Media is too big
VIEW IN TELEGRAM
♾️ Фигуры Лиссажу — это замкнутые плоские кривые, описываемые точкой, движение которой является суперпозицией двух взаимно перпендикулярных колебаний. Впервые были подробно изучены французским математиком Ж. А. Лиссажу в 1857–1858 гг..
Вид фигур Лиссажу зависит от соотношения между периодами (частотами), фазами и амплитудами обоих колебаний:
▪️ В простейшем случае равенства обоих периодов фигуры представляют собой эллипсы. При разности фаз 0 или π вырождаются в отрезки прямых, а при разности фаз π/2 и равенстве амплитуд превращаются в окружность.
▪️ Если периоды обоих колебаний близки, то разность фаз линейно изменяется, вследствие чего наблюдаемый эллипс всё время деформируется.
▪️ При многократно отличающихся по величине периодах колебаний фигуры Лиссажу представляют собой запутанную картину и не наблюдаются, например, на экране осциллографа.
Применение в технике — сравнение частот: Если подать на входы «X» и «Y» осциллографа сигналы близких частот, то на экране можно увидеть фигуры Лиссажу. Этот метод широко используется для сравнения частот двух источников сигналов и для подстройки одного источника под частоту другого. Когда частоты близки, но не равны друг другу, фигура на экране вращается, причём период цикла вращения является величиной, обратной разности частот, например, при периоде оборота 2 секунды разница в частотах сигналов равна 0,5 Гц. При равенстве частот фигура застывает неподвижно, в любой фазе, однако на практике, за счёт кратковременных нестабильностей сигналов, фигура на экране осциллографа обычно чуть-чуть подрагивает. Использовать для сравнения можно не только одинаковые частоты, но и находящиеся в кратном отношении, например, если образцовый источник может выдавать частоту только 5 МГц, а настраиваемый источник — 2,5 МГц.
#физика #электродинамика #наука #physics #science #лекции #видеоуроки #опыты #эксперименты
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
Вид фигур Лиссажу зависит от соотношения между периодами (частотами), фазами и амплитудами обоих колебаний:
▪️ В простейшем случае равенства обоих периодов фигуры представляют собой эллипсы. При разности фаз 0 или π вырождаются в отрезки прямых, а при разности фаз π/2 и равенстве амплитуд превращаются в окружность.
▪️ Если периоды обоих колебаний близки, то разность фаз линейно изменяется, вследствие чего наблюдаемый эллипс всё время деформируется.
▪️ При многократно отличающихся по величине периодах колебаний фигуры Лиссажу представляют собой запутанную картину и не наблюдаются, например, на экране осциллографа.
Применение в технике — сравнение частот: Если подать на входы «X» и «Y» осциллографа сигналы близких частот, то на экране можно увидеть фигуры Лиссажу. Этот метод широко используется для сравнения частот двух источников сигналов и для подстройки одного источника под частоту другого. Когда частоты близки, но не равны друг другу, фигура на экране вращается, причём период цикла вращения является величиной, обратной разности частот, например, при периоде оборота 2 секунды разница в частотах сигналов равна 0,5 Гц. При равенстве частот фигура застывает неподвижно, в любой фазе, однако на практике, за счёт кратковременных нестабильностей сигналов, фигура на экране осциллографа обычно чуть-чуть подрагивает. Использовать для сравнения можно не только одинаковые частоты, но и находящиеся в кратном отношении, например, если образцовый источник может выдавать частоту только 5 МГц, а настраиваемый источник — 2,5 МГц.
#физика #электродинамика #наука #physics #science #лекции #видеоуроки #опыты #эксперименты
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
👍92❤22❤🔥15⚡9🔥8✍2
Ионный двигатель — тип электрического ракетного двигателя, принцип работы которого основан на создании реактивной тяги на базе ионизированного газа, разогнанного до высоких скоростей в электрическом поле.
✅ Достоинством этого типа двигателей является малый расход топлива и продолжительное время функционирования (максимальный срок непрерывной работы самых современных образцов ионных двигателей составляет более трёх лет).
