información general
Vivimos en una era de materiales sintetizados. Desde la invención de la viscosa y el nailon, la industria química nos suministra generosamente tejidos sintéticos y ya no podemos imaginar nuestra existencia sin ellos. En verdad, gracias a ellos, la humanidad ha logrado satisfacer plenamente la necesidad de ropa: desde medias y leotardos de rejilla hasta suéteres ligeros y cálidos y cómodas y hermosas chaquetas con aislamiento sintético. Los tejidos sintéticos tienen muchas otras ventajas, entre las que se incluyen, por ejemplo, la durabilidad y las propiedades repelentes al agua, o la capacidad de conservar su forma durante mucho tiempo después del planchado.
Desafortunadamente, siempre hay lugar para una mosca en el ungüento en un barril de miel. Los materiales sintéticos se electrifican fácilmente, lo que literalmente sentimos con nuestra propia piel. Cada uno de nosotros, quitándonos un suéter de lana sintética en la oscuridad, podíamos ver chispas y escuchar el crepitar de las descargas eléctricas.
Los médicos desconfían bastante de esta propiedad de los sintéticos y recomiendan su uso al menos para ropa interior productos de fibras naturales con una mínima cantidad de sintéticos añadidos.
Los tecnólogos se esfuerzan por crear tejidos con altas propiedades antiestáticas utilizando varias maneras reducción de la electrificación, pero la complicación de la tecnología conduce a un aumento de los costes de producción. Para controlar las propiedades antiestáticas de los polímeros, utilizan varios metodos mediciones de densidad de carga superficial, que, junto con datos específicos resistencia electrica, sirve como característica de propiedades antiestáticas.
Cabe señalar que las propiedades antiestáticas de la ropa y el calzado son muy importantes para una determinada parte de la limpieza. locales de producción, por ejemplo, en la industria de la microelectrónica, donde las cargas electrostáticas acumuladas durante la fricción de telas o materiales de calzado en sus superficies pueden destruir los microcircuitos.
La industria del petróleo y el gas impone exigencias extremadamente altas a las propiedades antiestáticas de los tejidos de la ropa y del calzado; después de todo, una pequeña chispa es suficiente para iniciar una explosión o un incendio en dichas industrias. a veces con consecuencias muy nefastas en términos materiales e incluso con víctimas humanas.
Antecedentes históricos
El concepto de densidad de carga superficial está directamente relacionado con el concepto de cargas eléctricas.
Incluso Charles Dufay, un científico de Francia, sugirió y demostró en 1729 la existencia de cargas de varios tipos, a las que llamó “vidrio” y “resina”, ya que se obtenían frotando vidrio con seda y ámbar (es decir, resina de árbol). ) con lana. Benjamín Franklin, quien estudió las descargas de rayos y creó el pararrayos, presentó nombres modernos dichas cargas son positivas (+) y negativas (–).
La ley de interacción de cargas eléctricas fue descubierta por el científico francés Charles Coulomb en 1785; ahora, en honor a sus servicios a la ciencia, esta ley lleva su nombre. Para ser justos, cabe señalar que la misma ley de interacción fue descubierta 11 años antes que Coulomb por el científico británico Henry Cavendish, quien utilizó para experimentos las mismas balanzas de torsión que desarrolló y que Coulomb utilizó posteriormente de forma independiente. Desafortunadamente, el trabajo de Cavendish sobre la ley de interacción de cargas por mucho tiempo(más de cien años) era desconocido. Los manuscritos de Cavendish no se publicaron hasta 1879.
El siguiente paso en el estudio de las cargas y el cálculo de los campos eléctricos que crean lo dio el científico británico James Clerk Maxwell, quien combinó la ley de Coulomb y el principio de superposición de campos con sus ecuaciones electrostáticas.
Densidad de carga superficial. Definición
La densidad de carga superficial es cantidad escalar, que caracteriza la carga por unidad de superficie de un objeto. Su ilustración física, en una primera aproximación, puede ser una carga en un condensador hecho de placas conductoras planas de un área determinada. Dado que las cargas pueden ser tanto positivas como negativas, sus valores de densidad de carga superficial se pueden expresar en cantidades positivas y negativas. Se denota con la letra griega σ (se pronuncia sigma) y se calcula mediante la fórmula:
s = Q/S
σ = Q/S donde Q es la carga superficial, S es el área de la superficie.
Dimensión de la densidad de carga superficial en Sistema internacional Las unidades del SI se expresan en culombios por metro cuadrado (C/m²).
Además de la unidad básica de densidad de carga superficial, se utiliza una unidad múltiple (C/cm2). En otro sistema de medición, el SGSM, se utilizan la unidad abculon por metro cuadrado (abC/m²) y un múltiplo de la unidad abculon por centímetro cuadrado (abC/cm²). 1 abculombio es igual a 10 culombios.
En países que no utilizan unidades métricas de área, la densidad de carga superficial se mide en culombios por pulgada cuadrada (C/in2) y abculombios por pulgada cuadrada (abC/in2).
Densidad de carga superficial. Física de los fenómenos.
La densidad de carga superficial se utiliza para realizar cálculos físicos y de ingeniería de campos eléctricos en el diseño y uso de diversas instalaciones experimentales electrónicas, dispositivos físicos y componentes electrónicos. Como regla general, tales instalaciones y dispositivos tienen electrodos planos hechos de material conductor de área suficiente. Dado que las cargas de un conductor están ubicadas a lo largo de su superficie, se pueden despreciar sus otras dimensiones y efectos de borde. Los cálculos de los campos eléctricos de tales objetos se realizan utilizando las ecuaciones electrostáticas de Maxwell.
Densidad de carga superficial de la Tierra.
Pocos de nosotros recordamos que vivimos en la superficie de un condensador gigante, una de cuyas placas representa la superficie de la Tierra y la segunda placa está formada por capas ionizadas de la atmósfera.
Es por eso que la Tierra se comporta como un capacitor: acumula una carga eléctrica y en este capacitor, de vez en cuando, incluso se producen fallas del espacio entre electrodos cuando se excede el voltaje "de funcionamiento", más conocido por nosotros como un rayo. El campo eléctrico de la Tierra es similar al campo eléctrico de un condensador esférico.
Como cualquier condensador, la Tierra se puede caracterizar por una densidad de carga superficial, cuyo valor, en caso general, puede cambiar. En tiempo despejado, la densidad de carga superficial en un área particular de la Tierra corresponde aproximadamente al valor promedio del planeta. Los valores locales de la densidad de carga superficial de la Tierra en montañas, colinas, lugares donde se encuentran minerales metálicos y durante procesos eléctricos en la atmósfera pueden diferir de los valores promedio hacia arriba.
Estimemos su valor promedio en condiciones normales. Como sabes, el radio de la Tierra es de 6371 kilómetros.
estudio experimental campo eléctrico La Tierra y los cálculos correspondientes muestran que la Tierra en su conjunto tiene una carga negativa, cuyo valor medio se estima en 500.000 culombios. Esta carga se mantiene aproximadamente al mismo nivel debido a una serie de procesos en la atmósfera terrestre y en el espacio cercano.
Según el famoso curso escolar fórmula calcular el área de la superficie globo, equivale aproximadamente a 500.000.000 de kilómetros cuadrados.
