🧲 2D демонстрация магнитных полей при различных конфигурациях проводов с током ⚡️

A demonstration showing the magnetic field lines surrounding three different simple coil configurations. (Solenoid)

#физика #опыты #эксперименты #наука #science #physics #электродинамика #магнетизм #видеоуроки #magnetism

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

✨ Электроника и схемотехника

В этом посте предлагаю обсудить вопросы, связанные с электроникой и цифровой схемотехникой. Всё это будет полезно начинающим.

◾️ 1. С чего начать изучать электронику?
◾️ 2. Стоит ли прочитать учебник по физике, раздел "электричество и магнетизм" ?
◾️ 3. Лучше начинать с аналоговых приборов или сразу переходить к изучению цифровой схемотехники?
◾️ 4. Нужны ли хорошие знания электроники человеку, занимающемуся программированием встраиваемых систем?
◾️ 5. Стоит ли пытаться травить платы самостоятельно или лучше заказать?
◾️ 6. Хлористое железо, лимонная кислота или фоторезистор?
◾️ 7. Что нужно спаять первым делом? С чего начинать практику?
◾️ 8. Какой набор инструментов/приборов хватит начинающему радиолюбителю?

#электроника #схемотехника #радиофизика #ночной_чат #физика #опыты #эксперименты #наука #science #physics #электродинамика #магнетизм #видеоуроки #схемотехника #радиофизика

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

📻 «Окопное радио» ⚡️ (также известное как «foxhole radio») — самодельный радиоприёмник, который использовали солдаты во время Второй мировой войны для прослушивания местных радиостанций.

Конструкция: в качестве детектора радиоволн применялось лезвие безопасной бритвы, которое действовало как кристалл, а проволокой, английской булавкой или грифелем графитового карандаша служили «кошачьими усами». Окопные рации состояли из проволочной антенны, катушки из проволоки, служившей индуктором, наушников и некоего подобия самодельного диодного детектора для восстановления выпрямления сигнала. Детекторы состояли из электрического контакта между двумя разными проводниками с полупроводниковой плёнкой коррозии между ними. Их делали из различных подручных материалов. Один из распространённых типов состоял из окисленного лезвия бритвы (ржавого или обгоревшего), к которому булавкой прижимался грифель карандаша. Оксидный слой на лезвии и точечный контакт грифеля карандаша образуют полупроводниковый диод Шоттки и пропускают ток только в одном направлении. Только определённые участки лезвия работали как диоды, поэтому солдат водил грифелем карандаша по поверхности, пока в наушниках не начинала звучать радиостанция. Другой конструкцией детектора был угольный стержень батарейки, лежавший на краях двух вертикальных бритвенных лезвий, по образцу «микрофонного» детектора 1879 года Дэвида Эдварда Хьюза.

Принцип работы: оксидный слой на лезвии и точечный контакт грифеля карандаша образуют полупроводниковый диод Шоттки и пропускают ток только в одном направлении. Только определённые участки лезвия действовали как диоды, поэтому солдат водил карандашным грифелем по поверхности до тех пор, пока в наушниках не зазвучит радиостанция.

Особенности: приёмник не имел источника питания и питался от энергии, получаемой от радиостанции.

История: одна из первых газетных статей об окопном радиоприёмнике была опубликована в «Нью-Йорк Таймс» 29 апреля 1944 года. Этот радиоприёмник был собран рядовым Элдоном Фелпсом из Энида, штат Оклахома, который позже утверждал, что именно он изобрёл эту конструкцию. Он был довольно примитивным: лезвие бритвы, воткнутое в кусок дерева, служило детектором, а конец антенного провода — кошачьим усом. Ему удавалось принимать передачи из Рима и Неаполя. #физика #опыты #эксперименты #наука #science #physics #электродинамика #магнетизм #видеоуроки #схемотехника #радиофизика

⚡️ Физические основы радиопередачи [1989] Киностудия Леннаучфильм

📗 Первая книга радиолюбителя [1961] Костыков Ю. В., Ермолаев Л. Н.

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

⚡️ Вечный электромагнитный двигатель: технологии древних русов и старый дедовский способ не платить за освещение. Физикам снова поставили шах и мат?

