Ремонт зарядного устройства Электрон 3М
Автомобильное зарядное устройство Электрон 3М перестало заряжать аккумулятор. Произошло это после того, как его владелец перепутал полярность проводов при подключении к аккумулятору.
Автомобильное зарядное устройство Электрон 3МС обратной стороны зарядное устройство выглядит следующим образом. Справа находится надпись с его характеристиками: 180 Вт и ток 7,5 А.
Надпись с названием устройстваВ комплекте с зарядным была инструкция по использованию зарядного устройства.
Инструкция по использованию заряднымИз нее можно узнать, что устройство было изготовлено в апреле 1986 года. В инструкции указано, что несоблюдение правильности подсоединения может привести к выходу из строя аккумулятора и зарядного устройства. Также запрещено использовать данное зарядное устройство для запуска двигателей автомобилей.
Инструкция по использованию заряднымТут же размещена принципиальная схема.
Принципиальная схема устройстваМожно воспользоваться принципиальной схемой зарядного устройства Электрон 3М с лучшим качеством.
Принципиальная схема зарядного устройстваСнимаем крышку и производим внешний осмотр.
Внутреннее устройство зарядногоВсе покрыто толстым слоем пыли. Очищаем его от нее.
Внутреннее устройство зарядногоПлата покрыта также пылью. С данной платой необходимо быть максимально аккуратным.
Плата в пылиПри очистке платы кисточкой и спиртом, часть позолоченных ножек транзисторов оторвались. В результате их пришлось запаивать снова.
Очищенная платаС обратной стороны плата выглядит следующим образом.
Обратная сторона платыВ результате проверки зарядного устройства, выяснилось что два тиристора КУ202Н оказались пробитыми. При этом предохранитель остался целым.
Вышедшие из строя тиристорыПосле замены тиристоров зарядное исправно заработало. Без нагрузки выходное напряжение равно 12,9 В.
Напряжение на выходеПосле этого проверяем работу зарядного устройство Электрон 3М на настоящем автомобильном аккумуляторе. Регулировка тока работает и проблем в работе не было обнаружено.
Отремонтированное зарядное устройство Электрон 3МРанее производил осмотр автомобильного зарядного ТОРНАДО ЗУ.1618.
Поделиться новостью в соцсетях Метки: ремонт
Ваш комментарий Отменить ответ
Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *
Имя *
Email *
Сайт
Комментарий
Оповещать о новых комментариях по электронной почте
Электрон 3м Схема Принципиальная — tokzamer.ru
Их сложно установить на аппарате, собранном дома, а потому придется придерживаться нескольких правил при эксплуатации. Вот это вопрос!
Фирмы хорошо зарекомендовали себя на рынке, а потому о надежности и функциональности переживать при покупке не следует.
Точнее не про таких как мы. Ответы: А Не выключенные фары при остановке и минусовая температура — наиболее распространенные причины разряда АКБ на дороге.
Выполнение простых правил обеспечит надежную работу самостоятельно сделанного оборудования. Прошу не заострять внимание на моем шунте.
За что ему большое спасибо.
Причины разряжения могут быть разные — начиная от фар, что хозяин забыл выключить, и до отрицательных температур в зимний период на улице. Максимальный ток, получаемый при заряде составляет 6 А.
Оборудование предназначается для зарядки автомобильных аккумуляторов с напряжением 14,5 Вольт. И вот что я придумал: В итоге вся конструкция выглядит так: Радиатор от компьютера.
Б Нет, батарея не испортится, ее потребуется только зарядить и она снова будет функционировать. Меж обмотками проматывал малярным скотчем.
Recommended Posts
Это объясняется тем, что у покупного агрегата имеются встроенные функции, помогающие в работе. Б Зарядное устройство просто не включится, потребуется переместить на положенные места необходимые контакты. В этой части я расскажу об окончании намотки трансформатора, но главная тема — о схеме управления величиной зарядного тока. Выкладываю небольшое видео работы.
Б Нет, батарея не испортится, ее потребуется только зарядить и она снова будет функционировать.
Но если к ПП претензий нет нет номиналов некоторых , то в схеме я нашел две ошибки.
Но если нет возможности или желания покупки, то ЗУ можно сделать своими руками в домашних условиях. Однако от себя хочу вам порекомендовать еще одну схему.
Точнее не про таких как мы.
И вот теперь мне довелось отремонтировать зарядное устройство «Электрон 3М» с фазоимпульсным управлением на тиристорах. Даже если устройство изготавливается качественно и из хороших материалов, всё равно потребуется периодически наблюдать за процессом зарядки, чтобы не произошли неприятности.
Подстроечным резистором, подключается вторая обмотка, и в зависимости от величины его сопротивления, получаем дополнительный фазовый сдвиг от 0 до 90 градусов. Напрямую к электросети аккумуляторную батарею запрещено подключать.
Статья по теме: Как отремонтировать электро провод
Ещё важно знать: 3 нюанса об эксплуатации
Работает в принципе так же.
А Да, при неправильном подключении, аппаратура сгорит. Уровень определить не составит труда — пластины должны быть полностью покрыты жидкостью. Когда кислота соприкоснется с содой, то произойдет реакция и автомобилист обязательно ее заметит.
Для этой цели и предназначается зарядные устройства.
Они же являются выпрямителями тока. Не уверен, но возможно и промежуточные версии были.
Напрямую к электросети аккумуляторную батарею запрещено подключать. Так как греется, и в оригинальной плате был черного цвета.
Выкладываю фото оригинальной печатки на гетинаксе и новою колхозную на текстолите. Все пока!
А Не следует путать клеммы, иначе самодельный аппарат перегорит. Именно поэтому необходимо периодически следить за оборудованием и подключать к нему мультиметр — для контроля заряда. Выкладываю фото оригинальной печатки на гетинаксе и новою колхозную на текстолите. Чем управлять током?
Третий квадрант — силовая часть, собственно ключи тиристоры. Она попроще, трансформатор под нее делать легче.
помогите отремонтировать автомобильное зарядное
Наконец закончилась моя история борьбы с ЗУ, длившаяся не один год. Плюс нет некоторых номиналов, в частности шунта, что очень важно.
Необходимые компоненты:. Зарядное устройство, собранное своими руками не будет отключаться при полной зарядке аккумулятора. Две обмотки по 30 Вольт включены в противофазе.
Для подпитки АКБ потребуется хорошее зарядное устройство. Подстроечным резистором, подключается вторая обмотка, и в зависимости от величины его сопротивления, получаем дополнительный фазовый сдвиг от 0 до 90 градусов.
Снимал на паяльник. И встал вопрос, как крепить плату.
Ответы на 5 часто задаваемых вопросов
Однако от себя хочу вам порекомендовать еще одну схему. Наконец закончилась моя история борьбы с ЗУ, длившаяся не один год.