❌ Недостатком ионного двигателя является ничтожная по сравнению с химическими двигателями тяга.
По сравнению с двигателями с ускорением в магнитном слое ионный двигатель обладает большим энергопотреблением при равном уровне тяги. Ионные двигатели используют повышенные напряжения, обладают более сложной схемой и конструкцией, что усложняет решение задачи обеспечения высокой надёжности и электрической прочности двигателя.
Принцип работы двигателя заключается в ионизации газа и его разгоне электростатическим полем. При этом, благодаря высокому отношению заряда к массе, становится возможным разогнать ионы до очень высоких скоростей (вплоть до 210 км/с, по сравнению с 3—4,5 км/с у химических ракетных двигателей). Таким образом, в ионном двигателе можно достичь очень большого удельного импульса. Это позволяет значительно уменьшить расход реактивной массы ионизированного газа по сравнению с расходом реактивной массы в химических ракетах, но требует больших затрат энергии.
В существующих реализациях ионного двигателя в качестве источника энергии, необходимой для ионизации топлива, используются солнечные батареи.
Рабочим телом, как правило, является ионизированный инертный газ (аргон, ксенон и т. п.), но иногда и ртуть. В ионизатор подаётся топливо, которое само по себе нейтрально, но при бомбардировании высокоэнергетическими электронами ионизируется. Таким образом, в камере образуется смесь из положительных ионов и отрицательных электронов. Для «отфильтровывания» электронов в камеру выводится трубка с катодными сетками, которая притягивает к себе электроны. Положительные ионы притягиваются к системе извлечения, состоящей из двух или трёх сеток. Между сетками поддерживается большая разница электростатических потенциалов (+1090 Вольт на внутренней против -225 Вольт на внешней). В результате попадания ионов между сетками, они разгоняются и выбрасываются в пространство, ускоряя корабль, согласно третьему закону Ньютона. Электроны, пойманные в катодную трубку, выбрасываются из двигателя под небольшим углом к соплу и потоку ионов. Это делается, во-первых, для того, чтобы корпус корабля оставался нейтрально заряженным, а во-вторых, чтобы ионы, «нейтрализованные» таким образом, не притягивались обратно к кораблю. #физика #электродинамика #наука #physics #science #лекции #видеоуроки #опыты #эксперименты
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
👍56❤40❤🔥11🔥8🤔5⚡3
📘 Основы физики плазмы Том 1 [1983] Бернштейн, Байт, Вейтцнер, Галеев, Судан
📘 Основы физики плазмы Том 2 [1984] Бернштейн, Байт, Вейтцнер, Галеев, Судан
📘 Основы физики плазмы, дополнение к тому 2 [1984] Галеев, Судан
💾 Скачать книги
✏️ «Прекрасно понимая, что нельзя сомневаться в исключительной полезности многих других областей знаний, я убежден в величие, красоте и фантастической важности для человеческой цивилизации физики и ее интереснейшего раздела – физики плазмы». — заведующий кафедрой «Физика плазмы» Национального Исследовательского Ядерного Университета (НИЯУ) «МИФИ» Валерий Александрович Курнаев
Физика плазмы в качестве самостоятельной отрасли физики возникла как прикладная наука, призванная решать определенные практически значимые задачи. Но задачи оказались настолько масштабные, что для их решения потребовалось целенаправленное развитие обширной фундаментальной научной базы! Основной принцип научных работ прекрасно сформулировал соратник Игоря Васильевича Курчатова, один из руководителей советского Атомного Проекта, замечательный физик Юлий Борисович Харитон: «Мы должны знать в десять раз больше того, что требуется для решения практических задач». #физика #электродинамика #плазма #электроника #электричество #магнетизм #physics
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
📘 Основы физики плазмы Том 2 [1984] Бернштейн, Байт, Вейтцнер, Галеев, Судан
📘 Основы физики плазмы, дополнение к тому 2 [1984] Галеев, Судан
💾 Скачать книги