#задачи #опыты #электродинамика #физика #видеоуроки #fun #physics #science #наука #двигатели

😨 Запрещенный генератор свободной энергии с использованием метода якоря

⚡️ Генератор Постоянного Движения

🔧 Картонный вентилятор

🧲 Магнитный двигатель

💦 Фонтан Герона

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

⚡️ Перед ударом молнии в землю в атмосфере происходят физические процессы, связанные с образованием канала молнии, ионизацией воздуха и ролью электрического поля. Эти процессы также влияют на возникновение грома — звукового явления, сопровождающего разряд молнии. Перед основной вспышкой молнии формируется ступенчатый лидер — узкий канал ионизированного воздуха, который движется от облака к земле. Некоторые особенности процесса:
1. Электроны под действием разности потенциалов начинают двигаться к земле, сталкиваясь с молекулами воздуха, ионизируя их.
2. Из-за ионизации воздуха электропроводность в зоне траектории лидера возрастает, что создаёт путь для основного разряда.
3. Ионизация происходит неравномерно, поэтому лидер может разветвляться.

В сильном электрическом поле вблизи центра лидера происходит интенсивная ионизация атомов и молекул воздуха. Это происходит за счёт:
▪️бомбардировки атомов и молекул быстрыми электронами, вылетающими из лидера (ударная ионизация);
▪️поглощения атомами и молекулами фотонов ультрафиолетового излучения, испускаемого лидером (фотоионизация).

Для возникновения молнии необходимо, чтобы в относительно малом объёме облака образовалось электрическое поле с напряжённостью, достаточной для начала электрического разряда (~1 МВ/м), а в значительной части облака — поле со средней напряжённостью, достаточной для поддержания начавшегося разряда (~0,1–0,2 МВ/м). Однако само облако не в состоянии так наэлектризовать себя, чтобы вызвать разряд между своей нижней частью и землёй: напряжённость электрического поля в грозовом облаке никогда не превышает 400 кВ/м, а электрический пробой в воздухе происходит при напряжённости больше 2500 кВ/м.

Гром возникает в результате ударной волны, порождаемой быстрым расширением ионизированных каналов. Некоторые особенности механизма:
1. Вдоль пути разряда молнии возникает внезапное нагревание и сильное расширение воздуха, похожее на сильный взрыв.
2. Это расширение вызывает ударную волну, перемещающуюся в атмосфере и достигающую земной поверхности.
3. Обычно гром воспринимается не как отдельный резкий звук, а как ряд последовательных ударов — раскатов, которые отличаются интенсивностью и продолжаются по несколько секунд.

⚡️ Уравнения Максвелла ✨

📙 От Кирхгофа до Планка [1981] Ханс-Георг Шёпф

⚡️ Лучшая подборка экспериментов, связанных с током [МИФИ Гервидс Валериан Иванович]

🧊 Кварц используют как источник времени в кварцевых часах 📟

⚡️ Откуда берется трехфазный ток?

⚡️ Ручной генератор для зарядки в любых условиях

#научные_фильмы #физика #электродинамика #электричество #магнетизм #science #видеоуроки #physics

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

💡 Тиристор — полупроводниковый прибор, предназначенный для однонаправленного преобразования тока (ток пропускается только в одну сторону). Имеет два устойчивых состояния:
«закрытое» — состояние низкой проводимости;
«открытое» — состояние высокой проводимости.
Назначение тиристора — выполнение функции электронного выключателя (ключа). Особенность — невозможность самостоятельного переключения в закрытое состояние. Тиристор состоит из четырёх чередующихся слоёв (структура p-n-p-n). Внутри прибора находятся три p-n-перехода, которые соединены последовательно.
У тиристора есть три вывода: анод, катод и управляющий электрод (его ещё называют затвором).

Принцип работы: Переход тиристора из одного состояния в другое в электрической цепи происходит скачком (лавинообразно) и осуществляется внешним воздействием на прибор: либо напряжением (током), либо светом (для фототиристора).
Особенности работы:
▪️После перехода тиристора в открытое состояние он остаётся в этом состоянии даже после прекращения управляющего сигнала.
▪️Тиристор остаётся в открытом состоянии, пока протекающий через него ток превышает некоторую величину, называемую током удержания.
▪️Если ток снизится, тиристор автоматически закроется.

Тиристоры подразделяются, главным образом, по способу управления и проводимости. Например:
▪️Диодные (динисторы) — не содержат управляющих электродов, управляются напряжением, приложенным между основными электродами.
▪️Триодные (тринисторы) — содержат один управляющий электрод. В зависимости от того, к какому слою полупроводника подключён управляющий электрод, тринисторы бывают управляемыми по аноду и по катоду.
▪️Симметричные (симисторы) — способны проводить ток в обоих направлениях.