У меня корпус другой. Все основные компоненты для сборки устройства можно найти на сайте Aliexpress. А Не следует путать клеммы, иначе самодельный аппарат перегорит.
Интересное от ESpec
Б Аккумуляторная батарея слишком нагрелась под воздействием солнечных лучей. У меня шунт намотан из меди, и сопротивление меньше чем 0,04 Ома. В итоге защита по току не работает, но оно мне не нужно пока. Второй квадрант — формирования импульсов управления.
Все резисторы на 0,5 Ватта, кроме R14, он 1 Ваттный. В качестве самостоятельно изготовленного раствора используют воду и соду. У меня шунт намотан из меди, и сопротивление меньше чем 0,04 Ома.
Электрон М до 1600A
Автоматические выключатели серии «Электрон М» — доступное и надежное решение для модернизации действующих электроустановок. Спроектирован с целью замены уникальных исторических воздушных выключателей серии «Электрон», производимых на АО «Контактор» до 2016 года.
Аппарат серии «Электрон М» заменяет более 2300 исполнений серии «Электрон».
Является собственной разработкой конструкторского бюро ульяновского завода с производством полного цикла. Прошел квалификационные и сертификационные испытания в аккредитованном Испытательном центре электрооборудования (ИЦЭО). Соответствует требованиям, установленными в конструкторской документации с техническими условиями (ТУ).
Электрон М
Простое и надежное решение на токи до 1600 А для текущего низковольтного устройства с незначительными модификациями или вообще без изменений. Незаменим при решениях для постоянного тока.
Электрон Про
Надежное и функциональное решение на токи до 4000 А для текущего низковольтного устройства, допускающее как работу без изменений, так и проведение работ по глубокой модификации управления за счет дополнительного функционального оснащения. Имеет большую предельную коммутационную способность и механический ресурс.
РУКОВОДСТВО ПО ВЫБОРУ
В серии «Электрон М» мы предлагаем Вам замену выключателей до 1600 А выдвижного исполнения
3 простых шага для замены:
- 1. Посмотрите артикул на табличке смонтированного выключателя «Электрон» (в правом верхнем углу)
- 2. Проверьте род тока независимого расцепится (перемененный или постоянный)
- 3. Укажите в заявке на заказ артикул с таблички (и, в случае, если стоит независимый расцепитель на постоянный ток, то добавь к артикулу букву “D” как DC)
- Пример: в приведенной информационной табличке артикул Электрона: 84157022, независимый расцепитель на 220В переменного тока. Если бы на этой табличке независимый расцепитель был 48В постоянного тока, то артикул необходимо запросить 84157022D.
Если у Вас остались сомнения, то можно:
- 1. Прислать письмо с фото информационной таблички.
- 2. Заполнить и прислать опросный лист.
- 3. Выбрать артикул из файла Excel в приложении и отравить заявку на конкретный артикул. Выбрать
- Заявку следует направить региональному технико-коммерческому представителю АО «Контактор».
Автоматическое зарядное устройство ЭЛЕКТРОНИКА УЗ-А-6/12-6Д-УХЛ 3.1
Устройство зарядное автоматическое УЗ-А-6/12-6,3-УХЛ 3.1 (в дальнейшем -устройство УЗ-А) предназначено для заряда 6-ти и 12-ти вольтовых стартерных аккумуляторных батарей, установленных на мотоциклах и автомобилях личного пользования.
Перед началом эксплуатации устройства УЗ-А (необходимо изучить настоящее руководство, а также правила по уходу и эксплуатации аккумуляторной батареи.
Устройство УЗ-А имеет плавную установку зарядного тока, электронную схему защиты, обеспечивающую сохранность аккумуляторной батареи при перегрузках, коротких замыканиях и неправильной полярности подключения выходных зажимов. При этом защита выполнена таким образом, что на выходе зарядный ток появляется только в случае, если к выходным зажимам подключен источник напряжения (аккумуляторная батарея).
Устройство УЗ-А рассчитано на эксплуатацию в условиях умеренного климата при температуре окружающего воздуха от минус 10 °С до плюс 40 °С и относительной влажности до 98 % при 25 °С.
Данное устройство производит заряд при наличии напряжения на аккумуляторной батарее не менее 4-х вольт.
Технические данные
- Напряжение питающей сети — 220 ± 22 В;
- Частота сети — 50 ± 05 Гц;
- Диапазон установки тока заряда — 0,5 — 6,3 А;
- Автоматическое отключение от аккумуляторной батареи через -10,5 ± 1 ч;
- Потребляемая мощность, не более -145 Вт;
- Переменное напряжение для питания переносной автомобильной лампы (12 или 36±2В).
На лицевой панели расположены:
- светодиод «СЕТЬ», сигнализирующий о включении устройства в сеть;
- индикатор тока для контроля тока заряда;
- кнопка включения устройства зарядного в режим заряда;
- ручка для установки тока заряда;
- светодиод, сигнализирующий об окончании цикла заряда.
На заднюю стенку устройства зарядного вынесен радиатор для охлаждения выпрямителя. На радиаторе установлены розетка для питания переносной лампы (12 или 36 В), электропаяльника и др., и предохранитель.
В нижней части корпуса, устройства имеется ниша, в которую укладывается сетевой шнур и кабели с контактными зажимами «+» и «-» для подключения зарядного устройства к соответствующим клеммам аккумулятора.
Рис. 1. Внешний вид устройства зарядного автоматического «Электроника».
Проверка работоспособности зарядного устройства
В условиях продажи зарядного устройства в магазине при отсутствии аккумулятора, а также у потребителя для проверки работоспособности зарядного устройства, допускается кратковременно использовать вместо аккумулятора батарейки из сухих элементов общим напряжением не менее 4 В (удобнее всего использовать батарейку на напряжение 4,5 В, допускается использование последовательно включенных элементов по 1,5 В каждый — не менее 3х элементов).
Проверку производить следующим образом:
- Установить ручку В в крайнее левое положение.
- Подключить контактные зажимы зарядного устройства к выводам батареи, соблюдая полярность: зажим «+» устройства к «+» батарейки, а зажим «-» устройства к «-» батарейки.
- Включить зарядное устройство в сеть переменного тока напряжением 220 В, при этом па лицевой панели устройства загорится светодиод «СЕТЬ» и в зависимости от состояния электронной схемы может загореться светодиод. Нажать кнопку [i]. При этом, если горел светодиод, то он погаснет.
- Поворотом ручки по часовой стрелке убедиться в изменении тока (ток будет плавно увеличиваться). Это является критерием работоспособности устройства. Примечание. Во избежание преждевременного выхода проверочной батареи из строя рекомендуется проверку тока проводить не более 5 ч- 10 секунд и величину тока устанавливать не более 3-5 А.
- После проверки выведите ручку (против часовой стрелки до отсутствия показаний зарядного тока. Отключите зарядное устройство от сети и от батарейки.