Por tanto, la densidad de carga superficial promedio de la Tierra será aproximadamente 1 10⁻⁹ C/m² o 1 nC/m².
Tubo de cinescopio y osciloscopio.
La televisión habría sido imposible sin la aparición de dispositivos que aseguran la formación de un estrecho haz de electrones con densidad alta carga - cañones de electrones. Hasta hace poco, uno de los elementos principales de los televisores y monitores era un cinescopio o, en otras palabras, un tubo de rayos catódicos (CRT). La producción anualizada de CRT ascendió a cientos de millones de unidades en el pasado reciente.
Un cinescopio es un dispositivo de vacío de electrones diseñado para convertir señales eléctricas en señales luminosas para formar dinámicamente una imagen en una pantalla recubierta de fósforo, que puede ser monocromática o policromada.
El diseño del cinescopio consta de un cañón de electrones, sistemas de enfoque y desviación, ánodos aceleradores y una pantalla con una capa de fósforo aplicada. En los tubos de imágenes en color (CELT), el número de elementos que crean haces de electrones se triplica por el número de colores mostrados: rojo, verde y azul. Las pantallas de tubo de imagen en color tienen máscaras de ranuras o puntos que impiden que haces de electrones de un color diferente alcancen un fósforo específico.
El recubrimiento de fósforo es un mosaico de tres capas de fósforo con luminiscencia de diferentes colores. Los elementos del mosaico se pueden ubicar en el mismo plano o en los vértices del triángulo del elemento de visualización.
Un cañón de electrones consta de un cátodo, un electrodo de control (modulador), un electrodo acelerador y uno o más ánodos. Cuando hay dos o más ánodos, el primer ánodo se llama electrodo de enfoque.
El cátodo de los tubos de imagen tiene forma de manguito hueco, en afuera cuyo fondo está recubierto con una capa de óxidos de metales alcalinotérreos, que proporciona suficiente emisión térmica de electrones cuando se calienta a una temperatura de aproximadamente 800 °C gracias a un calentador aislado eléctricamente del cátodo.
El modulador es un vidrio cilíndrico con un fondo que cubre el cátodo. En el centro del fondo del vaso hay un orificio calibrado de aproximadamente 0,01 mm, llamado diafragma de soporte, por el que pasa haz de electrones.
Dado que el modulador está ubicado a poca distancia del cátodo, su propósito y funcionamiento es similar al propósito y funcionamiento de la rejilla de control en un tubo de vacío.
El electrodo acelerador y los ánodos son cilindros huecos, el último ánodo también tiene forma de manguito con un orificio calibrado en la parte inferior, que se llama diafragma de salida. Este sistema de electrodos está diseñado para dar a los electrones la velocidad requerida y formar un pequeño punto en la pantalla del cinescopio, que representa una lente electrostática. Sus parámetros dependen de la geometría de estos electrodos y de las densidades de carga superficial en ellos, que se crean aplicándoles voltajes apropiados en relación con el cátodo.
Uno de los más utilizados recientemente dispositivos electronicos Era un tubo oscilográfico de rayos catódicos (OCRT), diseñado para visualizar señales eléctricas mostrándolas con un haz de electrones en una pantalla monocromática fluorescente. La principal diferencia entre un tubo de osciloscopio y un cinescopio es el principio de construcción de un sistema de deflexión. El OERT utiliza un sistema de deflexión electrostática porque proporciona una respuesta más rápida.
Un CRT oscilográfico es una bombilla de vidrio al vacío que contiene un cañón de electrones, que genera un haz estrecho de electrones utilizando un sistema de electrodos que desvía el haz de electrones y lo acelera, y una pantalla luminiscente que brilla cuando es bombardeada por electrones acelerados.
El sistema de deflexión consta de dos pares de placas ubicadas horizontal y verticalmente. El voltaje que se prueba se aplica a las placas horizontales, también conocidas como placas de desviación verticales. Las placas verticales, o placas de desviación horizontales, reciben una tensión de diente de sierra del generador de escaneo. Bajo la influencia de los voltajes en las placas, se produce una redistribución de cargas en ellas y, debido al campo eléctrico total resultante (¡recuerde el principio de superposición de campos!), los electrones voladores se desvían de su trayectoria original en proporción a los voltajes aplicados. El haz de electrones dibuja la forma de la señal que se estudia en la pantalla del tubo. Debido al voltaje en dientes de sierra en las placas verticales, el haz de electrones, en ausencia de una señal en las placas horizontales, se mueve a través de la pantalla de izquierda a derecha, mientras dibuja una línea horizontal.
Si se aplican dos señales diferentes a las placas de desviación vertical y horizontal, en la pantalla se pueden observar las llamadas figuras de Lissajous.
Dado que ambos pares de placas forman condensadores planos, cuyas cargas se concentran en las placas, para calcular el diseño del tubo de rayos catódicos se utiliza la densidad de carga superficial, que caracteriza la sensibilidad de la desviación de los electrones al voltaje aplicado.
Condensador electrolítico e ionistor.
También se deben realizar cálculos de carga superficial al diseñar condensadores. En la ingeniería eléctrica, la ingeniería de radio y la electrónica modernas, los condensadores se utilizan ampliamente. varios tipos, utilizado para separar circuitos CC y CC C.A. y por acumulación energía eléctrica.
La función de almacenamiento de un condensador depende directamente del tamaño de su capacidad. Un condensador típico consta de placas de conductor llamadas placas de condensador (generalmente hechas de varios metales), separadas por una capa dieléctrica. El dieléctrico de los condensadores son sustancias sólidas, líquidas o gaseosas que tienen una constante dieléctrica alta. En el caso más sencillo, el dieléctrico es aire ordinario.
Podemos decir que la capacidad de almacenamiento de energía eléctrica de un condensador es directamente proporcional a la densidad de carga superficial en sus placas o al área de las placas, e inversamente proporcional a la distancia entre sus placas.
Por lo tanto, hay dos formas de aumentar la energía acumulada por el condensador: aumentar el área de las placas y reducir el espacio entre ellas.
En los condensadores electrolíticos de gran capacidad, se utiliza una fina película de óxido como dieléctrico, depositada sobre el metal de uno de los electrodos, el ánodo, y el otro electrodo es el electrolito. característica principal Los condensadores electrolíticos es que, en comparación con otro tipo de condensadores, tienen una gran capacidad con unas dimensiones bastante pequeñas, además, son dispositivos de almacenamiento eléctrico polares, es decir, deben incluirse en circuito electrico observando la polaridad. La capacidad de los condensadores electrolíticos puede alcanzar decenas de miles de microfaradios; A modo de comparación: la capacidad de una bola de metal con un radio igual al radio de la Tierra es de sólo 700 microfaradios.
Por consiguiente, la densidad de carga superficial de tales condensadores energizados puede alcanzar valores significativos.
Otra forma de aumentar la capacitancia de un condensador es aumentar la densidad de carga superficial debido a la superficie desarrollada de los electrodos, lo que se logra utilizando materiales con mayor porosidad y aprovechando las propiedades de una doble capa eléctrica.