Применение: Тиристоры используются в схемах, где требуется надёжное включение и отключение тока, например в регуляторах мощности, фазовых переключателях и источниках питания. Также тиристоры применяются в ключевых устройствах, например, в силовом электроприводе.
#научные_фильмы #физика #электродинамика #электричество #магнетизм #science #видеоуроки #physics

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

⚡ Симистор (симметричный триодный тиристор, триак) — полупроводниковый прибор, разновидность тиристоров, используемый для коммутации в цепях переменного тока. В электронике часто рассматривается как управляемый выключатель (ключ).

Особенность симистора — способность проводить ток в обеих полярностях, в отличие от тиристора, который работает только в одном направлении. Это позволяет использовать симисторы в цепях переменного тока без дополнительной схемы мостового выпрямления. Симистор имеет три вывода: анод, катод и управляющий электрод (Gate).

Симисторы могут быть подключены к нагрузке различными способами, в зависимости от требований схемы:
▪️ Последовательное подключение — включается последовательно с нагрузкой, наиболее распространено для управления мощностью ламп, двигателей или нагревателей.
▪️ Мостовая схема — используется в мостовой конфигурации для управления мощностью в более сложных приложениях.

Принцип работы: Процесс включения симистора начинается с подачи импульса на управляющий электрод (Gate). Когда напряжение достигает определённого порогового значения, структура симистора переходит из состояния блокировки в состояние проводимости. В это время через прибор начинает течь ток.

Особенности симисторов: Способность к самозадержке — после срабатывания (включения) симистор остаётся в проводящем состоянии до тех пор, пока ток через него не упадёт ниже определённого уровня. Этот принцип работает, даже если сигнал на управляющем электроде пропадёт.

Симисторы используются в различных устройствах, например:
▪️ регуляторы скорости электродвигателей;
▪️ преобразователи энергии;
▪️ световые регуляторы.

Существует два основных направления использования симисторов: для включения/выключения коммутации нагрузки в цепях переменного тока и для регулирования мощности, передаваемой в нагрузку путём изменения напряжения. #научные_фильмы #физика #электродинамика #электричество #магнетизм #science #видеоуроки #physics

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🧲 Магнитная аномалия — разные направления вращения ⏳

Металлические шарики вращаются против часовой стрелки, потому что они пытаются "догнать" смещающееся магнитное поле, но из-за инерции (в данном случае магнитной инерции, вызванной вихревыми токами) они всегда отстают. Чтобы уменьшить это отставание, они начинают вращаться в противоположную сторону, что с точки зрения неподвижного наблюдателя выглядит как вращение против часовой стрелки. Это явление абсолютно аналогично работе беличьей клетки в асинхронном электродвигателе.

1. Вращающееся магнитное поле: Ваши 8 магнитов с чередующимися полюсами, вращаясь по часовой стрелке, создают мощное вращающееся магнитное поле. Представьте, что это поле — это невидимый "буравчик", который ввинчивается в пространство над диском.

2. Вихревые токи (токи Фуко): Когда это вращающееся магнитное поле проходит под металлическим шариком, оно наводит в нем электрические токи. Эти токи циркулируют внутри объема шарика, поэтому их называют вихревыми.

3. Взаимодействие токов и поля (Закон Ленца): Согласно закону электромагнитной индукции и правилу Ленца, вихревые токи всегда имеют такое направление, чтобы противодействовать причине, их вызвавшей. Причина — это изменение магнитного поля, а именно его смещение относительно шарика.

4. "Погоня" с отставанием (Принцип асинхронности):
▪️ Шарик — это не магнит, у него нет собственных полюсов, которые могли бы сразу зафиксироваться напротив полюсов вращающегося диска. Ему нужно время, чтобы в нем навелись токи, которые, в свою очередь, создадут собственное магнитное поле.
▪️ Из-за этого запаздывания (магнитной инерции) поле, созданное вихревыми токами в шарике, всегда отстает от внешнего поля диска.
▪️ Вращающееся поле диска как бы "убегает" от шарика по часовой стрелке.
▪️ Чтобы уменьшить это отставание (т.е. уменьшить скорость изменения поля относительно себя), шарик стремится двигаться в том же направлении, что и поле. Он пытается "догнать" убегающий магнитный поток.

