Усредненные геометрические характеристики распределения волновых электронных пакетов в металлических проводниках с импульсным аксиальным током большой плотности

Abstract

Приведены результаты приближенного выбора усредненного значения n целого квантового числа n для мод квантованных волновых пси-функций n-го порядка и квантовомеханического расчета на основе найденного квантового числа n усредненных геометрических характеристик квантованных периодических продольных и радиальных волновых электронных пакетов (ВЭП) в круглых сплошных металлических проводниках с большим импульсным аксиальным током. Данные характеристики включают усредненные ширины «горячих» и «холодных» продольных и радиальных участков указанных проводников, формируемых соответствующими ВЭП, и усредненные шаги периодизации в указанных структурах ВЭП. Выполненные эксперименты на мощном генераторе длительной апериодической С- компоненты импульсного тока искусственной молнии с амплитудой его плотности до 0,37 кА/мм2 в оцинкованном стальном проводе радиусом 0,8 мм и длиной 320 мм подтвердили результаты выбора для него квантового числа n и расчета усредненных ширин «горячих» и «холодных» участков продольных ВЭП, визуально наблюдаемых вдоль интенсивно нагреваемого этим током исследуемого провода за счет слабого рассеяния электронных полуволн де Бройля на атомах кристаллической решетки его металла

Приведені результати наближеного вибору усередненого значення n цілого квантового числа n для мод квантованих хвилевих псі-функцій n-го порядку і квантовомеханічного розрахунку на основі знайденого квантового числа n усереднених геометричних характеристик квантованих періодичних подовжніх і радіальних хвилевих електронних пакетів (ХЕП) в круглих суцільних металевих провідниках з великим імпульсним аксіальним струмом. Дані характеристики включають усереднені ширини «гарячих» і «холодних» подовжніх і радіальних ділянок вказаних провідників, що формуються відповідними ХЕП, і усереднені кроки періодизації у вказаних структурах ХЕП. Виконані експерименти на потужному генераторі тривалої аперіодичної С- компоненти імпульсного струму штучної блискавки з амплітудою його щільності до 0,37 кА/мм2 в оцинкованому сталевому дроті радіусом 0,8 мм і завдовжки 320 мм підтвердили результати вибору для нього квантового числа n і розрахунку усередненої ширини «гарячих» і «холодних» ділянок подовжніх ХЕП, які візуально спостережуються вздовж досліджуваного дроту, що інтенсивно нагрівається цим струмом, за рахунок слабкого розсіяння електронних півхвиль де Бройля на атомах кристалічної решітки його металу.

Purpose. Calculation and experimental determination of average geometrical features of distributing of macroscopic electron wave packages (EWP) in round cylindrical metallic conductors with the pulsed axial current of high density. Methodology. Theoretical bases of the electrical engineering, bases of atomic and quantum physics, electrophysics bases of technique of high voltage and high pulsed currents. Results. The results of the conducted calculation and experimental researches are resulted on close determination of average geometrical features of distribution of longitudinal and radial EWP of macroscopic sizes in the indicated conductors. These descriptions are included by the average widths of «hot» and «cold» longitudinal and radial areas of conductor, and also average steps of division into the periods of similar areas. Results of the executed calculations and high temperature experiments for average geometrical features of longitudinal EWP in the zincked steel wire of diameter of 1.6 mm and length of 320 mm with the aperiodic impulse of current of temporal form 9 ms/160 ms and by amplitude 745 A coincide within the limits of 19 %. Originality. First with the use of methods of atomic and quantum physics the features of the stochastic distributing and mean values of basic geometrical sizes are analysed macroscopic longitudinal and radial EWP in round cylindrical metallic conductors with the pulsed axial current of high density. Practical value. Drawing on the got results in practice will allow more reliably to forecast geometrical sizes and places of localization of arising up in the probed metallic conductors with pulsed axial current of high density longitudinal and radial EWP.