La implementación técnica de este principio es un ionistor (otros nombres son supercondensador o ultracondensador), que es un condensador cuyas "placas" son una doble capa eléctrica en la interfaz entre el electrodo y el electrolito. Funcionalmente, el ionistor es un híbrido de un condensador y una fuente de corriente química.
Una doble capa eléctrica interfacial es una capa de iones formada en la superficie de partículas como resultado de la adsorción de iones de una solución o la orientación de moléculas polares en el límite de fase. Los iones directamente unidos a la superficie se denominan determinantes de potencial. La carga de esta capa está equilibrada por la carga de una segunda capa de iones llamados contraiones.
Dado que el espesor de la doble capa eléctrica, es decir, la distancia entre las “placas” del condensador, es extremadamente pequeña (el tamaño de un ion), la energía almacenada en el supercondensador es mayor en comparación con los condensadores electrolíticos convencionales del mismo tamaño. Además, el uso de una doble capa eléctrica en lugar de un dieléctrico convencional permite aumentar significativamente la superficie efectiva del electrodo.
Si bien los ionistores típicos son inferiores a las baterías electroquímicas en términos de densidad de energía almacenada, los desarrollos prometedores de supercondensadores que utilizan nanotecnología ya los han igualado en este indicador e incluso los han superado.
Por ejemplo, los supercondensadores de aerogel desarrollados por Ness Cap., Ltd con electrodos de espuma de carbono tienen una capacidad volumétrica 2000 veces mayor que la capacidad volumétrica. condensador electrolítico el mismo tamaño, y la densidad de potencia excede densidad de potencia baterías electroquímicas 10 veces.
Otras cualidades valiosas de un supercondensador como dispositivo de almacenamiento de energía eléctrica incluyen baja resistencia interna y corriente de fuga muy baja. Además, el supercondensador tiene un tiempo de carga corto, permite corrientes de descarga elevadas y un número prácticamente ilimitado de ciclos de carga-descarga.
Los supercondensadores se utilizan para almacenamiento a largo plazo energía eléctrica y al alimentar la carga. corrientes altas. Por ejemplo, cuando se aprovecha la energía de frenado de los coches de carreras de Fórmula 1 con la posterior recuperación de la energía acumulada en los ionistores. Para los coches de carreras, donde cada gramo y cada centímetro cúbico de volumen importa, los supercondensadores con una densidad de energía almacenada de hasta 4.000 W/kg son una excelente alternativa. baterías de iones de litio. Los ionistores también se han vuelto comunes en turismos, donde se utilizan para alimentar equipos durante el funcionamiento del arrancador y para suavizar las sobretensiones durante las cargas máximas.
Experimento. Determinación de la densidad de carga superficial de la trenza de un cable coaxial.
Como ejemplo, considere el cálculo de la densidad de carga superficial en la trenza de un cable coaxial.
Para calcular la densidad de carga superficial acumulada por la trenza de un cable coaxial, teniendo en cuenta que el núcleo central junto con la trenza forman un condensador cilíndrico, utilizamos la dependencia de la carga del condensador de la tensión aplicada:
Q = C U donde Q es la carga en culombios, C es la capacitancia en faradios, U es el voltaje en voltios.
Tomemos un trozo de cable coaxial de radiofrecuencia de pequeño diámetro (además su capacitancia es mayor y es más fácil de medir) con una longitud L igual a 10 metros.
Con un multímetro, mida la capacitancia de un trozo de cable y con un micrómetro, mida el diámetro de la trenza d.
Sk = 500 pF; d = 5 mm = 0,005 m
Apliquemos un voltaje calibrado de 10 voltios al cable de la fuente de alimentación, conectando la trenza y el núcleo central del cable a los terminales de la fuente.
Usando la fórmula anterior, calculamos la carga acumulada en la trenza:
Q = Сk Reino Unido = 500 10 = 5000 pC = 5 nC
Considerando la trenza de un segmento de cable como un conductor sólido, encontramos su área, calculada mediante la conocida fórmula para el área de un cilindro:
S = π d L = 3,14 0,005 10 = 0,157 m²
y calcule la densidad de carga superficial aproximada de la trenza del cable:
σ = Q/S = 5/0,157 = 31,85 nC/m²
Naturalmente, al aumentar el voltaje aplicado a la trenza y vena central cable coaxial, la carga acumulada también aumenta y, en consecuencia, también aumenta la densidad de carga superficial.
1.2.El concepto de densidad de carga.
Para simplificar los cálculos matemáticos de los campos electrostáticos, a menudo se ignora la estructura discreta de las cargas. Se supone que la carga se distribuye de forma continua e introduce el concepto de densidad de carga.
Consideremos varios casos de distribución de carga.
1.La carga se distribuye a lo largo de la línea.
Sea una carga en un área infinitesimal 
. Ingresemos el valor
.
(1.5)
Magnitud 
llamada densidad de carga lineal. Su significado físico es la carga por unidad de longitud.
2. La carga se distribuye por la superficie. Introduzcamos la densidad de carga superficial:
.
(1.6)
Su significado físico es la carga por unidad de área.
3. La carga se distribuye por todo el volumen. Introduzcamos la densidad de carga volumétrica:
.
(1.7)
Su significado físico es carga concentrada en una unidad de volumen.
Una carga concentrada en una porción infinitesimal de una línea, superficie o en un volumen infinitesimal puede considerarse una carga puntual. La intensidad del campo creado por él está determinada por la fórmula:
.
(1.8)
Para encontrar la intensidad del campo creado por todo el cuerpo cargado, es necesario aplicar el principio de superposición de campos:
.
(1.9)
En este caso, por regla general, el problema se reduce a calcular la integral.
1.3. Aplicación del principio de superposición al cálculo de campos electrostáticos. Campo electrostático en el eje de un anillo cargado.
Declaración del problema . Sea un anillo delgado de radio R, cargado con una densidad de carga lineal τ . Es necesario calcular la intensidad del campo eléctrico en un punto arbitrario. A, ubicado en el eje del anillo cargado a una distancia incógnita desde el plano del anillo (Fig.).
Elijamos un elemento infinitesimal de la longitud del anillo. dl; cargar dq, ubicado en este elemento es igual a dq=
τ·
dl. Esta carga se crea en un punto A
campo eléctrico tensión 
. El módulo del vector de tensión es igual a:
.
(1.10)
Según el principio de superposición de campos, la intensidad del campo eléctrico creado por todo el cuerpo cargado es igual a la suma vectorial de todos los vectores. :
.
(1.11)
Ampliemos los vectores. en componentes: perpendicular al eje del anillo ( 
) y anillos paralelos al eje ( 
).
.
(1.12)
La suma vectorial de las componentes perpendiculares es cero: 
, Entonces 
. Reemplazando la suma por una integral obtenemos:
.
(1.13)
Del triángulo (Fig. 1.2) se sigue:
=
.
(1.14)
Sustituimos la expresión (1.14) en la fórmula (1.13) y quitamos los valores constantes fuera del signo integral, obtenemos:
.
(1.15)
Porque 
, Eso
.
(1.16)
considerando que 
, la fórmula (1.16) se puede representar como:
.
(1.17)
1.4.Descripción geométrica del campo eléctrico. Flujo del vector de tensión
Para describir matemáticamente el campo eléctrico, es necesario indicar la magnitud y dirección del vector en cada punto. 