5. Почему направление обратное? Представьте, что вы стоите на эскалаторе, который едет вниз. Чтобы остаться на одном уровне относительно неподвижного пола, вам нужно идти вверх по эскалатору. Эскалатор — это магнитное поле, движущееся по часовой стрелке. Шарик — это вы. Чтобы "остаться на месте" относительно убегающего поля (то есть не отставать), шарик должен бежать по "эскалатору" против его хода. Для внешнего наблюдателя, смотрящего на неподвижный пластиковый лист, это выглядит как движение шарика против часовой стрелки.

Выводы: Частота вращения двигателя определяет скорость "убегания" поля и, следовательно, скорость вращения шарика. Дело в запаздывании намагниченности металла. "Запаздывание намагниченности" — это и есть физическая суть явления, обусловленная возникновением вихревых токов и индуктивностью материала. #физика #электродинамика #наука #опыты #physics #science #магнетизм

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

⚡️ Магия без огня: как индукционный нагрев меняет наши кухни и заводы

Сегодня поговорим о явлении, которое выглядит как чистая магия: положили холодную сковородку на холодную же плиту, включили — и она мгновенно раскаляется. А под ней... ничего нет! Ни огня, ни тлеющих углей. Это индукционный нагрев.

Как это работает? Если коротко: Под стеклянной поверхностью плиты спрятана катушка из меди. Когда через нее пропускают электрический ток, она создает мощное, высокочастотное, переменное магнитное поле.

Когда вы ставите на плиту посуду из ферромагнитного материала (чугун, нержавейка), это магнитное поле пронизывает ее. Но оно не просто проходит насквозь — оно заставляет электроны в металле метаться, создавая внутри сковороды или кастрюли вихревые токи (токи Фуко). Эти токи испытывают сопротивление материала, и именно эта энергия сопротивления превращается в тепло. Металл нагревает сам себя изнутри!

Кстати, попробуйте положить на работающую индукционку лист бумаги — он не загорится. А вот если поднести монетку — она станет горячей. Плита «чувствует» только определенные материалы.

Магия магией, но у всего есть первооткрыватели. История индукционного нагрева начинается не в XXI веке, и даже не в XX, а в далеком 1824 году!

▪️ 1. Первооткрыватель: Франсуа Араго 🧭
Французский физик и астроном обнаружил удивительный эффект: если вращать медный диск под намагниченной стрелкой, стрелка тоже начинает вращаться вслед за диском. Это явление назвали «вращение Араго». Суть была в том, что движущееся магнитное поле наводило в диске вихревые токи, которые, в свою очередь, создавали свое поле. Но до нагрева тогда не додумались.

▪️ 2. Теоретик: Майкл Фарадей 🧲
В 1831 году великий Фарадей открыл закон электромагнитной индукции, дав теоретическое объяснение явлениям, подобным опыту Араго. Он доказал, что изменяющееся магнитное поле порождает в проводнике электрический ток.

▪️ 3. Тот, кто дал имя: Леон Фуко ⚡️
А вот имя «вихревые токи» (или «токи Фуко») дал им в 1855 году другой француз — Леон Фуко (да-да, тот самый, что измерил скорость света и придумал маятник). Фуко как раз и обнаружил, что эти токи разогревают металл. Он проводил опыты, раскачивая металлический маятник в мощном магнитном поле, и заметил, что маятник быстро останавливается и нагревается — его энергия движения превращалась в тепло благодаря тем самым вихревым токам.

Поначалу эти токи были головной болью для инженеров — в электромоторах и трансформаторах они вызывали бесполезный и вредный нагрев. С ними боролись, собирая сердечники из изолированных пластин. Но потом человек подумал: «А если эту проблему превратить в решение?»

Что в итоге? Сначала индукционный нагрев нашел применение в металлургии (плавка металлов без примесей от топлива), закалке стали, а потом добрался и до наших кухонь. Получается, что ваша суперсовременная индукционная плита — это прямое воплощение открытий, сделанных почти 200 лет назад гениями, которые просто смотрели на мир с любопытством. Вот так фундаментальная наука спустя века меняет нашу повседневную жизнью. #электродинамика #магнетизм #физика #physics #science #опыты

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

⚡️ Что будет если на электроды, между которыми проскакивает дуга (высокая напряжения) прикрутить мощные неодимовые магниты? Будет ли плазма реагировать? 🧲

Плазма дуги будет очень сильно реагировать на мощные неодимовые магниты. Дуга начнет двигаться, изгибаться и даже вращаться под действием магнитного поля. Плазма электрической дуги — это раскаленный ионизированный газ, состоящий из положительных ионов и отрицательных электронов. Это, по сути, проводник с током.

