Способ определения распределения плотности электрического заряда в заданном объеме

(й) 5 6 01 Я 29/24 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЗАРЯДА В ЗАДАННОМ ОБЪЕМЕ(57) Изобретение относится к электроиэмерениям и может быть использовано при определении распределения объемного Изобретение относится к электроизмерениям и может быть использовано при определении распределения объемного заряда, индуцированного в проводящем объеме, например в биологических объектах, при излучении задач магнитной гидро- динамики.Целью изобретения является расширение области применения способа на проводящие объекты, недоступные для измерения распределения потенциала.На фиг. 1 и 2 приведен пример реализации способа,Способ заключается в следующем.Если в некотором исследуемом объеме существует процесс генерации электрического заряда, то при присоединении к этому объему некоторого вспомогательного проводящего объема в последнем протекают электрические токи, в результате чего во вспомогательном объеме существует впол 5 Ы 1652945 А 1 заряда в проводящем объеме, например в биологических объектах, при излучении задач магнитной гидродинамики, Целью изобретения является распространение области применения способа на проводящие объемы, недоступные для измерения распределения потенциала,. В результате присоединения к исследуемому объему впомогательного однородного проводящего объема, в котором измеряется распределение потенциала 0(х,у,г) путем решения уравнения Пуансона, определяют распределение объемного заряда в недоступном для измерения потенциалов исследуемом проводящем обьеме. 2 ил. не определенное распределение электрического потенциала, обусловленное распре. делением плотности заряда в исследуемом объеме и определяемое уравнением ПуассонаЛО(х,у, г) =р(Х,у, г),где Л(х,у,г) - распределение потенциала во вспомогательном объеме;р (х,у,г) - распределение плотности заряда в исследуемом объеме.Решение уравнения Пуассона может быть получено с помощью функции влияния (функции Грина) путем решения интегрального уравнения Фредгольма 1-го рода 0 х, у, г ) =- 6 ( х, у, г; х, у,г )р( х, у, г ) с 3 х бу бггде х,у, г - координаты исследуемого объема;6 (х,у,к, х,у,г) - , функция влияния уравнения Пуассона в области Ч, образованнойисследуемым и вспомогательным обьемаС целью упрощения нахождения функции Грина целесообразно область Ч выбирать наиболее простой геометрическойформы, для которой Функция Грина уже известна (прямоугольная; цилиндрическая,сферическая), а проводимость материалавспомогательного объема равной проводимости на границе контакта исследуемогообъема с вспомогательным.Для упрощения измерения распределения О (х,у,л) при известной геометрии вспомогательного объема и его проводимостиможно ограничиться измерением распределения потенциала на его поверхности.В качестве примера реализации способа рассмотрим задачу восстановления распределения заряда, индуцированного вплотной хорошо проводящей плазме; движущейся в магнитном поле (см.чертеж), Поскольку электрическое поле связано соскоростью струи законом Ома) =а(Г - ч Й 1),где ч - скорость струи вдоль оси х;Н - однородное поле, направленноевдоль оси у;о- проводимость струи,) - плотность тока,то с точностью до вклада омического сопротивления )/т распределение индуцированного заряда характеризует оаспределениепроизводной скорости по координате ъ Этавеличина, как известно, определяет величину трения в струе и часто является предметом исследований.Таким образом, если Н и скорость струине меняется вдоль канала, тоР(У ) = Н д Распределение р (х,) идчсоответствующее ему распределение потенциала в дополнительном объеме характеризуется распределением в плоскости(у ) Будем в качестве примера рассматривать прямоугольную геометрию как исследуемого 1, так и дополнительного 2 объемов с одинаковыми линейными размерами в поперечном сечении. 5 10 15 20 25 30 40 45 50 Дополнительный объем ограничен кор-пусом, выполненным из изолятора 3, заполнен проводником 4 (графитом), в который вмонтированы электроды 5, измеряющие распределение потенциала, Контакт с проводящей плазмой осуществляется по поверхности 6, свободной от изолятора, Датчики сигнала (электроды) размещают в плоскости (у,к), по 9 электродов вдоль каждой из координат. Для упрощения расчетов используют периодические кривые условия, которые реализуют с помощью шунтирующих медных проводов 7.Для опроса датчиков и численной обработки полученных результатов могут быть задействованы системы, используемые для автоматизации физического эксперимента, в частности крейт "КАМАК", сопряженный с управляющей вычислительной машиной ласса персональной ЭВМ.Благодаря присоединению к исследуемому объему вспомогательного однородного проводящего объема и измерению в нем распределения потенциала возможно определения оаспределения плотности электрического заряда в заданном объеме без проникновения внутрь этого обьема, что в ряде случаев является весьма важным, например при измерении распределения плотности электрического заряда, генерируемого в горячей плазменной струе или человеческом мозге.Формула изобретения Способ определения распределения плотности электрического заряда в заданном объеме, включающий измерение распределения потенциала О(х,у,г) и нахождение искомого распределения р путем решения уравнения Пуассона дО+оО дО+ 2 х,у,е,отл идх ду дкч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения способа на прово. дящие объемы, недоступные для измерения распределения потенциала, к исследуемому объему присоединяют вспомогательный объем, выполненный из однородного проводника, имеющий электрический контакт с исследуемым обьемом по всей площади соприкосновения, при этом измерение распределения потенциала О (х,у,г) проводят во вспомогательном объеме.Составитель В. МаксименкоРедактор А, Маковская Техред М.Моргентал Корректор С. ЧерниЗаказ 1771 Тираж 423 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10