Не густо! Ускорение требуется 1Е6, чтобы сигнал был, хотя бы, микровольты. Такие ускорения возможны только взрывом. А если утолщать стержень? Количество вовлеченных электронов возрастет, возрастет и их масса , наверное, и напряжение возрастет?

Необходимо знать в каком режиме работает схема. Например, на медное кольцо можно одеть ферритовое кольцо и обеспечить режим работы с индуктивностью.

Тогда, прощай вч сигналы, если они там есть. Кольцо трансформатор  можно и на стержень надеть, даст ли это преимущество? В любом случае ожидаемый эффект в нановольты весьма проблематично даже обнаружить, не говоря уж о том, чтобы измерить и на этой основе вычислить соотношение заряда к массе электрона.

[VPD]

Разность потенциалов связана с работой. Не важно, что электрон не прошел этот путь.
Например, у вас труба заполненная водой и закрытая с торцов. Вы её ускоряете.
Между началом и концом появляется давление т.е разность потенциалов.
Вода внутри трубы относительно стенок покоится.
При этом работа равна разности потенциалов для частицы которая будет перемещаться
от начала к концу.

   Тогда нельзя говорить об одном электроне, надо вводить все, участвующие в образовании тока. А у вас разве так?

[Ost]

   Тогда нельзя говорить об одном электроне, надо вводить все, участвующие в образовании тока. А у вас разве так?

ЭДС от количества не зависит. Это работа по перемещению единичного заряда.

[Олег Владимирович Лавринович]

ЭДС от количества не зависит. Это работа по перемещению единичного заряда.

Не означает ли это то, что в таких опытах надо измерять только ток? Замерить напряжение , в виду его малости,не имеем технической возможности. При ожидаемой  эдс 1Е-9 и сопротивлении в тысячные ома , в  стержне диаметром в 1 см , может достигать микроампера. а это уже регистрируется. 

[VPD]

ЭДС от количества не зависит. Это работа по перемещению единичного заряда.

  Ок. Только не очень непонятно, как этот заряд (он же в виде материального  электрона) пробегает с одного конца стержня к другому без участия остальных.

[Ost]

  Ок. Только не очень непонятно, как этот заряд (он же в виде материального  электрона) пробегает с одного конца стержня к другому без участия остальных.

Без участия других он может пробегать, например, между двумя заряженными телами.
В источниках тока выполняется закон сохранения заряда и массы.
Скорость движения электрона зависит от сечения провода. Подобно закону Бернулли.

[Ost]

Не означает ли это то, что в таких опытах надо измерять только ток? Замерить напряжение , в виду его малости,не имеем технической возможности. При ожидаемой  эдс 1Е-9 и сопротивлении в тысячные ома , в  стержне диаметром в 1 см , может достигать микроампера. а это уже регистрируется.

Так и есть в опыте, ЭДС создаёт ток. Ток обеспечивает энергию сигнала. Его можно преобразовать, при той же энергии.
Уменьшаем ток увеличиваем напряжение на выходе. На экране осциллографа мы видим результат преобразования.

[Ost]

  А как Вы рассчитываете энергию сигнала?

При действии ЭДС энергия запасается в ёмкости или индуктивности.