Технические науки/6. Электротехника и радиоэлектроника

¹Гуцул О.В., к. фіз.-мат. н. ²Слободян В.З.

¹Буковинський державний медичний університет, Україна

²Чернівецький національний університет ім. Ю.Федьковича, Україна

ФІЗИЧНА ПРИРОДА ЗАЛЕЖНОСТІ ДОБРОТНОСТІ КОЛИВАЛЬНОГО КОНТУРУ ВІД ОПОРУ РІДИН

Під час безелектродні дослідження опору рідин використовували установку, схема якої представлена на рис. 1.

Рис. 1. а). Електрична схема зв'язаних контурів; б). Капілярний соленоїд; в). Еквівалентна схема зв'язаних контурів

При заповненні капілярного соленоїда рідиною з питомим опором ρ₂, спостерігається зменшення добротності Q(ρ₂) еквівалентного коливального контуру, який описується рівнянням:

–, (1)

Проведено експериментальне вимірювання добротності та опору водних розчинів електролітів різної концентрації електродним (R) та безелектродним методами (Q).

З урахуванням реактивної зони, тобто глибини та довжини проникнення електромагніного поля в капіляр з рідиною, коефіцієнт В(R) теоретично описується рівнянням:

(2)

де r_к - радіус капіляра з рідиною, r_с= r_к-h, де h – глибина проникнення електромагнітного поля у капілярі з рідиною, В₀ – константа, яка не залежить від опору R і визначаються з експерименту шляхом екстраполяції В(R→∞)=В₀. Знаючи В(R) і В₀ можна згідно формули (2) розрахувати залежність h(R).

Залежність h(R) в логарифмічних координатах y=ln(h/r_к) та х=ln(1/R) є лінійною у=а₂х+b₂, що дозволяє визначити параметри а₂ і b₂. Для всіх трьох частот параметр b₂ виявився рівним b₂=-0,5 звідки слідує, що залежність h(R) має слідуючий вигляд:

, (3)

який добре узгоджується із літературними даними для скін-ефекту.

Залежності h(R)/r_к для трьох різних частот приведені на рис.2.

Вигляд залежності оберненої добротності 1000/Q від опору рідини R має наступний вигляд:

, (4)

де . (5)

. (6)

Рис. 2. Залежність скін-шару y=h(R)/r_к від оберненого опору рідин х=1/R (ГОм^-1) для трьох частот: Δ - f₁=400 кГц; · - f₂=700 кГц; o - f₃=1 МГц

Залежність оберненої добротності 1000/Q від для трьох частот приведено на рис.3 із якого слідує, що ці залежності мають вигляд прямих.

Рис. 3. Залежність оберненої добротності у=1000/Q від , де опір R вираженний у ГОм, для трьох різних частот: 1 - 1 МГц; 2 - 700 кГц; 3 - 400 кГц.

З рис. 3 видно, що залежності у=1000/Q від мають лінійний характер в широкій області зміни опорів рідин, що дозволяє зручніше розраховувати опір рідин безелектродним методом та значно спрости процес калібрування установки для безелектродного вимірюванння опору рідин.