, es decir, establecer la función vectorial 
.
Existe una forma visual (geométrica) de describir un campo usando líneas vectoriales. 
(líneas eléctricas) (Fig. 13.).
Las líneas de tensión se dibujan de la siguiente manera:
CON 
Hay una regla:
Las líneas vectoriales de intensidad del campo eléctrico creadas por un sistema de cargas estacionarias pueden comenzar o terminar sólo en las cargas o llegar al infinito.
La figura 1.4 muestra la imagen. campo electrostático carga puntual usando líneas vectoriales , y en la Figura 1.5 hay una imagen del campo electrostático del dipolo .
1.5. Flujo vectorial de intensidad de campo electrostático
PAG 
Coloquemos un área infinitesimal dS en el campo eléctrico (figura 1.6). 
Aquí - vector unitario normal al sitio. Vector de intensidad de campo eléctrico se forma con lo normal algún ángulo α. Proyección vectorial
a la dirección normal es igual a E n =E·cos α . flujo vectorial
,
(1.18)
a través de un área infinitesimal se llama producto escalar
El flujo vectorial de intensidad del campo eléctrico es una cantidad algebraica; su signo depende de la orientación mutua de los vectores
.
Y
Vector de flujo a través de una superficie arbitraria S
.
(1.20)
El valor finito está determinado por la integral:
.
(1.21)
Si la superficie es cerrada, la integral se marca con un círculo:
Para superficies cerradas, la normal se lleva hacia afuera (figura 1.7).
El flujo del vector tensión tiene un significado geométrico claro: es numéricamente igual al número de líneas del vector.
, pasando a través de una superficie arbitraria.
a través de la superficie a telas Se presentan diferentes requisitos, es decir, deben tener propiedades de consumo adecuadas. Por tanto, los tejidos de lino deben, en primer lugar, tener buenas propiedades higiénicas: higroscopicidad, absorción de humedad, permeabilidad al vapor, permeabilidad al aire; tejidos para ropa de invierno: altas propiedades de protección contra el calor; tejidos de revestimiento: ser lisos, suaves, tener alta resistencia a la abrasión, buenas propiedades higiénicas, incluida una baja electrificación; muebles y telas decorativas - tienen altos indicadores artísticos y estéticos, mientras que los muebles - también alta resistencia al desgaste y decorativos: resistencia a la luz, buena drapeabilidad (baja rigidez).
Propiedades de consumo Los tejidos se caracterizan por ciertos indicadores de calidad, que se controlan tanto en la etapa de desarrollo como en la etapa de producción de los tejidos. En el primer caso, se determina una gama más amplia de indicadores, en el segundo, aquellos que pueden cambiar como resultado de una interrupción en el proceso tecnológico. El control de calidad de los tejidos fabricados se lleva a cabo de acuerdo con el cumplimiento de los indicadores de calidad individuales con las normas. especificaciones técnicas.
Las propiedades de consumo de los tejidos se pueden dividir en los siguientes grupos: geométricas; propiedades que afectan la vida útil del tejido; higiénico; estético.
Las propiedades geométricas incluyen: largo, ancho y grosor de las telas.
La longitud de una pieza de tela oscila entre 10 y 150 m. Debido a que los defectos inaceptables al rechazar la tela están sujetos a corte, las normas limitan su número, lo que está ligado al establecimiento de una longitud mínima de la pieza. Si la longitud del corte es menor que el mínimo, se convierte en un colgajo medido.
El ancho de los tejidos, que varía según la composición de la materia prima y la finalidad, oscila entre 40 y 250 cm. Se mide en tres lugares aproximadamente a la misma distancia entre sí. El ancho de la tela en una pieza se toma como la media aritmética de tres medidas, calculada al 0,1 cm más cercano y redondeada al 1,0 cm más cercano.
El grosor de la tela se tiene en cuenta a la hora de preparar el suelo (doblado en varias capas de tela), sobre el que se corta la tela. Depende principalmente del grosor de los hilos utilizados, del tipo de tejido y del acabado. A su vez, el espesor afecta propiedades del tejido como protección contra el calor, permeabilidad al vapor, permeabilidad al aire, etc.
Las propiedades que influyen en la vida útil de los tejidos son especialmente importantes en el caso del lino, forros, tejidos para muebles, ropa de trabajo, etc. gran valor y para una variedad de tejidos para prendas de vestir.
Las propiedades que afectan la vida útil de la tela incluyen las siguientes:
La resistencia a la tracción es uno de los principales indicadores que determinan la vida útil de un producto, aunque los productos no están sujetos a rotura directa durante el funcionamiento. Este indicador se caracteriza por la carga de rotura (Рр), la fuerza más grande que puede soportar una tira reactiva de tela cuando se estira hasta romperse. Se mide en N (newtons).
La extensibilidad del tejido y la estabilidad de los productos se caracterizan por el alargamiento del tejido en caso de rotura.
La resistencia a la abrasión es una de las principales propiedades mediante las cuales se puede predecir la resistencia al desgaste de un tejido. Determine la resistencia a la abrasión de las telas a lo largo del plano (forro, lino), o a lo largo de los pliegues (camisas, trajes, abrigos), o simplemente a lo largo del pelo (telas de pelo). Este indicador se estima por el número de ciclos (revoluciones) del dispositivo hasta que la tela se destruye por completo o se desgastan sus hilos individuales.
La contracción, o cambio de tamaño después de tratamientos húmedos y térmicos, es una propiedad de la tela que se tiene en cuenta al coser un producto, cuando se fabrica con la misma tela y cuando se cose con telas diferentes.
Según la cantidad de contracción, las telas se dividen en no encogibles, cuando la contracción en la urdimbre y la trama es de hasta el 1,5%, contracción baja: en la urdimbre hasta el 3,5%, en la trama hasta el 2,0%, contracción - hasta el 5 y hasta el 2,0%, respectivamente.
La solidez a la luz es una propiedad especialmente importante para evaluar la calidad de los tejidos expuestos a la luz durante mucho tiempo. Los tejidos se evalúan mediante la pérdida de resistencia de las tiras reactivas después de una exposición a la luz durante un tiempo determinado.
Las propiedades higiénicas son importantes para casi todas las prendas y tejidos de lino. Para las telas de lino, vestidos de verano, blusas y camisas, la higroscopicidad, la permeabilidad al vapor y al aire son más importantes; para las telas de invierno, las propiedades de protección contra el calor y la resistencia al agua;
La higroscopicidad es la capacidad de un tejido para absorber y liberar vapor de agua del aire circundante. Cuanta más humedad absorbe un tejido, más higroscópico es. Este indicador está determinado por la masa de humedad absorbida en relación con la masa de tejido seco y se expresa como porcentaje.
La permeabilidad es la capacidad de un tejido de permitir que el vapor de agua (sudor), el aire, rayos de sol etc. Al evaluar la calidad de los tejidos, se tienen en cuenta indicadores como la permeabilidad al aire y al vapor. Estas propiedades son importantes para camisas, blusas, vestidos y otros, especialmente los utilizados en horario de verano, tejidos, así como para todos los tejidos de la gama infantil.