Требования по технике безопасности
При эксплуатации устройства УЗ-А не допускается:
- замена предохранителя, а также ремонт устройства во включенном состоянии;
- механическое повреждение изоляции сетевого шнура, проводов выходных зажимов, а также попадание на него химически активной среды (кислот, масел, бензина и Т.Д.).
В процессе заряда допускается превышение температуры корпуса устройства над температурой окружающей среды не более 60 °С.
Устройство изделия
Устройство УЗ-А представляет собой выпрямитель с плавной установкой тока. С выводов 3, 6 сетевого трансформатора Т1 напряжение поступает на 2[-полупериодный управляемый выпрямитель, выполненный на тиристорах VS1 и VS2.
Выпрямленное напряжение подается на аккумуляторную батарею через контакты X1 («плюс») и Х2 («минус»). Для контроля величины тока заряда служит индикатор тока РА1.
Для отключения цепи заряда от аккумулятора через 10,5 ± 1 час, управления работой тиристоров и установки необходимого тока заряда служит схема, собранная на транзисторах VT1 + VT11 и микросхеме DD1.
На транзисторе VT1 выполнен формирователь импульсов с частотой 50 Гц, на интегральной схеме DD1 — счетчик импульсов, на транзисторах VT8 и VT10 — делитель частоты на 2, на транзисторе VT6 — управляемый генератор (стабилизатор) тока.
При этом необходимый ток заряда устанавливается потенциометром RP1.
Генератор управляющих импульсов выполнен на транзисторах VTЗ и VT7.
Транзистор VT2 является усилителем этих импульсов по мощности.
Рис. 2. Принципиальная схема устройства зарядного автоматического «Электроника» — вариант 1 (нумерация деталей выполнена согласно маркировке на заводской схеме).
Глава 5 ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРИБОРОВ ТИПА М
81
Приборами типа М называют приборы, в которых в энергию СВЧ-поля непосредственно преобразуется потенциальная энергия электронов, а не кинетическая энергия, как в приборах типа О. Такое взаимодействие электронов и СВЧ-поля обеспечивается при использовании взаимно перпендикулярных (скрещенных) электрического и магнитного полей.
Первым прибором типа М был многорезонаторный магнетрон— генератор СВЧколебаний. Значительно позже были разработаны усилительная лампа бегущей волны типа М (ЛБВМ), генераторная и усилительная лампы обратной волны типа М (ЛОВМ) и платинотрон. Однако после общего анализа особенностей движения электронов в скрещенных полях (гл. 5) методически целесообразнее рассмотреть сначала ЛБВМ и ЛОВМ (гл. 6), затем многорезонаторный магнетрон (гл. 7) и платинотрон (гл. 8).
§ 5.1. Движение электронов в скрещенных электрическом и магнитном полях в статическом режиме
Рассмотрим движение электрона в пространстве между двумя параллельными плоскими электродами, где имеется электростатическое поле с напряженностью Е0 и статическое магнитное поле с индукцией В, направленной перпендикулярно плоскости чертежа (рис. 5.1). Ось z системы координат направлена параллельно электродам. Начало координат для общности рассмотрения расположено произвольно.
Рис. 5.1
На электрон, находящийся в произвольной точке М и имеющий скорость v, действуют две силы: электрическая Fэл (сила Кулона) и магнитная Fм (сила Лоренца), причем
(5.1)
Так как в рассматриваемом случае Ex=Ez=0, Ey= –Е0, Ву=Bz=0 и Bx= –В, то составляющие сил из (5.1):
(5.2)
Таким образом, уравнения движения можно записать в виде:
(5.3)
Систему уравнений (5.3) обычно приводят к виду
82
где
(5.5)
так называемая циклотронная частота—угловая частота вращения электрона в однородном магнитном поле. Для электрона fц=2,8 104 В, где fц – частота мегагерцах: В – магнитная индукция в теслах. Например, при B=1 Т fц=2,8 ГГц.
Допустим, что в начальный момент времени t=0 электрон находится в начале координат х0=у0=z0=0 и имеет скорость, определяемую составляющими v0z, v0y, а v0x=0. Из третьего уравнения (5.4) и начального условия v0x=0 следует, что движение электрона будет происходить в плоскости уz.
Решая систему уравнений (5.4) и используя начальные условия, получаем:
(5.6)
где
(5.7а)
(5.7б)
(5.7в)
(5.7г)
Уравнение (5.6) можно привести к виду
(5.8)
Уравнение (5.8) представляет окружность радиусом R, центр которой имеет координаты а и b. Но с учетом (5.7а) и (5.76) координата центра а равномерно смещается по направлению z со скоростью
(5.9)
а координата b не изменяется. При выбранных на рис. 5.1 направлениях Е0 и В, когда vп параллельна оси z, формулу (5.9) можно представить в векторной записи:
(5.10)
Уравнения (5.6), (5.8) показывают, что движение электрона можно представить как равномерное поступательное движение со скоростью vп и вращательное с постоянной угловой скоростью равной циклотронной частоте ωц, по окружности с радиусом R.
С учетом этого траекторию электрона в скрещенных полях можно заменить траекторией точки, находящейся на расстоянии R от центра диска радиусом r, который без скольжения катится вдоль оси z, так что скорость его центра остается постоянной и равной vц (рис. 5.2), частота вращательного движения относительно точки касания равна ωц, а радиус диска определяется соотношением
83
(5.11)
Скорость центра vп называют скоростью переносного движения, или переносной скоростью.
Необходимо отметить, что величина и направление скорости vп и циклотронная частота ωц, которая соответствует угловой частоте вращения диска, и, следовательно, радиус диска, не зависят от начальной скорости электрона. Однако величина R из (5.7в), определяющая расстояние от центра катящегося диска до точки, «прочерчивающей» траекторию электрона, зависит от величины и направления начальной скорости. Для простоты будем считать, что в начальный момент времени v0y=0, т. е. электрон влетает в пространство между электродами параллельно оси z. Рассмотрим несколько частных случаев.
а. Начальная скорость электрона равна нулю (v0z=0). В этом случае из (5.7в)
(5.12)
т. е. с учетом (5.11) R=r и траектория электрона образуется точкой В, находящейся на ободе катящегося диска. Траектория оказывается обычной циклоидой (см. рис. 5.2, кривая 1). Максимальная скорость соответствует вершине циклоиды и равна vмакс=2Rωц и с учетом (5.9) и (5.12)
(5.13)
б. Начальная скорость электрона положительна (v0z>0). В этом случае величина R в (5.7в) становится меньше, чем по формуле (5.12), и траектория соответствует движению точки A на модели (см. рис. 5.2) и является укороченной циклоидой 2.