На любой движущийся заряженный частицы (а электроны в токе как раз движутся) действует сила Лоренца. Ее направление зависит от направления тока и направления магнитного поля (определяется по правилу левой руки).

Что происходит в дуге:

1. Сила, действующая на носители тока: Магнитное поле магнитов действует на движущиеся электроны (основные носители тока в дуге) с определенной силой, перпендикулярной и их движению, и направлению поля.

2. Смещение и растяжение дуги: Поскольку сила Лоренца действует на всю дугу, она начинает "толкать" плазменный шнур. Дуга перестает быть прямой кратчайшей линией между электродами и изгибается, вытягиваясь в сторону, перпендикулярную линиям магнитного поля.

3. Эффект "магнитного дутья": Это классический технический прием для гашения электрической дуги в высоковольтных выключателях. Мощные магниты располагают так, чтобы сила Лоренца растягивала дугу, заставляя ее двигаться вдоль дугогасительной камеры. При движении дуга контактирует с холодными стенками камеры, интенсивно охлаждается, и ее сопротивление растет, пока она не погаснет.

Если прикрепить мощные неодимовые магниты с противоположными полюсами по бокам от дуги, вы увидите следующие эффекты:

▪️ Отклонение дуги: Дуга будет не просто прыгать между электродами, а будет изогнутой, похожей на арку или букву "С".
▪️ Движение дуги: Если расположить магниты особым образом (например, создав поле, перпендикулярное плоскости дуги), можно заставить дугу быстро вращаться вокруг электродов. Это выглядит как яркое, светящееся "огненное колесо".
▪️ Удлинение и охлаждение: Растянутая дуга становится длиннее, что приводит к ее охлаждению. Она может стать более бледной и менее стабильной.
▪️ Ускоренное гашение: Если источник питания не может поддерживать растянутую и охлажденную дугу, она может погаснуть быстрее, чем без магнитов.

⚡️Практическое применение и предостережения:

1. Плазменные резаки и сварочные аппараты: В некоторых современных плазменных резаках используются магнитные системы для стабилизации и вращения плазменной струи. Это повышает качество и равномерность реза.
2. Исследования термоядерного синтеза (Токамак): Это самый масштабный пример. Гигантские сверхпроводящие магниты используются для удержания и стабилизации плазмы, не давая ей коснуться стенок реактора.
3. Высоковольтные выключатели: Как уже упоминалось, для принудительного гашения дуги.

Если вы прикрутите мощные неодимовые магниты к электродам с дугой, вы не просто увидите реакцию плазмы — вы станете свидетелем фундаментального физического явления, которое лежит в основе многих современных технологий. Дуга будет активно изгибаться и двигаться под действием магнитного поля, демонстрируя прямую связь между электричеством и магнетизмом. #электродинамика #магнетизм #физика #опыты #physics #наука #эксперименты

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

⚡️ Опыты Фарадея 🧲

29 августа 1831 года знаменитый английский физик Майкл Фарадей после 10 лет экспериментов открыл явление электромагнитной индукции. Это явление состоит в возникновении ЭДС индукции в замкнутом контуре при изменении магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром.

Некоторые опыты Майкла Фарадея, которые имеют наибольшее значение для теории электромагнетизма:

🔸 Опыт с катушкой и магнитом. Взаимодействие движущегося магнита и катушки, намотанной из проводника, порождает электрический ток. При введении магнита в катушку в цепи возникает электрический ток одного направления (стрелка гальванометра отклоняется, например, вправо), при выведении магнита из катушки стрелка отклоняется в противоположную сторону.

🔸 Опыт с двумя катушками. По одной из них пропускали ток, к другой был подключён гальванометр. В момент начала или окончания пропускания тока по первой катушке стрелка гальванометра, подключённого ко второй, колебалась. Этот опыт показывал, что не только магнетизм можно превратить в электричество, но и электричество в магнетизм.

Видеопримеры по теме:

🔥 Индукционный нагрев

💫 «Гроб Мухаммеда»

🧲 Как работают трансформаторы?

⚡️ Основные физические понятия электродинамики (Леннаучфильм)

✨ Взаимодействие зарядов. Электростатическая индукция

💫 Исследование электрических полей. Опыт по физике

⚡️ Уравнения Максвелла ✨

⚙️ Электромагнитная подвеска 🧲

#видеоуроки #physics #физика #опыты #электродинамика #электричество #магнетизм #эксперименты #научные_фильмы

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib