Трансформація електричного струму анізотропним електропровідним середовищем

Анотація

Розглянуто особливості розподілу електричного струму в анізотропному електропровідному середовищі і встановлено залежності його поздовжньої та поперечної складових від геометричних факторів.
У випадку пластини прямокутної форми розміром a×b×с кристалографічні осі розміщено в площині бічної грані a×b, причому одну з цих осей орієнтовано під деяким кутом α до ребра a. Прикладання до верхньої і нижньої торцевих граней пластини деякої різниці потенціалів приводить до появи поздовжньої та поперечної складових внутрішнього електричного струму. Показано можливість трансформації величини електричного струму, а також спосіб оптимізації його величини.
Коефіцієнт трансформації такого пристрою визначається величиною анізотропії електропровідності матеріалу пластини та коефіцієнтом її форми k = a/b. Розглянуто декілька варіантів конструкції анізотропного діелектричного трансформатора та запропоновано їхні еквівалентні електричні схеми заміщення. Також запропоновано трансформатор спіралеподібної конструкції, який характеризується високим значенням коефіцієнта трансформації n при його малих лінійних розмірах. Наприклад, при висоті b = 2 мм та зовнішньому радіусі r₁ = 12,5 мм він характеризується коефіцієнтом трансформації n = 10³.
Наведено інформацію про існуючі монокристалічні та штучні анізотропні матеріали, які можуть застосовуватися для пропонованого пристрою. Перспективними тут вбачаються високотемпературні надпровідні матеріали, що характеризуються високим значенням анізотропії залишкового опору.
Використання описаного ефекту трансформації дозволить значно розширити можливості практичного застосування розглянутого електроомічного явища, що призведе до появи нового покоління приладів та пристроїв для НВЧ-техніки, електроніки та електроенергетики.