в. Начальная скорость электрона положительна, но равна переносной скорости (v0z=vп). Из (5.7) R=0, b=r, поэтому в (5.6) z=vпt, т. е. траектория электрона – это прямая линия 3, соответствующая смещению центра круга О на рис. 5.2. Скорость движения электрона остается постоянной и равной vп. Прямолинейное и равномерное движение электрона – это результат равенства электрической и магнитной сил. Действительно, из (5.1) следует, что только при скорости v=E0/B Fэл=Fм, т. е. происходит взаимная компенсация противоположно направленных сил, и электрон движется по инерции равномерно.
г. Начальная скорость электрона отрицательная (vz<0). Из (5.7в) следует, что в этом случае R>r. На модели это соответствует движению точки С (см рис, 5.2). Электрон движется по удлиненной циклоиде 4.
Поясним дополнительно физический смысл скорости vп. Для этого из (5.6) найдем
проекцию скорости электрона на ось z: |
|
|
| ||
|
|
| |||
Найдем среднее |
| π/ωц. |
| ||
значение vцср за период T=2 |
| ||||
Среднее значение второго слагаемого за период |
| ||||
равно нулю. Поэтому среднее значение проекции |
| ||||
скорости остается постоянным и равным с учетом |
| ||||
(5.7а) переносной скорости vп: vzср=vп=E0/B. |
| ||||
Поэтому vп можно назвать средней скоростью |
| ||||
движения электронов вдоль оси z. |
|
|
| ||
В приборах типа М нашли широкое |
| ||||
применение | цилиндрические | электроды. |
| ||
Движение электронов в этом случае удобнее |
| ||||
рассматривать | в цилиндрической | системе |
| ||
координат. Однако, не решая соответствующие | Рис. 5.3 | ||||
дифференциальные уравнения, следует ожидать, | |||||
что траекторию |
| электронов по аналогии с |
|
84
системой плоских электродов можно представить как движение точки, находящейся на некотором расстоянии R от оси диска с радиусом r, катящегося по цилиндрической направляющей со скоростью vп=E0/B, где E0 — напряженность поля в зазоре между цилиндрическими электродами. Погрешность, вносимая при таком рассмотрении, зависит от соотношения радиусов электродов. Если радиусы отличаются мало, т. е. зазор между электродами много меньше радиусов, то цилиндрические электроды можно рассматривать как плоские, В этом случае отличие реальных траекторий от приближенных незначительно.
В цилиндрической системе координат удобнее применять вместо линейных скоростей
v0 и vп угловые θ0 и θп. На рис. 5.3 показаны | траектории | электронов, | ||
соответствующие угловой скорости θ0=0, 0 < | θ& | 0 <θ&п , θ&п | и. θ&0 < 0 При | θ0=θп |
траектория превращается в окружность. Этот случай аналогичен при плоских электродах равенству скоростей v0 и vп: траектория повторяет форму электродов.
85
§ 5.2. Движение электронов в скрещенных электрическом и магнитном полях при наличии СВЧ-поля
Предположим, что в пространстве между двумя электродами кроме скрещенных статических электрического и магнитного полей имеется высокочастотное поле. Для создания этого поля используются замедляющие системы, которые позволяют обеспечить
Рис. 5.4
взаимодействие электронов с бегущим СВЧ-полем. В общем случае СВЧ-поле в пространстве между электродами можно представить суммой волн пространственных гармоник, имеющих различные фазовые скорости. Обычно в приборах типа М используется нулевая пространственная гармоника (прямая или обратная).
На рис. 5.4 приведена картина силовых линий СВЧ-поля рабочей пространственной гармоники. Ось z совмещена с нижним электродом. Предполагается, что в пространство на высоте y0 входит тонкий (ленточный) электронный поток. Если начальная скорость электронов равна переносной (5.9), т. е.
то в статическом режиме (без СВЧ-поля) электроны движутся далее в пространстве прямолинейно и с той же скоростью v0z= vп.
Уравнения движения электронов при наличии СВЧ-поля отличаются от уравнений (5.4) для статического режима дополнительными слагаемыми, а именно:
|
|
| && | & | ~ |
|
| |
|
|
|
| z | = ωц y −eEz / m , |
| ||
|
|
|
|
|
|
|
| (5,14) |
|
|
|
|
|
|
|
| |
| ~ | ~ |
|
|
| ~ | ||
где |
|
|
| взята | ||||
Ey , | Ez | – проекции напряженности СВЧ-поля. Для общности проекция Ez |
~
положительной (направлена вдоль оси z), а Ey – совпадающей с направлением Е0 (против
~ ~
оси у). Это определило знак перед дополнительными слагаемыми в (5.14). Ey , Ez –
функции координат и времени, поэтому решить систему (5.14) трудно. Влияние СВЧ-поля на движение электронов удобнее рассматривать в подвижной системе координат х’, у’, z’, перемещающейся вдоль оси z со скоростью, равной фазовой скорости бегущей волны vф. Тогда связь координат
|
|
| ~ | (5,15) | |
В подвижной системе координат СВЧ-поле становится неподвижным, а | ~ | – | |||
Ey , | Ez |
постоянными во времени, поэтому можно воспользоваться выводами, сделанными ранее
86
для статических полей, а значок (~) опустить.
Используя (5.15) и (5.5), можно привести уравнения (5.14) к виду:
(5.16)
Из сравнения (5,16) и (5.14) следует, что переход в систему координат, которая движется со скоростью vф относительно электродов, эквивалентен уменьшению напряженности статического поля E0 на величину vфB. Это очевидно, так как в новой системе координат скорость электронов становится меньше на величину vф, поэтому должна уменьшиться на еvфВ магнитная сила (5.1), действующая на электрон в этой системе координат. Таким образом, в подвижной системе координат на электрон действует эквивалентное статическое поле с постоянной напряженностью
(5.17)
и статическое поле, обязанное происхождением СВЧ-полю, с соответствующими напряженностями Ey , Ez , зависящими от координат. Исключая из (5.17) В с помощью
(5.9), получаем
(5.18)
Если vф=vп, то E’0=0. Следовательно, в частном случае, когда фазовая скорость волны и переносная скорость электронов равны, в уравнении (5.16) останутся только составляющие СВЧ-поля.
С учетом (5.18) уравнения движения (5.16) принимают вид:
(5.19)
Для анализа движения электронов в подвижной системе координат можно использовать выводы, полученные при рассмотрении статических полей, так как уравнения (5.19) и (5.4) имеют одинаковый вид, только вместо напряженности поля Е0 необходимо брать напряженность результирующего поля Ep, являющуюся векторной
Рис. 5.5
суммой E’0 и напряженности Е СВЧ-поля, проекции которой обозначены Еу и Еz (рис. 5.5), т. е.
(5.20)
Вектор Е всегда направлен по касательной к силовой линии СВЧ-поля.