✏️ «Прекрасно понимая, что нельзя сомневаться в исключительной полезности многих других областей знаний, я убежден в величие, красоте и фантастической важности для человеческой цивилизации физики и ее интереснейшего раздела – физики плазмы». — заведующий кафедрой «Физика плазмы» Национального Исследовательского Ядерного Университета (НИЯУ) «МИФИ» Валерий Александрович Курнаев
Физика плазмы в качестве самостоятельной отрасли физики возникла как прикладная наука, призванная решать определенные практически значимые задачи. Но задачи оказались настолько масштабные, что для их решения потребовалось целенаправленное развитие обширной фундаментальной научной базы! Основной принцип научных работ прекрасно сформулировал соратник Игоря Васильевича Курчатова, один из руководителей советского Атомного Проекта, замечательный физик Юлий Борисович Харитон: «Мы должны знать в десять раз больше того, что требуется для решения практических задач». #физика #электродинамика #плазма #электроника #электричество #магнетизм #physics
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
👍30❤16🔥11⚡1🤯1
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
🧲 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
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
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
1👍52❤25🔥9🤯4⚡2😱2🤨1
Media is too big
VIEW IN TELEGRAM
🧲 Хранитель магнитного поля — опыт по физике
Разница в том, как мы прикладываем магнит (к соединенным или разъединенным деталям), кардинально меняет результат из-за понятия магнитной цепи.
▪️ К разъединенным деталям: Каждая деталь намагничивается отдельно и слабее.
▪️К соединенным деталям: Детали вместе образуют единый "магнитный проводник", намагничиваются сильнее и равномерно по всей длине.
Случай 1: Магнит прикладывают к разъединенным деталям.
Что делаем: Берем первый стержень, прикладываем к нему магнит на несколько секунд. Убираем магнит. Затем берем второй стержень и повторяем процедуру.
Что происходит внутри:
— Магнитное поле магнита воздействует на каждый стержень по отдельности.
— В области стержня, непосредственно контактирующей с магнитом, магнитные домены (крошечные области, похожие на маленькие магнитики) поворачиваются, выстраиваясь вдоль силовых линий поля.
— Однако, поскольку стержень не замкнут, силовым линиям трудно пройти через весь его объем. Они "выталкиваются" из стержня, создавая разомкнутую магнитную цепь.
Результат: Каждый стержень становится слабым постоянным магнитом. Намагниченность будет неравномерной: сильнее всего у того конца, куда прикладывали магнит, и слабее к противоположному концу. Почему слабой? Большая часть магнитной энергии тратится не на намагничивание, а на создание магнитного поля в окружающем воздухе, который имеет очень высокое магнитное сопротивление.
Случай 2: Магнит прикладывают к соединенным деталям.
Что делаем: Сначала плотно соединяем два стержня торцами, чтобы получился один длинный стержень. Затем прикладываем магнит к месту стыка или к одному из концов собранной конструкции.
Что происходит внутри:
— Соединенные стержни образуют замкнутую магнитную цепь (или почти замкнутую, если она длинная). Сталь является хорошим "проводником" для магнитного потока (имеет низкое магнитное сопротивление).
— Силовые линии поля магнита теперь легко "протекают" по всему контуру из стали, почти не выходя в воздух.
— Это эффективное поле заставляет магнитные домены выстраиваться по всей длине конструкции.
Результат: Вся конструкция из двух стержней намагничивается сильно и равномерно. После удаления магнита стержни остаются сильными постоянными магнитами. Если их разъединить, то каждый стержень будет иметь четко выраженные северный и южный полюса на своих концах.
Если вы хотите сильно намагнитить металлические детали (например, отвертку или стальной прут), всегда делайте это, когда они образуют замкнутый контур или длинный непрерывный "стержень". Приложите магнит к середине или к концу этого контура. Это самый эффективный способ. #физика #электродинамика #наука #опыты #physics #science #магнетизм
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
Разница в том, как мы прикладываем магнит (к соединенным или разъединенным деталям), кардинально меняет результат из-за понятия магнитной цепи.