La resistencia al agua es la capacidad que tiene un tejido para resistir la penetración del agua a través de él. Esta propiedad es especialmente importante para evaluar la calidad de las telas impermeables. Para que las telas impermeables sean resistentes al agua, se les aplica un acabado impermeable o repelente al agua.
Las propiedades de protección térmica son la capacidad de un tejido para proteger al cuerpo humano de influencias adversas. bajas temperaturas ambiente. Si la tela del producto no retiene el calor, la temperatura en el espacio de la ropa interior bajará. En base a esto, las propiedades de protección contra el calor se evalúan mediante la caída de temperatura al pasar a través de una muestra de tejido. flujo de calor.
La electrificación es la capacidad que tienen los tejidos de formar y acumular cargas de electricidad estática. Se ha demostrado que durante la electrificación pueden surgir cargas positivas o negativas (de diferentes polaridades) como resultado de la fricción. Las cargas positivas no son perceptibles para el cuerpo humano, pero sí las negativas, que son características. tejidos sintéticos, tienen un efecto adverso en los humanos.
La masa (densidad superficial) del tejido afecta la fatiga humana. Y no es casualidad que en últimos años Es muy popular la ropa ligera de invierno hecha de tejidos acolchados con material aislante (sintpón, plumón).
El peso del tejido afecta la resistencia al desgaste, la protección contra el calor y otras propiedades.
Las propiedades estéticas son de gran importancia. Su función es excelente para todos los tejidos del hogar sin excepción. Al elegir una tela, el comprador primero presta atención a su apariencia.
Las propiedades estéticas como la solidez del color, la resistencia a las arrugas, la rigidez, la capacidad de drapeado, la capacidad de expansión y la capacidad de pelusa se determinan mediante métodos de laboratorio, y el diseño artístico y colorístico, la estructura del tejido y su acabado final se determinan sólo visualmente.
La solidez del color es la capacidad de un tejido para conservar el color bajo diversas influencias (luz, lavado y planchado, fricción, sudor, etc.). Al evaluar la calidad de un tejido, se determina la solidez del color a las influencias a las que está expuesto el producto durante su uso. Este indicador se estima en puntos según el grado de aclarado del color inicial del tejido y el grado de coloración. material blanco. En este caso, 1 punto significa bajo y 5 puntos significa alto grado solidez del color. Dependiendo del grado de solidez del color, las telas se dividen en tres grupos: ordinarias - "OK", duraderas - "PK" y de color especialmente duradero - "OPK".
La resistencia a las arrugas es la capacidad de una tela para resistir la formación de pliegues y arrugas y restaurar su forma original después de arrugarse.
Drapeabilidad: la capacidad de una tela para doblarse en un estado libremente suspendido. varias formas.
La expansibilidad es una propiedad de la tela que se manifiesta en el desplazamiento de los hilos bajo la influencia de diversas cargas durante el funcionamiento del producto. La capacidad de expansión es una propiedad indeseable de la tela que afecta negativamente la apariencia del producto.
La pillabilidad es la tendencia de una tela a formar bolitas en su superficie como resultado de diversos efectos abrasivos al usar el producto. Los pilli son fibras enrolladas en forma de bolas y trenzas de diversas formas y tamaños. Al igual que la capacidad de expansión, esta propiedad se manifiesta solo durante el funcionamiento del producto y afecta negativamente su apariencia.
El diseño artístico y colorista de una tela se evalúa visualmente por su expresividad artística, originalidad, novedad y la correspondencia de la gama de colores y patrones con la tendencia de la moda.
Evaluación del nivel de calidad de los tejidos. La evaluación del nivel de calidad del producto incluye:
evaluación de propiedades artísticas y estéticas;
evaluación de defectos de apariencia;
evaluación de propiedades físicas y mecánicas;
Evaluación de propiedades químicas.
Las propiedades artísticas y estéticas de los tejidos se evalúan mediante un método experto.
Los métodos de laboratorio evalúan aspectos físicos, mecánicos y propiedades quimicas.
El nivel de calidad se evalúa por la presencia de defectos en la apariencia examinando la tela desde el frente en una mesa de rechazo o en una máquina intermediariora. Los defectos en la apariencia de los tejidos surgen en diversas etapas de su producción y son causados por defectos en las materias primas y violaciones. procesos tecnológicos hilado, tejido y acabado.
Hay defectos comunes y locales. Se produce un defecto generalizado a lo largo de todo el tejido, mientras que se produce un defecto local en un área limitada.
No se permiten defectos locales graves en piezas de tela destinadas a organizaciones comerciales. Estos incluyen: agujeros, tejidos, manchas de más de 2 cm, etc. Estos defectos se eliminan en la empresa textil. Si el tamaño del defecto no supera los 2 cm, se corta el tejido en el lugar del defecto.
Transpirabilidad- la capacidad del tejido para dejar pasar el aire, caracterizada por el coeficiente de permeabilidad al aire (dm 3 / (m 2 · c), que muestra cuánto aire pasa a través de una unidad de área por unidad de tiempo con una cierta diferencia de presión en ambos lados del material.
Resistencia- caracterizado por el número de ciclos de múltiples deformaciones que una muestra de tejido puede soportar antes de fallar. Determinar la resistencia mediante pulsadores.
Propiedades geométricas de la tela.- caracterizar sus dimensiones: espesor, ancho, largo, de los cuales dependen la rigidez, las propiedades de protección térmica, la drapeabilidad y la resistencia.
Cortina de tela- la capacidad de formar pliegues y líneas bajo la influencia de su propia masa.
Giro del hilo izquierdo- los giros al torcer el hilo se dirigen de abajo hacia arriba hacia la izquierda, indicado por la letra S (para telas de seda - Z).
Densidad de hilo lineal (tex)- una característica indirecta del espesor del hilo, que está determinada por la masa del hilo con una longitud de 1 km. Cuanto más grueso es el hilo, mayor es la densidad lineal.
Propiedades mecánicas— caracterizar la capacidad de los tejidos para resistir cargas mecánicas aplicadas (tensión, compresión, fricción, etc.). Bajo la influencia de fuerzas mecánicas, el material se deforma, cambian sus dimensiones, forma, espesor, etc.
Resistencia a las heladas- la capacidad de un tejido saturado con agua para resistir la congelación y descongelación repetidas y alternas sin deterioro de su resistencia o sin signos visibles destrucción.
Número de hilo métrico— caracteriza el número de metros de hilo en un gramo. Cuanto más fino sea el hilo, mayor será el número.
Tela deshilachada- pérdida de hilos individuales de secciones abiertas de tela.
Pillinabilidad- caracteriza la tendencia del tejido a formar bolitas (fibras enrolladas en forma de bolas de diversas formas y tamaños) en la superficie. Se evalúan según el número máximo de pastillas por 10 cm2 (para lana, por 1 cm2).
Densidad de la tela— expresado por el número de hilos de urdimbre (P 0) y, por separado, por el número de hilos de trama (P y) ubicados en un área determinada igual a 100 mm. La densidad de los tejidos para diversos fines no es la misma; se puede cambiar durante la producción cambiando la finura del hilo utilizado y el tejido.
Densidad superficial del tejido (g/m2)- masa de uno metro cuadrado tejido, expresado en gramos.