87
Таким образом, движение электронов в подвижной системе координат можно рассматривать как сумму поступательного и вращательного движений. Скорость поступательного движения по аналогии с (5.9) и (5.10) можно выразить формулой
(5.21)
т. е. в любой точке переносная скорость v’п должна быть перпендикулярна к вектору магнитной индукции В и результирующему вектору напряженности электрического поля Ер. Теперь для описания движения электрона в подвижной системе координат можно использовать механическую модель с катящимся диском (см, рис. 5.2), Величина v’п – это поступательная скорость центра диска. Если в неподвижной системе координат переносная скорость равна фазовой скорости (vп=vф), то по формулам (5.18) и (5.20) E’0=0, Ep=E и поэтому из (5.21)
Следовательно, в этом частном случае v’п перпендикулярна Е, т. е. к касательной к силовой линии. Другими словами, направление v’п в любой точке совпадает с эквипотенциальной линией поля. По направлению этой эквипотенциали и должен в механической модели перемещаться центр диска, при этом траектория электрона должна иметь вид циклоиды, расположенной вдоль эквипотенциали. При неравенстве скоростей
Рис. 5.6
(vп≠vф) направления скорости v’п не совпадают с эквипотенциалью. В действительности как только электрон уйдет из точки А в точку В, величина и направление вектора Ер изменятся, поэтому изменятся величина и направление v’п, т. е. произойдет поворот системы координат (y», z»), а реальная траектория центра круга на рис. 5.5 будет следовать за изменением направления v’п.
При небольшой напряженности СВЧ-поля радиус круга мал, поэтому траектория электрона будет незначительно отклоняться от траектории центра диска. Если это отклонение учитывается, то траектория электрона имеет вид циклоиды, расположенной около траектории центра катящегося диска.
Перейдем от одного электрона к потоку. Будем считать, что в начальный момент времени электроны, летящие вдоль оси z, были равномерно распределены вдоль этой оси, а следовательно, и вдоль оси z’. Повторяя рассуждения, относившиеся к одному электрону, получим семейство траекторий электронов (рис. 5.6). Для электронов, летящих слева направо, область поля с проекцией Ez>0 – тормозящая, а с Ez<0 – ускоряющая. Электроны 1, 2, 3 начинают взаимодействие с полем в тормозящем поле, 5, 6, 7 – в ускоряющем, а 0, 4, 8—при нулевом поле. Электроны 2 и 6 оказываются в максимальном тормозящем и ускоряющем полях соответственно. При выполнении условия vп= vф траектории всех электронов должны располагаться вдоль эквипотенциальных линий поля. В тормозящем поле происходит сближение электронов 1, 2, 3 (группирование около электрона 2) и одновременное смещение их вверх, а в тормозящем поле – удаление
88
электронов 5, 7 от электрона 6 (разгруппирование) и одновременное смещение всех электронов вниз.
Этот же результат можно получить, рассматривая раздельно влияние составляющих
Рис. 5.7
поля Еу и Еz. Составляющие поля Еу и Еz при плоских электродах называют соответственно поперечной и продольной (а при цилиндрических электродах – радиальной и касательной). При рассмотрении движение электрона раскладывается на вертикальное и горизонтальное, т. е. определяются проекции переносной скорости v’п на ось у и z’ (или z). И в этом случае удобно пользоваться механической моделью.
Если имеется только продольная составляющая поля Еz, то направление переносной скорости перпендикулярно векторам Еz и В, т, е, она направлена по вертикальной оси у. Знак переносной скорости определяется подобно (5.21) векторным произведением [ЕzВ], а ее величина равна Еz/В. Когда Ez>0 (тормозящее поле), переносное движение идет вверх, а при Ez/B (ускоряющее поле) – вниз, как показано на рис. 5.7. Таким образом, продольная составляющая поля Еz определяет вертикальное движение электронов: в тормозящем поле (электроны 1, 2, 3 на рис. 5.6) смещаются вверх к положительному электроду, а в ускоряющем поле (электроны 5, 6, 7) двигаются вниз к отрицательному электроду.
Если рассматривать только поперечную составляющую СВЧ-поля Еy, то аналогично можно говорить о движении с переносной скоростью (E’0+Ey)/B, направление которой перпендикулярно векторам В и (Е’0+Еу), т. е. совпадает с направлением z’ и z. Знак скорости должен определяться векторным произведением [(Е’0+Еу)В] или [ЕуВ], если E’0=0. При Еу>0 скорость направлена против оси z, а при Ey<0 – по оси z (см. рис. 5.7). Следовательно, поперечная составляющая СВЧ-поля Еу влияет на продольное движение (по координате z).
Для электрона 2, находящегося в области тормозящего поля, Еу=0, поэтому он не смещается по оси z относительно волны, если Е’0=0. Электрон 1 находится в области 1 тормозящего поля, где Еу<0, поэтому переносная скорость этого электрона направлена по оси z, т. е. он смещается относительно волны вправо и приближается к электрону 2. Для электрона 3 в области II тормозящего поля Еу>0, а переносная скорость направлена против оси z. Электрон 3 смещается относительно волны влево и также приближается к электрону 2, который все время находится в области максимального значения тормозящего поля.
Рассмотрим область ускоряющего поля. Электрон 6 не меняет своего положения относительно волны, так как для него Еу=0. Электрон 7 находится в области IV ускоряющего поля, где Ey<0, следовательно, его переносная скорость направлена по оси z. Для электрона 5 (область III) Ey>0 и переносная скорость направлена против оси z. Следовательно, электроны 5 и 7 будут удаляться от электрона 6.
Таким образом, поперечная составляющая поля Еу приводит к группированию электронов в тормозящей области поля и разгруппированию электронов в ускоряющей области СВЧ-поля.
89
§ 5.3. Энергетические особенности взаимодействия СВЧ-поля и электронов в приборах типа М
В приборах типа О с длительным взаимодействием поля и электронов (ЛБВО, ЛОВО) энергия СВЧ-поля увеличивается в результате уменьшения кинетической энергии электронов, группирующихся при выполнении условия синхронизма (4.3), в тормозящем поле. Это условие допускает лишь небольшое начальное превышение скорости электронов над фазовой скоростью волны (v0◊ vф), поэтому электроны передают полю лишь небольшую часть своей кинетической энергии и электронный КПД приборов типа О мал.
В приборах типа М электрон совершает сложное циклоидальное движение, в процессе которого скорость изменяется, но в среднем остается постоянной, равной переносной скорости. Таким образом, средняя кинетическая энергия электронов остается постоянной и не может быть причиной роста энергии СВЧ-поля.
Принципиальная особенность приборов типа М состоит в том, что в процессе взаимодействия СВЧ-полю передается потенциальная энергия электронов. При взаимодействии электроны, находящиеся в тормозящей полуволне поля, не изменяя средней кинетической энергии, смещаются под действием продольной составляющей Еz СВЧ-поля в область пространства с большим потенциалом (к положительному электроду). Происходящее при таком взаимодействии уменьшение потенциальной энергии электронов как раз и равно энергии, получаемой тормозящей полуволной СВЧ-поля. Назовем электроны, передающие потенциальную энергию СВЧ-полю, электронами в благоприятной фазе. Электроны, взаимодействующие с ускоряющей полуволной СВЧполя, смещаясь к отрицательному электроду (катоду), увеличивают свою потенциальную энергию. Рост энергии электронов происходит за счет отбора энергии от СВЧ-поля. Электроны, отбирающие энергию СВЧ-поля можно назвать электронами в неблагоприятной фазе Электроны в неблагоприятной фазе, если они начали взаимодействие с полем недалеко от поверхности отрицательного электрода (на рис. 5.4 y0<<d), быстро уйдут вниз и не смогут существенно увеличить свою потенциальную энергию. В этих условиях энергия, отбираемую от поля электронами в неблагоприятной фазе, незначительна и в целом энергия, отдаваемая полю электронами, сгруппированными в благоприятной фазе, будет превышать энергию, отбираемую от поля электронами в неблагоприятной фазе.
Чем сильнее тормозящее поле Еz тем больше скорость переносного движения в подвижной системе координат, тем дальше электрон смещается к положительному электроду и большую потенциальную энергию передает СВЧ-полю. Группирование электронов в благоприятной фазе происходит около электрона, двигающегося в максимальном тормозящем поле волны (электрон 2 на рис 5.6) Поэтому для них наиболее благоприятны условия взаимодействия и передачи энергии полю. Необходимо, чтобы в течение всего времени взаимодействия сгруппированные электроны находились вблизи максимума поля.
При анализе движения электронов предполагалось, что начальная скорость электронов равна их переносной скорости (v0z= vц) и обе они равны (или почти равны) фазовой скорости пространственной гармоники vфp СВЧ-поля (v0z=vп=vфp). При этих условиях электроны, начавшие движение в тормозящем поле остаются в этом поле, но группируются и смещаются к положительному электроду. Таким образом, эти электроны все время остаются в благоприятной фазе и смещаются в область максимума СВЧ-поля.
Соотношение |
|
| (5.22) | |
можно | назвать | условием |
| синхронизма для приборов типа М, в |
|
которых электронный поток вводится в пространство взаимодействия параллельно электродам (приборы с инжектированным электронным потоком).
Electron 3.0.0 | Электронный блог
Команда Electron рада сообщить, что первый стабильный выпуск Electron 3 уже выпущен.
доступно с сайта electronicsjs.org и через npm install electronics @ latest
! Он набит обновлениями, исправлениями и новыми функциями, и нам не терпится увидеть, что вы создадите с их помощью. Ниже приведены подробные сведения об этом выпуске, и мы будем рады вашим отзывам по мере их изучения.
Когда мы приступили к разработке v3.0.0
, мы стремились более эмпирически определить критерии для стабильной версии, формализовав ход обратной связи для прогрессивных бета-версий. v3.0.0
был бы невозможен без наших партнеров по программе отзывов о приложениях, которые предоставили раннее тестирование и отзывы во время цикла бета-тестирования. Спасибо Atlassian, Atom, Microsoft Teams, Oculus, OpenFin, Slack, Symphony, VS Code и другим участникам программы за их работу. Если вы хотите участвовать в будущих бета-версиях, напишите нам по адресу [email protected].
Основные проблемы с некоторыми важными частями инструментальной цепочки Electron, включая Chrome v66.0.3359.181
, Node v10.2.0
и V8 v6.6.346.23.
- [# 12656] feat:
app.isPackaged
- [# 12652] подвиг:
app.whenReady ()
- [# 13183] подвиг:
process.getHeapStatistics ()
- [# 12485] feat:
win.moveTop ()
для перемещения окна по оси Z наверх - [# 13110] подвиг: API текстовых полей и кнопок
- [# 13068] feat: netLog API для управления динамическим ведением журнала
- [# 13539] feat: включить
webview
в песочнице отрисовщика - [# 14118] подвиг:
фс.readSync
теперь работает с массивными файлами - [# 14031] feat: node
fs
wrappers для созданияfs.realpathSync.native
иfs.realpath.native
доступных
- [# 12362] feat: обновления для управления порядком пунктов меню Рефакторинг
- [# 13050]: удалены документированные устаревшие API.
- Подробнее см. В документации
- [# 12477] refactor: удалено
did-get-response-details
иdid-get-redirect-request
событий - [# 12655] feat: по умолчанию отключена навигация при перетаскивании.
- [# 12993] с участием: Узел
v4.x
или выше, используйте модульelectronics
npm - [# 12008 # 12140 # 12503 # 12514 # 12584 # 12596 # 12637 # 12660 # 12696 # 12716 # 12750 # 12787 # 12858] рефакторинг:
NativeWindow
- [# 11968] рефакторинг:
menu.popup ()
- [# 8953] feat: больше не использовать JSON для отправки результата
ipcRenderer.sendSync
- [# 13039] feat: по умолчанию игнорировать аргументы командной строки, следующие за URL-адресом
- [# 12004] рефакторинг: переименовать
api :: Window
вapi :: BrowserWindow
- [# 12679] feat: визуальное масштабирование теперь отключено по умолчанию
- [# 12408] рефакторинг: переименовать команду приложения
media-play_pause
вmedia-play-pause
macOS
- [# 12093] feat: поддержка уведомлений рабочей области
- [# 12496] feat:
лоток.setIgnoreDoubleClickEvents (ignore)
, чтобы игнорировать события двойного щелчка в трее. - [# 12281] feat: функция перемотки мыши на macOS
- [# 12714] feat: события блокировки / разблокировки экрана
Окна
- [# 12879] feat: добавлено преобразование DIP в / из экранных координат
Nota Bene: При переходе на старую версию Electron после запуска этой версии вам потребуется очистить каталог пользовательских данных, чтобы избежать сбоев старых версий.Вы можете получить каталог пользовательских данных, запустив console.log (app.getPath ("userData"))
или просмотрите документацию для получения дополнительных сведений.