▪️ К разъединенным деталям: Каждая деталь намагничивается отдельно и слабее.
▪️К соединенным деталям: Детали вместе образуют единый "магнитный проводник", намагничиваются сильнее и равномерно по всей длине.
Случай 1: Магнит прикладывают к разъединенным деталям.
Что делаем: Берем первый стержень, прикладываем к нему магнит на несколько секунд. Убираем магнит. Затем берем второй стержень и повторяем процедуру.
Что происходит внутри:
— Магнитное поле магнита воздействует на каждый стержень по отдельности.
— В области стержня, непосредственно контактирующей с магнитом, магнитные домены (крошечные области, похожие на маленькие магнитики) поворачиваются, выстраиваясь вдоль силовых линий поля.
— Однако, поскольку стержень не замкнут, силовым линиям трудно пройти через весь его объем. Они "выталкиваются" из стержня, создавая разомкнутую магнитную цепь.
Результат: Каждый стержень становится слабым постоянным магнитом. Намагниченность будет неравномерной: сильнее всего у того конца, куда прикладывали магнит, и слабее к противоположному концу. Почему слабой? Большая часть магнитной энергии тратится не на намагничивание, а на создание магнитного поля в окружающем воздухе, который имеет очень высокое магнитное сопротивление.
Случай 2: Магнит прикладывают к соединенным деталям.
Что делаем: Сначала плотно соединяем два стержня торцами, чтобы получился один длинный стержень. Затем прикладываем магнит к месту стыка или к одному из концов собранной конструкции.
Что происходит внутри:
— Соединенные стержни образуют замкнутую магнитную цепь (или почти замкнутую, если она длинная). Сталь является хорошим "проводником" для магнитного потока (имеет низкое магнитное сопротивление).
— Силовые линии поля магнита теперь легко "протекают" по всему контуру из стали, почти не выходя в воздух.
— Это эффективное поле заставляет магнитные домены выстраиваться по всей длине конструкции.
Результат: Вся конструкция из двух стержней намагничивается сильно и равномерно. После удаления магнита стержни остаются сильными постоянными магнитами. Если их разъединить, то каждый стержень будет иметь четко выраженные северный и южный полюса на своих концах.
Если вы хотите сильно намагнитить металлические детали (например, отвертку или стальной прут), всегда делайте это, когда они образуют замкнутый контур или длинный непрерывный "стержень". Приложите магнит к середине или к концу этого контура. Это самый эффективный способ. #физика #электродинамика #наука #опыты #physics #science #магнетизм
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
👍56❤24🔥7⚡2🤔2🤩2
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
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
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
👍122❤45🔥32✍4🤩2⚡1👏1
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
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.
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
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
🔥40👍20❤11⚡7🤯2
В коридоре Оксфордского университета стоит невзрачный на вид прибор, который тихо звонит уже почти 185 лет. Этот эксперимент начался в 1840 году, и с тех пор Оксфордский электрический звонок (также известный как Clarendon Dry Pile) работает практически без остановок, став символом невероятной долговечности и загадки для научного сообщества.
Устройство выглядит просто: два латунных колокольчика, между которыми колеблется металлический шарик-маятник диаметром около 4 мм. Под колокольчиками скрыта сухая батарея — так называемый «замбониев столб», изобретенный итальянским физиком Джузеппе Замбони в 1812 году.
Батарея создает высокое напряжение (предположительно около 2 кВ). Когда маятник касается одного колокольчика, он заряжается и отталкивается от него, притягиваясь к противоположному. При касании второго колокольчика процесс повторяется. Шарик колеблется с частотой 2 Гц, что приводит к непрерывному звону.
Ключевая особенность — чрезвычайно низкое энергопотребление. Батарея отдает крошечный ток, которого хватило на века работы. Сама батарея герметично залита серой, что защищает ее от влаги и окисления.