Giro del hilo a la derecha— los giros al torcer el hilo se dirigen de abajo hacia arriba hacia la derecha, indicado por la letra Z (para tejidos de seda S).
- la fuerza máxima soportada antes de romperse por tiras de tela de un ancho determinado (tira reactiva), expresada en kilogramos (kgf) o unidades de fuerza: newtons (N) o decanewtons (daN); 1daN = 10N = 1,02 kgf.Grado de torsión- una medida de la intensidad de la torsión del hilo, que determina el aspecto y las propiedades de los tejidos. La torsión se caracteriza por el número de vueltas (vueltas) por 1 m de hilo. Los hay de giro plano (débil 100-200 cr/m), muselina (promedio 600-800 cr/m), crepé (alto 1500-2000 cr/m), mooscrepe (el hilo consta de dos hilos de giro plano y crepé).
Resistencia a la abrasión— la capacidad del tejido para resistir influencias abrasivas. Evaluado por el número de ciclos de abrasión (revoluciones) hasta la destrucción del material.
Aislamiento térmico del tejido (°C/(m 2 · W)- caracterizado por una resistencia térmica total, lo que afecta su capacidad para retener el calor. Determinado por la disminución de temperatura cuando un flujo de calor de 1 W pasa a través de 1 m 2 de material.
Touché (Toucher francés - tocar, tocar) — características organolépticas tejido, determinado por el tacto (tejido de lana fina - elástico y suave, mezcla de lana con fibra sintética- crepé de China duro hecho de seda natural - sedoso, chirriante, etc.)
Alargamiento de rotura (alargamiento de rotura)- el incremento en la longitud de la tira reactiva de tejido estirada hasta el momento de la rotura, expresado como porcentaje con respecto a la longitud de sujeción de la tira reactiva.
Encogimiento de la tela- cambio de tamaño como resultado del lavado, que se define como la relación entre la diferencia de tamaño entre las marcas de las muestras después del lavado y el tamaño original entre las marcas antes del lavado. Determinado por separado por urdimbre y trama y expresado en porcentaje.
Fatiga de la tela- un cambio local gradual en la estructura del tejido, no acompañado de una pérdida notable de masa.
Ancho de tela por pieza- la distancia entre dos bordes de una hoja de tela con o sin bordes en una dirección perpendicular a los hilos de urdimbre.
Electrificación— la capacidad del tejido para generar y acumular cargas de electricidad estática durante la fricción. Caracterizado por una resistencia eléctrica superficial específica (Ohm).
Sean dos cuerpos macroscópicos cargados cuyos tamaños son insignificantes en comparación con la distancia entre ellos. En este caso, cada cuerpo puede considerarse un punto material o “ carga puntual».
El físico francés C. Coulomb (1736-1806) estableció experimentalmente la ley que lleva su nombre ( ley de coulomb) (Figura 1.5):
Arroz. 1.5. C. Coulon (1736–1806): ingeniero y físico francés
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En el vacío, la fuerza de interacción entre dos cargas puntuales estacionarias es proporcional al tamaño de cada una de las cargas, inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas y dirigida a lo largo de la línea recta que conecta estas cargas:
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En la figura. La figura 1.6 muestra las fuerzas eléctricas de repulsión que surgen entre dos cargas puntuales del mismo nombre.
Arroz. 1.6. Fuerzas electricas repulsión entre dos cargas puntuales iguales
Recordemos que , donde y son los vectores de radio de la primera y segunda carga, por lo tanto, la fuerza que actúa sobre la segunda carga como resultado de su interacción electrostática - "Coulomb" con la primera carga se puede reescribir en el siguiente "ampliado" forma
Observemos la siguiente regla, conveniente para resolver problemas: si el primer índice de la fuerza es el número de esa carga, a cual esta fuerza actúa, y el segundo es el número de esa carga, cual crea esta fuerza, luego el cumplimiento del mismo orden de índices en el lado derecho de la fórmula garantiza automáticamente la dirección correcta de la fuerza - correspondiente al signo productos de cargas: - repulsión y - atracción, mientras que el coeficiente es siempre.
Para medir las fuerzas que actúan entre cargas puntuales, se utilizó un dispositivo creado por Coulomb, llamado escalas de torsión(Figuras 1.7, 1.8).
Arroz. 1.7. Escalas de torsión de Ch. Coulomb (dibujo de una obra de 1785). Se midió la fuerza que actúa entre las bolas cargadas a y b.
Arroz. 1.8. Escalas de torsión Sh. Coulomb (punto de suspensión)
Un balancín ligero está suspendido de un fino hilo elástico, con una bola de metal unida en un extremo y un contrapeso en el otro. Junto a la primera bola, puedes colocar otra bola idéntica e inmóvil. El cilindro de vidrio protege las partes sensibles del dispositivo del movimiento del aire.
Para establecer la dependencia de la fuerza de la interacción electrostática de la distancia entre cargas, a las bolas se les dan cargas arbitrarias tocándolas con una tercera bola cargada montada en un mango dieléctrico. Usando el ángulo de torsión del hilo elástico, puede medir la fuerza repulsiva de bolas cargadas de manera similar y usando la escala del dispositivo, puede medir la distancia entre ellas.
Hay que decir que Coulomb no fue el primer científico que estableció la ley de interacción de cargas, que ahora lleva su nombre: 30 años antes que él, B. Franklin llegó a la misma conclusión. Además, la precisión de las mediciones de Coulomb fue inferior a la precisión de experimentos realizados anteriormente (G. Cavendish).
Para introducir una medida cuantitativa para determinar la precisión de las mediciones, supongamos que, de hecho, la fuerza de interacción entre cargas no es la inversa del cuadrado de la distancia entre ellas, sino alguna otra potencia:
Ninguno de los científicos se comprometerá a afirmar que d= 0 exactamente. La conclusión correcta debería ser: los experimentos han demostrado que d no excede...
Los resultados de algunos de estos experimentos se muestran en la Tabla 1.
Tabla 1.
Resultados de experimentos directos para probar la ley de Coulomb.
El propio Charles Coulomb probó la ley del cuadrado inverso con un margen de error de unos pocos puntos porcentuales. La tabla muestra los resultados de experimentos directos de laboratorio. La evidencia indirecta basada en observaciones de campos magnéticos en el espacio conduce a restricciones aún más fuertes en la magnitud. d. Por tanto, la ley de Coulomb puede considerarse un hecho establecido de forma fiable.
La unidad SI de corriente es ( amperio) es básico, de ahí la unidad de carga q resulta ser un derivado. Como veremos más adelante, la fuerza actual I se define como la relación entre la carga que fluye a través de la sección transversal del conductor en el tiempo y este tiempo:
De esto queda claro que la fuerza corriente continua es numéricamente igual a la carga que fluye a través de la sección transversal del conductor por unidad de tiempo, de acuerdo con esto:
El coeficiente de proporcionalidad en la ley de Coulomb se escribe como:
Con esta forma de registro, el valor de la cantidad se desprende del experimento, que generalmente se llama constante electrica. El valor numérico aproximado de la constante eléctrica es el siguiente:
Dado que aparece con mayor frecuencia en las ecuaciones como una combinación
Demos el valor numérico del coeficiente en sí.
Como en el caso de una carga elemental, el valor numérico de la constante eléctrica se determina experimentalmente con gran precisión:
El culombio es una unidad demasiado grande para un uso práctico. Por ejemplo, dos cargas de 1 C cada una, ubicadas en el vacío a una distancia de 100 m entre sí, se repelen con la fuerza
A modo de comparación: con tanta fuerza un cuerpo de masa presiona el suelo
Esto es aproximadamente el peso de una carga. vagón de ferrocarril, por ejemplo, con el carbón.
Principio de superposición de campos.
El principio de superposición es una afirmación según la cual el efecto resultante de un proceso complejo de influencia es la suma de los efectos causados por cada influencia por separado, siempre que estas últimas no se influyan mutuamente (Física diccionario enciclopédico, Moscú, “Enciclopedia Soviética”, 1983, pág. Se ha establecido experimentalmente que el principio de superposición es válido para la interacción electromagnética aquí considerada.
En el caso de la interacción de cuerpos cargados, el principio de superposición se manifiesta de la siguiente manera: la fuerza con la que este sistema las cargas que actúan sobre una determinada carga puntual es igual a la suma vectorial de las fuerzas con las que cada una de las cargas del sistema actúa sobre ella.
Expliquemos esto en ejemplo sencillo. Sean dos cuerpos cargados que actúan sobre un tercer cuerpo con fuerzas y respectivamente. Entonces el sistema de estos dos cuerpos, el primero y el segundo, actúa sobre el tercer cuerpo con una fuerza.
Esta regla es válida para cualquier cuerpo cargado, no sólo para cargas puntuales. Las fuerzas de interacción entre dos sistemas arbitrarios de cargas puntuales se calculan en el Apéndice 1 al final de este capítulo.
De ello se deduce que el campo eléctrico de un sistema de cargas está determinado por la suma vectorial de las intensidades de campo creadas por las cargas individuales del sistema, es decir
La suma de intensidades de campos eléctricos según la regla de la suma de vectores expresa el llamado principio de superposición(superposición independiente) de campos eléctricos. El significado físico de esta propiedad es que el campo electrostático es creado únicamente por cargas en reposo. Esto significa que los campos de diferentes cargas “no interfieren” entre sí y, por tanto, el campo total de un sistema de cargas se puede calcular como una suma vectorial de los campos de cada una de ellas por separado.
Dado que la carga elemental es muy pequeña y los cuerpos macroscópicos contienen muy gran número cargas elementales, entonces la distribución de cargas sobre dichos cuerpos en la mayoría de los casos puede considerarse continua. Para describir exactamente cómo se distribuye la carga (uniformemente, no uniformemente, donde hay más cargas, donde hay menos, etc.) en todo el cuerpo, introducimos densidades de carga de los siguientes tres tipos:
· densidad aparentecargar:
Dónde dV- elemento de volumen físicamente infinitesimal;
· densidad de carga superficial:
Dónde dS- elemento de superficie físicamente infinitesimal;
· densidad de carga lineal:
donde es un elemento físicamente infinitesimal de la longitud de la línea.
Aquí en todas partes está la carga del elemento físicamente infinitesimal considerado (volumen, área de superficie, segmento de línea). Por parte físicamente infinitesimal de un cuerpo, aquí y a continuación nos referimos a una parte del mismo que, por un lado, es tan pequeña que en las condiciones de este problema puede considerarse un punto material y, por otro lado. , es tan grande que es una carga discreta (ver . relación) de esta área que se puede despreciar.
En el Apéndice 2 al final del capítulo se dan expresiones generales para las fuerzas de interacción entre sistemas de cargas distribuidas continuamente.
Ejemplo 1. carga electrica 50 nC se distribuyen uniformemente sobre una varilla delgada de 15 cm de largo. En la continuación del eje de la varilla, a una distancia de 10 cm de su extremo más cercano, hay una carga puntual de 100 nC (figura 1.9). Determine la fuerza de interacción entre la barra cargada y la carga puntual.
Arroz. 1.9. Interacción de una barra cargada con una carga puntual.
Solución. En este problema, la fuerza F no se puede determinar escribiendo la ley de Coulomb en la forma o (1.3). De hecho, ¿cuál es la distancia entre la varilla y la carga? r, r + a/2, r + a? Dado que, según las condiciones del problema, no tenemos derecho a suponer que a << r, aplicación de la ley de Coulomb en su original Es imposible formular una formulación que sea válida sólo para cargas puntuales; es necesario utilizar una técnica estándar para tales situaciones, que consiste en lo siguiente.
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Si se conoce la fuerza de interacción de cuerpos puntuales (por ejemplo, la ley de Coulomb) y es necesario encontrar la fuerza de interacción de cuerpos extendidos (por ejemplo, para calcular la fuerza de interacción de dos cuerpos cargados de tamaños finitos), entonces es necesario dividir estos cuerpos en secciones físicamente infinitesimales, escribir para cada par de dichos “puntos” » las secciones tienen una relación conocida para ellos y, utilizando el principio de superposición, sumar (integrar) todos los pares de estas secciones. |
Siempre es útil, si no necesario, analizar la simetría del problema antes de comenzar a especificar y realizar cálculos. Desde un punto de vista práctico, este análisis es útil porque, por regla general, con una simetría del problema suficientemente alta, reduce drásticamente el número de cantidades que deben calcularse, ya que resulta que muchas de ellas son igual a cero.
Dividamos la varilla en segmentos infinitesimales de longitud, la distancia desde el extremo izquierdo de dicho segmento hasta la carga puntual es igual a .
La uniformidad de la distribución de carga sobre la varilla significa que la densidad de carga lineal es constante e igual a
Por lo tanto, la carga del segmento es igual a 
, desde donde, de acuerdo con la ley de Coulomb, la fuerza que actúa sobre lugar cargar q como resultado de su interacción con punto carga es igual a
Como resultado de la interacción lugar cargar q en absoluto vara, una fuerza actuará sobre él
Sustituyendo aquí valores numéricos, para el módulo de fuerza obtenemos:
De (1.5) está claro que en , cuando la varilla puede considerarse un punto material, la expresión de la fuerza de interacción entre la carga y la varilla, como debería ser, toma la forma habitual de la ley de Coulomb para la fuerza de interacción entre dos cargas puntuales:
Ejemplo 2. Un anillo de radio lleva una carga uniformemente distribuida. ¿Cuál es la fuerza de interacción entre el anillo y una carga puntual? q, ubicado en el eje del anillo a una distancia de su centro (Fig. 1.10).
Solución. Según la condición, la carga se distribuye uniformemente en un anillo de radio. Dividiendo por la circunferencia, obtenemos la densidad de carga lineal en el anillo. 
Seleccione un elemento en el anillo con longitud. Su cargo es 
.
