Определить в некоторой точке пространства вектор индукции магнитного поля B, порождаемого постоянным электрическим током I, можно с помощью Закона Био-Савара. Это делается путем суммирования всех вкладов в магнитное поле от отдельных элементов тока. Одна из типичных задач состоит в том, чтобы далее определить силу взаимодействия двух параллельных токов. Ведь токи, как известно, порождают собственные магнитные поля, а ток, находящийся в магнитном поле (другого тока) испытывает на себе действие силы Ампера. Это сила, действующая на проводник с током со стороны магнитного поля. Она зависит от индукции магнитного поля, от направления этой индукции, от тока в проводнике и длины проводника ...
Первые магнитные компасы, указывающие направления на магнитные полюса Земли, появились еще в третьем веке до Нашей эры на территории Китая. Это были приборы в форме круглых разливательных ложек с короткими ручками, изготовленные из магнитного железняка. Ложку ставили выпуклой частью на гладкую медную или деревянную поверхность, по которой вокруг были нанесены деления с изображениями знаков зодиака, обозначающие стороны света. Чтобы привести компас в действие, ложку слегка подталкивали, и она начинала вращаться. В конце концов, когда ложка останавливалась, ее ручка указывала точно на южный магнитный полюс Земли ...
Есть законы, которые знают все - и почти никто не понимает по-настоящему. Закон Ома относится именно к таким. Школьники заучивают формулу I = U/R, инженеры применяют её ежедневно, а между тем за этой простой записью скрывается история, растянувшаяся на два с лишним столетия, - от свечных экспериментов в тесной немецкой лаборатории до квантованной проводимости в графене. Человек, которого не признали Георг Симон Ом родился в 1789 году в семье слесаря - человека практического, влюблённого в математику. Именно отец дал будущему физику первоначальное образование, не полагаясь на местную школу. Путь Ома к открытию был отнюдь не триумфальным ...
Термопара - один из самых древних и надёжных способов измерить температуру. Её используют везде: в промышленных печах и котлах, в двигателях автомобилей, в лабораториях и пищевой промышленности. Несмотря на простое устройство, термопара скрывает несколько физических эффектов, незнание которых приводит к серьёзным ошибкам измерения. Что такое термопара и как она работает Термопара - это два проводника из разных металлов, соединённые на одном конце. Место соединения называют рабочим (горячим) спаем - его помещают в измеряемую среду. На другом конце, там, где провода подключаются к прибору, находится холодный спай. Физика проста: когда два разнородных металла образуют замкнутую цепь ...
Магнитопровод - это основа трансформатора, по которой замыкается основной магнитный поток, он собирается из тонких пластин электротехнической стали, изолированных лаком или покрытием для снижения вихревых токов. Современный модульный трансформатор представляет собой сложное устройство, где магнитопровод усиливает магнитный поток и обеспечивает надежную связь между обмотками. Его принцип работы опирается на электромагнитную индукцию: переменный ток в первичной обмотке порождает магнитный поток в сердечнике, который индуцирует электродвижущую силу во вторичной обмотке. Магнитопровод образует замкнутую цепь основного магнитного потока ...
Стрелочные измерительные приборы: вольтметры, амперметры, омметры и т. д., - обладают шкалами. Иногда шкала у прибора всего одна, а иногда их несколько, при этом индикатором измерений служит всего одна стрелка. Давайте же разберемся, что это за шкалы, и как ими пользоваться, чтобы ничего не напутать. Для начала отметим, что шкалы эти бывают разными. Во-первых, более распространенными являются именованные шкалы, то есть шкалы, на которых деления проградуированы соответствующими единицами измеряемых величин. Для устройств с цифровым дисплеем шкалу заменяет окно с цифрами. ...
Вращающий момент, развиваемый на валу асинхронного электродвигателя в условиях нулевой скорости вращения ротора (когда ротор еще неподвижен) и установившегося в обмотках статора тока, - называется пусковым моментом асинхронного двигателя. Пусковой момент иногда называют еще моментом трогания или начальным моментом. При этом подразумевается, что напряжение и частота питающего напряжения приближены к номиналу, причем соединение обмоток выполнено правильно. В номинальном режиме работы данный двигатель будет работать именно так, как предполагали разработчики. Пусковой момент вычисляется ...
Чтобы сделать электрические или механические колебания (колебательного контура или маятника) незатухающими, необходимо все время компенсировать потери на сопротивление или на трение. Можно, например, воздействовать на колебательный контур переменной ЭДС, которая будет периодически увеличивать ток в катушке, и соответственно поддерживать амплитуду напряжения на конденсаторе. Или можно подталкивать маятник, аналогичным путем поддерживая его гармоническое качание. Как известно, величина энергии магнитного поля катушки колебательного контура связана с ее индуктивностью и током ...
Пьезоэлектрики — это диэлектрики, обладающие ярко выраженным пьезоэлектрическим эффектом. Пьезоэлектрический эффект бывает прямым и обратным. Для прямого пьезоэффекта характерна электрическая поляризация диэлектрика, наступающая вследствие действия на него внешнего механического напряжения, при этом индуцируемый на поверхности диэлектрика заряд оказывается пропорционален приложенному механическому напряжению. При обратном пьезоэффекте явление проявляет себя наоборот - диэлектрик изменяет свои размеры под действием приложенного к нему ...