Точный химический состав батареи остается неизвестным. Ученые предполагают, что это усовершенствованный вариант батареи Замбони, состоящий из тысяч чередующихся слоев: металлической фольги (возможно, цинк) и бумажных дисков, пропитанных электролитом (например, диоксидом марганца).
Однако вскрыть батарею для изучения невозможно — это прервет уникальный эксперимент. Профессор Роберт Уокер, приобретший звонок в 1840 году, не оставил записей о ее устройстве, и тайна остается нераскрытой.
В 1984 году звонок был внесен в Книгу рекордов Гиннесса как «самый долговечный источник энергии». По подсчетам, он совершил уже более 10 миллиардов ударов.
Звонок демонстрирует принципы электростатики и пределы энергоэффективности. Его используют в дискуссиях о втором законе термодинамики, хотя сам он не является «вечным двигателем» — работа закончится, когда батарея исчерпает ресурс или износятся механические части.
Можно ли услышать звонок сегодня — да. Звонок до сих пор находится в Кларендонской лаборатории Оксфордского университета, за двумя стеклянными панелями (они приглушают звук). Услышать его могут студенты, ученые и туристы, но из-за тихого звука требуется прислушаться. #электродинамика #магнетизм #физика #опыты #physics #наука #эксперименты
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
❤94🔥67👍39🤔11⚡5💯3🆒1
Media is too big
VIEW IN TELEGRAM
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
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
👍47🔥18❤14⚡6
Forwarded from Репетитор IT men
Заряд на пластинах измениться не может. Нижняя пластина заряжена и изолирована (соединена только с электрометром). Верхняя пластина соединена с корпусом электрометра, который заземлён, но цепь замкнута только через землю и не позволяет заряду стечь с самой системы пластин. Таким образом, заряд q на заряженной пластине (и равный ему по модулю заряд на второй пластине) сохраняется. Согласны? Если произведение C⋅U постоянно, то при уменьшении ёмкости, должно увеличиться напряжение.
⚡️ Интересен также следующий вопрос: Идёт ли по системе ток во время смещения пластин относительно друг друга?
Во время смещения верхней пластины идет ток в цепи заземления. Это связано с изменением распределения индуцированного заряда на верхней пластине. При уменьшении площади перекрытия часть силовых линий от нижней пластины замыкается на корпус электрометра (который заземлён), что приводит к уменьшению модуля заряда на верхней пластине. В результате электроны стекают с верхней пластины на землю (ток направлен от земли к пластине, если рассматривать движение положительных зарядов). Однако это не влияет на заряд нижней пластины, который остаётся постоянным. Изменение ёмкости и постоянство заряда обуславливают увеличение разности потенциалов, что и отражается в отклонении стрелки электрометра.
🔍 Но почему угол отклонения стрелки прямо пропорционален разности потенциалов U на обкладках конденсатора?
Электрометр — это не вольтметр в современном понимании (который использует магнитное поле). Его работа основана исключительно на электростатических силах.
1. Устройство: Внутри корпуса электрометра находится металлический стержень, на котором подвешена легкая металлическая стрелка (или два лепестка). Стержень изолирован от корпуса. Корпус часто заземляют, как в вашей задаче.
2. Физика отклонения: Когда на стержень подается электрический потенциал (например, от нижней пластины конденсатора), а корпус заземлен (потенциал корпуса равен 0), между стержнем и корпусом возникает разность потенциалов U.
— Эта разность потенциалов создает электрическое поле между стержнем (и соединенной с ним стрелкой) и корпусом.
— Стрелка и стержень заряжаются одноименно (например, положительно, как в опыте), а корпус имеет противоположный заряд (отрицательный индуцированный заряд) или нулевой потенциал.
— В результате между стрелкой и стержнем, а также между стрелкой и корпусом, возникают силы электростатического отталкивания и притяжения. Основной эффект — это отталкивание одноименно заряженных частей стрелки и стержня.
3. Почему отклонение пропорционально U?