Arroz. 1.10. Interacciones de un anillo con una carga puntual.
en el punto q este elemento crea un campo eléctrico
Solo nos interesa la componente longitudinal del campo, porque al sumar la contribución de todos los elementos del anillo, solo es distinta de cero:
Integrando, encontramos el campo eléctrico en el eje del anillo a una distancia de su centro:
A partir de aquí encontramos la fuerza de interacción requerida entre el anillo y la carga. q:
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Analicemos el resultado obtenido. A grandes distancias al anillo, se puede despreciar el valor del radio del anillo bajo el signo radical y obtenemos la expresión aproximada
Esto no es sorprendente, ya que a grandes distancias el anillo parece una carga puntual y la fuerza de interacción viene dada por la habitual ley de Coulomb. En distancias cortas la situación cambia radicalmente. Por tanto, cuando se coloca una carga de prueba q en el centro del anillo, la fuerza de interacción es cero. Esto tampoco es sorprendente: en este caso la acusación q es atraído con igual fuerza por todos los elementos del anillo, y la acción de todas estas fuerzas se compensa mutuamente.
Dado que en y en el campo eléctrico es cero, en algún lugar en un valor intermedio el campo eléctrico del anillo es máximo. Encontremos este punto diferenciando la expresión de la tensión. mi por distancia
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Igualando la derivada a cero, encontramos el punto donde el campo es máximo. Es igual en este punto
Ejemplo 3. Dos hilos infinitamente largos mutuamente perpendiculares que transportan cargas distribuidas uniformemente con densidades lineales y ubicados a distancia A unos de otros (Fig. 1.11). ¿Cómo depende la fuerza de interacción entre hilos de la distancia? A?
Solución. Primero, discutiremos la solución a este problema utilizando el método de análisis dimensional. La fuerza de interacción entre los hilos puede depender de las densidades de carga en ellos, la distancia entre los hilos y la constante eléctrica, es decir, la fórmula requerida tiene la forma:
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donde es una constante adimensional (número). Tenga en cuenta que debido a la disposición simétrica de los filamentos, las densidades de carga sólo pueden entrar en ellos de forma simétrica, en los mismos grados. Se conocen las dimensiones de las cantidades aquí incluidas en el SI:
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Arroz. 1.11. Interacción de dos hilos infinitamente largos mutuamente perpendiculares
En comparación con la mecánica, aquí ha aparecido una nueva cantidad: la dimensión de la carga eléctrica. Combinando las dos fórmulas anteriores obtenemos la ecuación de dimensiones:
Densidad superficial materiales para la ropa caracteriza la masa de 1 m 2, es decir Caracteriza la masa por unidad de superficie y determina el consumo de material de las prendas. La densidad superficial depende del tipo y densidad lineal de los hilos, de la estructura y de la naturaleza del acabado de los tejidos. Para los materiales textiles, este indicador está regulado por normas estatales y la discrepancia entre la densidad de la superficie real y la diseñada indica una violación de las condiciones de procesamiento tecnológico. La densidad superficial de los materiales de la ropa se caracteriza por una gran diversidad y afecta la elección del material para un producto en particular.
Densidad superficial real de los materiales de la ropa. METRO, g/m2, determinado por pesaje y calculado mediante la fórmula
Dónde tf- masa real, g; L, - longitud, m; EN- ancho de la muestra, m.
Los materiales más pesados se utilizan para los abrigos, los más ligeros para la ropa ligera. La piel sintética adhesiva tiene la mayor densidad superficial (920 g/m2). La densidad superficial de los materiales más comunes para la ropa se da en la Tabla 14.
Dado que los materiales de la ropa absorben bien la humedad, es decir, se vuelven más pesados y cambian algunas de sus propiedades, antes de pesarlos deben conservarse durante 24 horas en condiciones normales (GOST 10681-75). Debido a la mayor capacidad de los tejidos de punto para absorber la humedad, se aceptan según la densidad superficial estándar o según el peso estándar.
Tabla 14
Densidad superficial de los materiales de la ropa.
| Materiales | Productos | Densidad superficial de los materiales, g/m 2. |
| Tejidos: algodón | Vestidos, ropa interior, camisas de hombre Trajes, pantalones, chaquetas, abrigos cortos, impermeables | 80-160 200-320 |
| lino | Lencería, vestidos, trajes. | 130-280 |
| de lana | Vestidos Trajes Abrigos, abrigos | 140-250 250-450 350-800 |
| seda. | Vestidos, blusas, camisas de hombre. | 40-200 |
| Tejidos de punto: algodón liso y de doble estiramiento, seda de doble estiramiento e hilado Raschel y lana de colmillo de lana Raschel | Ropa interior masculina y femenina. Ropa interior abrigada y peinada Ropa interior de mujer, camisas de hombre Chaquetas, jerséis, medias camisetas, trajes Lo mismo | 140-240 295-400 115-240 290-320 300-600 |
| Telas no tejidas: algodón cosido y media lana pegadas | Vestidos Abrigos Forros | 175-320 400-600 100-180 |
La densidad superficial estándar M, es decir, la densidad superficial con humedad normalizada y el peso estándar de los lienzos, se calculan mediante las fórmulas:
,
Dónde m f - densidad superficial real, g/m2; - contenido de humedad estándar (estandarizado) del material, % W f - contenido de humedad real del material, % m k, m f; ;- Peso estándar y real del tejido de punto (por ejemplo, rollo).
La densidad superficial de tejidos y tejidos de punto se puede determinar mediante cálculo, conociendo la densidad lineal de los hilos, la densidad del tejido o la densidad del tejido (para tejidos de punto). Densidad superficial calculada Señor Los tejidos están determinados por la fórmula:
M p =0.01(T 0 P 0 +T y Pu ) ,
Dónde T 0 Y Eso- densidad lineal de hilos de urdimbre y trama, tex; P o y Pu son el número de hilos de urdimbre y trama por 100 mm, respectivamente; - factor de corrección, que, según N. A. Arkhangelsky, es igual para los tejidos: algodón - 1,04, lino blanqueado - 0,9, lana rugosa - 1,15, lana fina - 1,30, lana peinada - 1, 07.
La densidad superficial de tejidos de punto individuales también se puede determinar mediante cálculo. Se calcula mediante la siguiente fórmula:
¿Dónde está la longitud del hilo en el bucle, mm? y - el número de bucles, respectivamente, horizontal y verticalmente por 100 mm; t-densidad lineal del hilo, tex.
La densidad superficial es una propiedad de los materiales que afecta a casi todas las etapas de la fabricación y operación de la ropa. Determina la elección de la forma de la silueta y el diseño del producto. Por ejemplo, para tejidos de abrigo con una alta densidad superficial (más de 500 g/m), no se recomiendan los modelos trapezoidales con una gran expansión hacia abajo. Muchas características de flexión y estiramiento (rigidez, drapeado, etc.), así como el consumo de material de las prendas, dependen de la densidad de la superficie. La densidad de la superficie de los materiales determina la elección de los modos, equipos e hilos de coser de la OMC para la conexión de los hilos. Así, para tejidos pesados se recomiendan máquinas de coser de 1022 cl. con un motor eléctrico más potente, mayor altura de elevación del prensatelas y otras diferencias con las máquinas de la clase 97 utilizadas para coser tejidos ligeros. A medida que aumenta la densidad de la superficie, se eligen hilos más gruesos y resistentes.
La densidad de la superficie también afecta las propiedades de protección térmica y la resistencia al desgaste, lo que determina el propósito del material. Esto tiene un impacto significativo en la elección de los materiales de acolchado y forro, que se seleccionan en un paquete de ropa dependiendo de la densidad de la superficie del material base.