- [# 13397] исправление: проблема с
fs.statSyncNoException
, генерирующая исключения - [# 13476, # 13452] fix: сбой при загрузке сайта с помощью jquery
- [# 14092] Fix: сбой в
net :: ClientSocketHandle
деструктор - [# 14453] fix: уведомлять об изменении фокуса сразу, а не на следующем тике
MacOS
- [# 13220] исправление: проблема с выбором пакетов в
- [# 12404] исправление: проблема с блокировкой основного процесса при использовании асинхронного диалога
- [# 12043] Исправлено: вызов контекстного меню при нажатии на обратный вызов
- [# 12527] исправление: утечка событий при повторном использовании элемента сенсорной панели
- [# 12352] исправлено: сбой заголовка панели задач
- [# 12327] исправление: не перетаскиваемые области
- [# 12809] Исправление: предотвращение обновления меню при его открытом
- [# 13162] исправление: границы значка в трее не допускают отрицательных значений
- [# 13085] исправлено: заголовок лотка не инвертируется при выделении
- [# 12196] исправлено: сборка Mac при
enable_run_as_node == false
- [# 12157] исправлено: дополнительные проблемы с безрамными окнами с яркостью Исправление
- [# 13326]: установить для протокола Mac значение none после вызова приложения
.removeAsDefaultProtocolClient
- [# 13530] fix: некорректное использование частных API в MAS build
- [# 13517] исправление:
tray.setContextMenu
сбой - [# 14205] исправление: нажатие escape в диалоговом окне теперь закрывает его, даже если
defaultId
установлен
Linux
- [# 12507] исправление:
BrowserWindow.focus ()
для окон вне экрана
- PDF Viewer в настоящее время не работает, но работает над ним и скоро снова заработает.
-
TextField
иButton
API являются экспериментальными и поэтому по умолчанию отключены.- Их можно включить с помощью флага сборки
enable_view_api
- Их можно включить с помощью флага сборки
Команда Electron продолжает работать над определением наших процессов для более быстрых и плавных обновлений, поскольку мы стремимся в конечном итоге поддерживать паритет с темпами разработки Chromium, Node и V8.
,8.3: Электронные конфигурации — как электроны занимают орбитали
Введя основы атомной структуры и квантовой механики, мы можем использовать наше понимание квантовых чисел, чтобы определить, как атомные орбитали связаны друг с другом. Это позволяет нам определить, какие орбитали заняты электронами в каждом атоме. Конкретное расположение электронов на орбиталях атома определяет многие химические свойства этого атома.
Орбитальные энергии и атомная структура
Энергия атомных орбиталей увеличивается с увеличением главного квантового числа \ (n \).В любом атоме с двумя или более электронами из-за отталкивания электронов энергии подоболочек с разными значениями \ (l \) различаются, так что энергия орбиталей внутри оболочки увеличивается в порядке с < p < д < ф. На рисунке \ (\ PageIndex {1} \) показано, как соотносятся эти две тенденции увеличения энергии. Орбиталь 1 s в нижней части диаграммы — это орбиталь с электронами с наименьшей энергией. Энергия увеличивается по мере продвижения к 2 с , а затем к 2 p , 3 с и 3 p орбиталей, показывая, что увеличивающееся значение n оказывает большее влияние на энергию, чем возрастающее l. Значение для малых атомов.Однако эта картина не верна для более крупных атомов. Орбиталь 3 d по энергии выше, чем орбиталь 4 s . Подобные совпадения продолжают происходить часто, когда мы движемся вверх по графику.
Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Обобщенная диаграмма уровней энергии для атомных орбиталей в атоме с двумя или более электронами (не в масштабе).Электроны в последовательных атомах в периодической таблице имеют тенденцию заполнять орбитали низкой энергии сначала. Таким образом, многих студентов сбивает с толку тот факт, что, например, орбитали 5 p заполняются сразу после 4 d и непосредственно перед 6 s .Порядок заполнения основан на наблюдаемых экспериментальных результатах и подтвержден теоретическими расчетами. По мере увеличения главного квантового числа n размер орбитали увеличивается, и электроны проводят больше времени на удалении от ядра. Таким образом, притяжение к ядру слабее, а энергия, связанная с орбиталью, выше (менее стабилизирована). Но это не единственный эффект, который мы должны учитывать. Внутри каждой оболочки по мере увеличения значения l электроны становятся менее проникающими (что означает меньшую электронную плотность, обнаруженную вблизи ядра), в порядке s > p > d > f ,Электроны, которые находятся ближе к ядру, слегка отталкивают электроны, которые находятся дальше, немного компенсируя более доминирующее электронно-ядерное притяжение (напомним, что все электроны имеют заряд −1, но ядра имеют заряды + Z ). Это явление называется экранированием и будет обсуждаться более подробно в следующем разделе. Электроны на орбиталях, которые испытывают больше экранирования, менее стабилизированы и, следовательно, имеют более высокую энергию. Для малых орбиталей (1 с по 3 p ) увеличение энергии за счет n более значительно, чем увеличение за счет l ; однако для более крупных орбиталей эти две тенденции сопоставимы и не могут быть просто предсказаны.Обсудим методы запоминания соблюдаемого порядка.
Расположение электронов на орбиталях атома называется электронной конфигурацией атома. Мы описываем электронную конфигурацию с помощью символа, который содержит три части информации (Рисунок \ (\ PageIndex {2} \)):
- Номер главной квантовой оболочки, n ,
- Буква, обозначающая орбитальный тип (подоболочка, l ), и
- Надстрочный индекс, обозначающий количество электронов в данной подоболочке.
Например, запись 2 p 4 (читается как «два – p – четыре») обозначает четыре электрона в подоболочке p ( l = 1) с главным квантовым числом ( n ) 2. Обозначение 3 d 8 (читается как «три – d – восемь») обозначает восемь электронов в подоболочке d (т. Е. l = 2) основной оболочки, для которых n = 3
Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): диаграмма конфигурации электронов задает подоболочку (значения n и l, с символом буквы) и количество электронов в верхнем индексе.Принцип Aufbau
Чтобы определить электронную конфигурацию для любого конкретного атома, мы можем «построить» структуры в порядке атомных номеров. Начиная с водорода и продолжая через периоды периодической таблицы, мы добавляем по одному протону к ядру и по одному электрону к соответствующей подоболочке, пока мы не описываем электронные конфигурации всех элементов. Эта процедура называется принципом Aufbau, от немецкого слова Aufbau («строить»).Каждый добавленный электрон занимает подоболочку с наименьшей доступной энергией (в порядке, показанном на рисунке \ (\ PageIndex {3} \)), с учетом ограничений, налагаемых разрешенными квантовыми числами в соответствии с принципом исключения Паули. Электроны попадают в подоболочки с более высокой энергией только после того, как подоболочки с более низкой энергией заполнены до отказа. Рисунок \ (\ PageIndex {3} \) иллюстрирует традиционный способ запоминания порядка заполнения атомных орбиталей.
Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): стрелка проходит через каждую подоболочку в соответствующем порядке заполнения для электронных конфигураций.Эта диаграмма проста в построении. Просто создайте столбец для всех s орбиталей с каждой n оболочкой в отдельной строке. Повторите для p, d и f. Обязательно включайте только орбитали, разрешенные квантовыми числами (без 1p, 2d и т. Д.). Наконец, проведите диагональные линии сверху вниз, как показано.Поскольку устройство периодической таблицы основано на электронных конфигурациях, рисунок \ (\ PageIndex {4} \) предоставляет альтернативный метод определения электронной конфигурации. Порядок заполнения просто начинается с водорода и включает каждую подоболочку по мере увеличения порядка Z .Например, после заполнения блока 3 p до Ar, мы видим, что орбиталь будет равна 4s (K, Ca), за которой следуют 3 орбитали d .
Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): Эта периодическая таблица показывает электронную конфигурацию для каждой подоболочки. Эта таблица, «построенная» из водорода, может использоваться для определения электронной конфигурации любого атома периодической таблицы.Теперь мы построим электронную конфигурацию в основном состоянии и орбитальную диаграмму для набора атомов в первом и втором периодах периодической таблицы.Орбитальные диаграммы — это графические изображения электронной конфигурации, показывающие отдельные орбитали и расположение пар электронов. Начнем с одного атома водорода (атомный номер 1), который состоит из одного протона и одного электрона. Ссылаясь на рисунок \ (\ PageIndex {3} \) или \ (\ PageIndex {4} \), мы ожидаем найти электрон на орбите 1 s . По соглашению, значение \ (m_s = + \ dfrac {1} {2} \) обычно заполняется первым. Электронная конфигурация и орбитальная диаграмма:
Вслед за водородом идет благородный газ гелий с атомным номером 2.Атом гелия содержит два протона и два электрона. Первый электрон имеет те же четыре квантовых числа, что и электрон атома водорода ( n = 1, l = 0, m l = 0, \ (m_s = + \ dfrac {1} {2} \ )). Второй электрон также переходит на орбиту 1 s и заполняет эту орбиталь. Второй электрон имеет те же квантовые числа n , l и m l , но должен иметь квантовое число с противоположным спином, \ (m_s = — \ dfrac {1} {2} \).Это соответствует принципу исключения Паули: никакие два электрона в одном атоме не могут иметь одинаковый набор из четырех квантовых чисел. Для орбитальных диаграмм это означает, что две стрелки помещаются в каждое поле (представляя два электрона на каждой орбитали), и стрелки должны указывать в противоположных направлениях (представляя парные спины). Электронная конфигурация и орбитальная диаграмма гелия:
Оболочка n = 1 полностью заполнена в атоме гелия.
Следующий атом — литий щелочного металла с порядковым номером 3.Первые два электрона в литии заполняют орбиталь 1 s и имеют те же наборы из четырех квантовых чисел, что и два электрона в гелии. Оставшийся электрон должен занимать орбиталь со следующей наименьшей энергией, орбиталь 2 с (рисунок \ (\ PageIndex {3} \) или \ (\ PageIndex {4} \)). Таким образом, электронная конфигурация и орбитальная диаграмма лития:
Атом щелочноземельного металла бериллия с порядковым номером 4 содержит четыре протона в ядре и четыре электрона, окружающих ядро.Четвертый электрон заполняет оставшееся пространство на орбите 2 с .
Атом бора (атомный номер 5) содержит пять электронов. Оболочка n = 1 заполнена двумя электронами, и три электрона будут занимать оболочку n = 2. Поскольку любая подоболочка s может содержать только два электрона, пятый электрон должен занимать следующую энергию
.ЭЛЕКТРОННЫЕ СТРУКТУРЫ ИОНОВ На этой странице рассказывается, как вы пишете электронные структуры для простых одноатомных ионов (ионы, содержащие только один атом), используя обозначения s, p и d. Предполагается, что вы уже понимаете, как писать электронные структуры атомов. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Важно! Если вы попали прямо на эту страницу через поисковую систему, вам следует прочитать страницу об электронных структурах атомов, прежде чем идти дальше. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Разработка электронной структуры ионов Ионы — это атомы (или группы атомов), которые несут электрический заряд, потому что они приобрели или потеряли один или несколько электронов. Если атом приобретает электроны, он приобретает отрицательный заряд. Если он теряет электроны, он становится положительно заряженным. Электронная структура s- и p-ионов Запишите электронную структуру нейтрального атома, а затем сложите (для отрицательного иона) или вычтите электроны (для положительного иона). Чтобы написать электронную структуру для Cl — :
Чтобы написать электронную структуру для O 2- :
Для записи электронной структуры Na + :
Чтобы написать электронную структуру для Ca 2+ :
Электронная структура ионов d-блока Здесь вы столкнулись с одним из самых раздражающих фактов в химии такого уровня! Когда вы разрабатываете электронные структуры первой серии переходов (от скандия к цинку), используя принцип Ауфбау, вы делаете это на основании того, что 3d-орбитали имеют более высокую энергию, чем 4s-орбитали. Это означает, что вы работаете в предположении, что 3d-электроны добавляются после 4s. Однако во всей химии переходных элементов 4s-орбиталь ведет себя как внешняя орбиталь с самой высокой энергией. Когда эти металлы образуют ионы, первыми всегда теряются 4s-электроны. Вы должны запомнить это:
Если вы помните, что определение структуры иона d-блока ничем не отличается от определения структуры, скажем, иона натрия. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Примечание: Проблема здесь в том, что принцип Ауфбау может быть действительно использован только как способ разработки электронных структур большинства атомов. Это простой способ сделать это, хотя с некоторыми из них он не работает, например, с хромом или медью, и вы должны этому научиться. Однако в его теории есть изъян, который порождает подобные проблемы. Почему при ионизации металла не теряются 3d-электроны с явно более высокой энергией? Я написал подробное объяснение этого на другой странице, названной порядком заполнения 3d и 4s орбиталей.Если вы учитель или очень уверенный в себе ученик, вы можете перейти по этой ссылке. Если вы не так уверены в себе или приходите к этому впервые, я предлагаю вам проигнорировать это. Узнайте, как определить структуру этих атомов, используя принцип Ауфбау, исходя из предположения, что 3d-орбитали заполняются после 4s, и узнайте, что, когда атомы ионизируются, 4s-электроны всегда теряются первыми. Просто игнорируйте противоречия между этими двумя идеями! | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Для записи электронной структуры Cr 3+ :
Первым теряется 4s-электрон, а затем два 3d-электрона. Для записи электронной структуры Zn 2+ :
На этот раз нет необходимости использовать какие-либо 3d-электроны. Для записи электронной структуры Fe 3+ :
Сначала теряются 4s-электроны, а затем один из 3d-электронов. Правило довольно простое. Уберите сначала 4s-электроны, а затем столько 3d-электронов, сколько необходимо для получения правильного положительного заряда. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Примечание: У вас может сложиться впечатление от GCSE, что ионы должны иметь структуру благородных газов. Неправда! Большинство (но не все) ионов, образованных элементами s- и p-блока, действительно имеют структуру благородных газов, но если вы посмотрите на ионы d-блока, которые мы использовали в качестве примеров, ни один из них не имеет структуры благородного газа — пока все они — вполне действительные ионы.Отказ от концепции структур благородных газов — один из трудных мысленных прыжков, которые вам нужно сделать в начале химии A’-уровня. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
© Джим Кларк 2000 (последнее изменение — август 2012 г.) |