Измерительные приборы, такие как амперметры и вольтметры, предназначены для точного измерения электрических величин в цепях постоянного тока. Однако, для измерения более высоких значений силы тока или напряжения, чем те, которые способен измерить сам прибор, применяются специальные методы расширения диапазона измерений. В этой статье мы подробно рассмотрим, как осуществляется расширение пределов измерения амперметров и вольтметров постоянного тока с использованием шунтов и дополнительных резисторов. Амперметр предназначен для измерения силы тока в цепи и подключается последовательно с нагрузкой ...
Среди всех технологий долгосрочного хранения электроэнергии одна выделяется своей нарочитой простотой: воздух закачивается под высоким давлением в подземную полость, а когда энергия нужна - выпускается обратно и раскручивает турбину. Никакой экзотической химии, никаких редкоземельных металлов. CAES (Compressed Air Energy Storage, накопление энергии сжатым воздухом) - это технология, которая работает по тому же принципу, что и обычный баллон для пневматики, только в планетарных масштабах. Рынок CAES оценивался в 1,7 млрд долл. в 2025 году и, по прогнозам аналитиков, достигнет 3,6 млрд долл. к 2035 году при среднегодовом темпе роста 7,6%. ...
Любой полупроводниковый прибор, будь то IGBT-модуль в частотном преобразователе или SiC-ключ в тяговом инверторе, неизбежно сталкивается с одним и тем же физическим препятствием: механически идеально ровных поверхностей не существует. Даже тщательно шлифованные металлические плоскости при микроскопическом увеличении обнаруживают горный рельеф пиков и долин, а воздух, заполняющий эти впадины, обладает теплопроводностью около 0,025 Вт/м·К - то есть является прекрасным теплоизолятором. Именно здесь вступают в дело термоинтерфейсные материалы (TIM): их единственная функция - вытеснить воздух из микропространства ...
Промышленные объекты неустанно вибрируют. Трансформаторы гудят на частоте 50 Гц, подшипники электродвигателей отзываются собственными резонансами, трубопроводы передают пульсации насосов на километры в стороны. До недавнего времени всё это механическое беспокойство воспринималось исключительно как помеха, источник усталостных разрушений и акустического дискомфорта. Однако в арсенале современной физики появился класс устройств, способных обратить рассеянную вибрационную энергию в электричество - магнитоэлектрические (МЭ) преобразователи-харвестеры нового поколения. В основе МЭ-харвестера лежит элегантная физическая идея ...
Когда начинающий проектировщик впервые открывает Правила устройства электроустановок, первое, что он ищет в разделе про кабели - таблицу допустимых длительных токов. Логика очевидна: ток нагрузки известен, нужно найти сечение, при котором кабель этот ток выдержит без перегрева. Нашёл - записал - готово. Именно так учат в большинстве вузов, и именно так работает большинство практикующих инженеров на протяжении всей карьеры. Критерий нагрева решает вполне конкретную задачу: не допустить, чтобы изоляция кабеля разрушилась от перегрева раньше расчётного срока службы. Это важно, это обязательно, это закон ...
Если бы ни магнитные потоки, то вряд ли современная электротехника могла бы существовать. Работа генераторов и электродвигателей, электромагнитов и трансформаторов, измерительных приборов и датчиков Холла, - основана на использовании магнитного поля и свойствах магнитного потока. Для того чтобы сконцентрировать и усилить магнитный поток, прибегают к применению ферромагнитных материалов. Из ферромагнитных материалов изготавливают магнитопроводы — тела нужных форм и размеров, сердечники, чтобы направить магнитные потоки той или иной величины в требуемом направлении ...
Если в бочку с водой бросить кирпич, бочка уцелеет. Но если в нее выстрелить из пистолета, вода мгновенно разорвет обручи. Дело в том, что жидкости практически несжимаемы. Сравнительно медленно падающий кирпич позволяет воде успеть среагировать: уровень жидкости несколько повысится. А вот когда в воду врезается стремительная пуля, вода уже не успевает подняться, в результате резко подскакивает давление, и бочка разваливается. Нечто похожее произойдет, если в бочку угодит удар молнии. Конечно, такое случается редко. Но вот в озеро или речку «попадания» бывают чаще ...
Свинцово-кислотный аккумулятор был изобретен в 1859 году французским физиком Гастоном Планте (Raimond Louis Gaston Plante), исследователем земного магнетизма и электрических явлений в атмосфере. Данному изобретению предшествовало открытие, сделанное Планте в результате его экспериментов с электролизом водного раствора серной кислоты со свинцовыми электродами. Источником питания в установке для электролиза служили два соединенных последовательно элемента Бунзена (дававшие в сумме 3,6 - 3,8 вольт). Перед экспериментом свинцовые электроды находились на воздухе ...
Многие из нас так или иначе сталкивались с солнечными элементами. Кто-то пользовался или пользуется солнечными батареями для получения электричества в бытовых целях, кто-то использует небольшую солнечную панель для зарядки любимого гаджета в полевых условиях, а кто-то уж точно видел маленький солнечный элемент на микрокалькуляторе. Некоторым даже посчастливилось побывать на солнечной электростанции. Но задумывались ли вы когда-нибудь о том, как происходит процесс преобразования солнечной энергии в энергию электрическую? Процесс преобразования солнечной энергии в электрическую основан ...