— Сила F, действующая на стрелку в электрическом поле, пропорциональна напряженности поля E, которая в свою очередь пропорциональна разности потенциалов U между стержнем и корпусом (E ~ U). Таким образом, F ~ U.
— Стрелка поворачивается до тех пор, пока момент электростатической силы не уравновесится моментом силы тяжести (или моментом силы упругости подвеса). В установившемся положении угол отклонения α прямо пропорционален силе F, вызывающей это отклонение. Поскольку F ~ U, то и α ~ U.
Разность потенциалов U → Напряженность поля E ~ U → Сила F ~ E ~ U → Угол отклонения α ~ F → Следовательно, α ~ U.
Представьте себе обычные механические весы. Чем больше груз вы положите на чашу (аналог разности потенциалов U), тем больше растянется пружина или отклонится стрелка (аналог угла α). В электрометре роль "груза" играет разность потенциалов, а роль "пружины" — электростатические силы. #электродинамика #физика #электричество #physics #разбор_задач
💡 Репетитор IT mentor // @mentor_it
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
👍20❤16🔥4😱3⚡2❤🔥1🤯1
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
Media is too big
VIEW IN TELEGRAM
Media is too big
VIEW IN TELEGRAM
Media is too big
VIEW IN TELEGRAM
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
Media is too big
VIEW IN TELEGRAM
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
Поскольку длительность используемых в данном методе обработки электрических импульсов не превышает 0.01 с, выделяющееся тепло не успевает распространиться в глубь материала и даже незначительной энергии оказывается достаточно, чтобы разогреть, расплавить и испарить небольшое количество вещества. Кроме того, давление, развиваемое частицами плазмы при ударе об электрод, способствует выбросу (эрозии) не только расплавленного, но и просто разогретого вещества. Поскольку электрический пробой, как правило, происходит по кратчайшему пути, то прежде всего разрушаются наиболее близко расположенные участки электродов. Таким образом, при приближении одного электрода заданной формы (инструмента) к другому (заготовке) поверхность последнего примет форму поверхности первого. Производительность процесса, качество получаемой поверхности в основном определяются параметрами электрических импульсов (их длительностью, частотой следования, энергией в импульсе). Электроэрозионный метод обработки объединил электроискровой и электроимпульсный методы.
Первые сообщения об электрических разрядах и эффектах, их сопровождающих, делали Роберт Бойль (1694), Бенджамин Франклин (1751), Джозеф Пристли (1766) Лихтенберг Георг Кристиан (1777). В 1938 году советский инженер Л. А. Юткин показал, что серия электроискровых разрядов порождает формообразующие гидравлические удары, что положило начало электроискровой штамповке металлов, и стало следующим, после электродуговой сварки, шагом по развитию технологических методов формообразования электрическими разрядами. В 1941 году учёным Б. Р. Лазаренко и Н. Е. Лазаренко из МГУ было поручено найти методы увеличения срока службы прерывателей-распределителей зажигания автомобильных двигателей. В результате исследований и экспериментов с вольфрамом они обратили внимание на направленное разрушение электрическими разрядами, создаваемыми импульсами определённой формы тока, что послужило толчком к созданию в 1943 году нового технологического процесса обработки заготовок с помощью электроэрозии. #physics #техника #электродинамика #физика #видеоуроки #производство #научные_фильмы
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
👍47🔥23❤18⚡4🥰2
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
Media is too big
VIEW IN TELEGRAM
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
Что нам понадобится?
▪️Источник высокого напряжения (например, трансформатор на 10-15 кВ).
▪️Два длинных металлических электрода (проволока или полосы), расположенные в форме буквы V.
▪️Негорючая подставка.
Мы включаем питание, и между нижними концами электродов, где расстояние минимальное, возникает мощная электрическая дуга. Воздух в этом промежутке ионизируется и превращается в проводящую плазму. Дуга ярко светит и сильно нагревается.
1. Нагрев и конвекция: Мощная дуга нагревает воздух вокруг себя до огромных температур. Горячий воздух, как известно, становится менее плотным и поднимается вверх благодаря силе конвекции. Этот восходящий поток увлекает за собой и столб плазменной дуги.
2. Растягивание и обрыв: Дуга, поднимаясь, оказывается между всё более удалёнными друг от друга электродами. В какой-то момент напряжение нашего источника уже не может поддерживать дугу такой длины. Она становится тоньше, нестабильнее и в верхней точке обрывается.
3. Цикл повторяется: Как только дуга гаснет, напряжение снова прикладывается к самым близким точкам электродов — а это, как вы помните, их нижние части. Воздух снова пробивается, возникает новая дуга, и весь цикл повторяется. Со стороны это выглядит так, будто дуга бесконечно «шагает» снизу вверх.
Лестница Иакова — это не одна и та же дуга, которая поднимается. Это последовательность быстрых пробоев в нижней точке и последующего подъема и обрыва. Мы видим непрерывный процесс из-за инерции нашего зрения. Название отсылает к библейскому сюжету, где Иаков увидел во сне лестницу до небес, по которой поднимаются и спускаются ангелы. Поднимающиеся языки плазмы очень похожи на эту мистическую лестницу.
🔸 Высокое напряжение может убить даже без прямого прикосновения.
🔸Интенсивное ультрафиолетовое излучение от дуги вредит глазам и коже.
🔸Образуется озон (O₃) и оксиды азота — ядовитые газы.
🔸Риск пожара от раскалённой плазмы и искр.
#physics #эксперименты #электродинамика #физика #видеоуроки #опыты #научные_фильмы #плазма
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
🔥38👍17❤13⚡2🥰1😱1
Media is too big
VIEW IN TELEGRAM
От нашего участника: А вот ещё один, как по мне, интересный эксперимент. Генератор Уимсхёрста (электрофорная машина), одним из выходов подключен к игле, на изолированном штативе. Образующийся заряд накапливается на кончике и ионизирует собой окружающий воздух. Ушедший в воздух заряд — взаимно отталкивается от иглы, создавая поток ветра. Более маленькие свечи удавалось даже полностью задуть. Заряд концентрируется на кончике потому, что на поверхности поддерживается одинаковый потенциал. Это значит, что заряды равномерно распределены на поверхности. Из-за кривизны поверхности получается, что у острия - поверхности ближе друг к другу в третьем измерении — из-за чего ближе и электроны, поэтому на острие плотность заряда выше. Электроны там покидают поверхность легче, из-за сильно отталкивания друг от друга. Если же где-либо на поверхности между двумя точками иглы потенциал не одинаковый, разность потенциалов создает поток электронов и потенциал выравнивается. Таким образом поступают новые электроны.
Riga Technical University, RTU
— https://www.rtu.lv/en
От Physics.Math.Code: Чаще всего ощутимый ионный ветер создают положительные ионы воздух, у которых образуется достаточная механическая сила для отклонения пламени (плазмы). Электрофорная машина — это генератор высокого напряжения (десятки тысяч вольт), но с очень маленьким током. Когда вы подносите один из ее электродов (особенно острый, например, шарик с острием) к пламени, вы создаете в этом месте очень сильное неоднородное электрическое поле. Воздух при нормальных условиях — хороший изолятор, так как состоит в основном из нейтральных молекул (N₂, O₂). Однако в очень сильном электрическом поле (особенно у острия электрода) происходит следующее:
1. Свободные электроны, всегда присутствующие в воздухе в небольшом количестве, ускоряются этим полем.
2. Разгоняясь, они приобретают такую большую энергию, что при столкновении с нейтральными молекулами кислорода и азота выбивают из них электроны.
3. Этот процесс называется ударной ионизацией. В результате нейтральная молекула превращается в положительный ион, а появляется лишний свободный электрон.
4. Освободившийся электрон, в свою очередь, ускоряется полем и ионизирует следующую молекулу. Возникает лавинообразный процесс, который называется коронный разряд (его иногда можно увидеть в темноте как слабое голубоватое свечение на острие).
Теперь у нас у электрода есть облако заряженных частиц:
➕Положительные ионы (потерявшие электрон молекулы воздуха).
➖Отрицательные ионы (молекулы воздуха, которые, наоборот, "прилипли" к свободным электронам).
Что с ними происходит?
▪️ Если электрод, который мы поднесли, является положительным (анод), то положительные ионы отталкиваются от него и устремляются в сторону пламени. Отрицательные ионы, наоборот, притягиваются к этому электроду и нейтрализуются на нем.
▪️ Если электрод отрицательный (катод), то от него будут отталкиваться и лететь к пламени уже отрицательные ионы и электроны.
Ключевой момент: Эти ускоренные полем ионы сталкиваются с нейтральными молекулами воздуха и передают им свой импульс. В результате возникает направленное движение всего объема воздуха от электрода к пламени. Это и есть ионный ветер (или электрический ветер). Пламя свечи — это раскаленная плазма (смесь ионов, электронов и нейтральных частиц), образующаяся при горении парафина. Оно очень легкое и имеет низкую плотность, т.е. чрезвычайно чувствительно к любым воздушным потокам.
Интересный факт: Из-за особенностей ионизации, эффект более выражен у положительного электрода, т.к. коронный разряд на острие при положительном напряжении стабильнее. Поэтому в большинстве случаев вы наблюдаете поток положительных ионов. Если бы вы поднесли отрицательный электрод, ветер создавался бы в основном потоком отрицательных ионов. Поток только одних электронов в воздухе быстро превращается в поток отрицательных ионов, так как электроны немедленно "прилипают" к нейтральным молекулам. #электродинамика #физика #опыты #physics
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
❤38🔥22👍14⚡3🤩1
Media is too big
VIEW IN TELEGRAM
Опыт, который демонстрирует, как электрическое поле взаимодействует с диэлектриками. На видео пластины плоского конденсатора опущены в воду, подключаем к ним высокое напряжение, и... вода сама втягивается в зазор!
Кажется, будто вода «прилипает» к пластинам. Но на самом деле её вталкивает туда сила, порожденная электрическим полем. Давайте разберемся почему.
▪️ 1. Вода – не просто проводник
Хотя вода с примесями проводит ток, в этом опыте ключевую роль играет ее диэлектрическая природа. Молекула воды (H₂O) – это диполь. У нее есть положительный полюс (со стороны атомов водорода) и отрицательный (со стороны атома кислорода). В обычном состоянии эти диполи хаотично ориентированы.
▪️ 2. Сила поля – главный мотиватор
Когда мы включаем напряжение, между пластинами конденсатора создается неоднородное электрическое поле: у краев пластин оно слабее, а в зазоре – значительно сильнее.
▪️ 3. Что делают молекулы-диполи?
Под действием поля диполи воды начинают ориентироваться – поворачиваются вдоль силовых линий: «плюсом» к отрицательной пластине, «минусом» – к положительной. Это явление называется поляризацией.
➕ Физика: Сила, действующая на концы диполя, не просто его поворачивает. Поскольку поле неоднородное (сильнее внутри конденсатора и слабее снаружи), сила, притягивающая «+» конец диполя к «-» пластине, будет чуть больше, чем сила, отталкивающая его «-» конец от той же пластины. В результате на каждую поляризованную молекулу воды действует результирующая сила, которая втягивает ее из области слабого поля в область сильного – то есть, прямо в зазор между пластинами! Диэлектрик (в нашем случае – вода) всегда стремится переместиться туда, где напряженность электрического поля максимальна. Именно эта сила и заставляет воду подниматься между пластинами, преодолевая силу тяжести и силы поверхностного натяжения.
Такой эффект наблюдается не только с водой, но и с другими жидкими диэлектриками (например, с керосином или маслом), и лежит в основе работы многих электростатических устройств. #physics #эксперименты #электродинамика #физика #видеоуроки #опыты #научные_фильмы #лекции
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
👍32🔥16❤11❤🔥2⚡1