Расширенный магнитного поля генератора с интеллектуальными функциями
Alibaba.com предлагает широкий спектр высококачественных, интеллектуальных и расширенных наборов магнитного поля генератора. для различных целей измерения. Эти многофункциональные предметы, предлагаемые на сайте, оснащены всеми новейшими функциями и изготовлены с использованием передовых технологий для оптимальной работы. Эти умные гаджеты просты в эксплуатации и доступны как в полуавтоматическом, так и в полностью автоматическом вариантах. Эти продукты сертифицированы и проверены регулирующими органами, чтобы гарантировать безупречную работу и долговечность. Берите эти продукты у ведущих магнитного поля генератора. поставщикам и оптовикам на сайте множество предложений и скидок.Широкий выбор магнитного поля генератора. на стройплощадке изготовлены из прочных материалов, таких как АБС, чтобы обеспечить долгий срок службы и очень устойчивы к сложным условиям использования.
Эти экологически чистые продукты оснащены интеллектуальным функционалом, позволяющим измерять различные оптические и фотографические качества, а также плотность различных материалов, независимо от твердого или жидкого. Эти продукты также находят применение в отдельных областях, таких как медицинское сканирование, обработка пленок, нефтяная промышленность, энергетические исследования и многие другие.
Обширный выбор премиум-класса магнитного поля генератора. на Alibaba.com разделены на категории в зависимости от цвета, дизайна, размеров, емкости и характеристик, из которых покупатели могут выбирать. Эти устройства энергоэффективны и работают как от электричества, так и от аккумулятора. Они поставляются с автоматической калибровкой и интеллектуальным цифровым дисплеем и являются водонепроницаемыми и термостойкими. Эти устройства также обладают высокой стабильностью, а также превосходными функциями защиты от помех для безупречного функционирования.
Просмотрите различные диапазоны магнитного поля генератора.
Эти экологически чистые продукты оснащены интеллектуальным функционалом, позволяющим измерять различные оптические и фотографические качества, а также плотность различных материалов, независимо от твердого или жидкого. Эти продукты также находят применение в отдельных областях, таких как медицинское сканирование, обработка пленок, нефтяная промышленность, энергетические исследования и многие другие.
на Alibaba.com и покупайте эти продукты в рамках бюджета. Эти продукты можно настраивать по индивидуальному заказу, они представлены в модном элегантном дизайне с гарантийными сроками. Послепродажное обслуживание также предлагается наряду с недорогими вариантами обслуживания.Марс и магнитосфера. Планета, которую можно отремонтировать / Хабр
Тема терраформирования Марса не один десяток лет относится к числу наиболее амбициозных планов человечества. Кажется, что марсианскую природу достаточно лишь немного «подправить», чтобы холодная планета бурь превратилась в жизнепригодный мир, расположенный в непосредственной близости от Земли.
Наряду с первоочередными задачами по увеличению концентрации кислорода и повышению температуры на Марсе требует решения еще одна проблема: восстановление марсианской магнитосферы. Дело в том, что на Марсе нет стабильного планетарного магнитного поля, хотя, остаточные магнитные поля на планете сохранились, особенно в южной части. Вопрос фатального влияния солнечного ветра на размагниченную планету подробно рассмотрен в научно-популярных источниках, в том числе, на Хабре.
Поэтому читатели, уже интересовавшиеся проблемой марсианской магнитосферы, вполне могут пропустить обзор, расположенный прямо под катом, и переходить к самому интересному, в особенности, к инженерной части.
Обзор. Другая сторона солнечного ветра
Подходы к терраформированию Марса (приближению условий окружающей среды на нем к земным) постепенно детализируются и представляются все менее разрушительными и более «зелеными». В частности, Илон Маск, еще в 2015 году продвигавший идею о термоядерной бомбардировке Марса с целью вызвать на нем парниковый эффект, в 2019 году предлагал растопить марсианские льды при помощи системы орбитальных зеркал. Развивая эту идею, Роберт Зубрин и Кристофер Маккей рассуждали о 100-километровом цельном орбитальном зеркале. Тем не менее, сегодня считается, что даже всего льда с марсианских полярных шапок может не хватить для вызова парникового эффекта. Пытаясь поднять температуру на Марсе такими грубыми способами, мы бы боролись со следствиями, а не с причиной экологической катастрофы на этой планете.
Причина продолжающегося истончения марсианской атмосферы заключается в выдувании ее солнечным ветром, а такая уязвимость атмосферы объясняется отсутствием у Марса постоянного магнитного поля. В далеком прошлом, 4,2-4,3 миллиарда лет назад Марс должен был обладать сильным магнитным полем, а последний период активного действия магнитосферы на Марсе относится, вероятно, к 3,7 миллиарда лет назад.
Наличие сильного магнитного поля у Земли объясняется действием токов (динамо) в жидком металлическом железоникелевом ядре планеты. Магнитное поле образует вокруг планеты так называемую «головную ударную волну», подобную той волне, что расходится от носовой части движущегося корабля, из-за чего солнечный ветер обтекает нашу планету с боков, не повреждая атмосферу.
Источник
Из-за того, что в период образования крупных марсианских равнин магнитное поле выключилось, атмосфера Марса оказалась беззащитна, и постепенно превратилась в тонкий слой углекислого газа с незначительными примесями, наблюдаемый сейчас.
О причинах исчезновения токов-динамо и постоянного магнитного поля на Марсе нет единого мнения. Среди возможных вариантов — исчезновение условий для конвекции жидкого металла в ядре, вызванное чрезмерным охлаждением планеты. Также затухание динамо могло быть вызвано внешним воздействием, например, ударом астероида – эта гипотеза называется «импактной». Интереснейший анализ подобных гипотез содержится в статье Виталия Егорова (Зеленого Кота) «Нужно ли Марсу магнитное поле?», опубликованной на Хабре в 2015 году. Автор развивает идею о том, что потеря магнитного поля не является решающим фактором потери атмосферы, приводя в качестве контрдовода пример Венеры, чья атмосфера исключительно плотная, а магнитное поле — слабое. Потеря глобального магнитного поля на Марсе связана с малой массой планеты, либо с совокупностью воздействия солнечного ветра, импактных (ударных) и гидрофизических факторов. Рекомендуем подробно ознакомиться с этой статьей, а здесь приведем лишь важнейшую из ее иллюстраций, где в табличном виде представлены возможные причины исчезновения или истончения атмосфер у различных тел в Солнечной Системе.
Источник
Магнитосфера Марса. Нынешнее состояние
Чтобы изучить, почему Марс потерял свою атмосферу и продолжает ее терять, в 2014 году NASA запустило к Марсу зонд MAVEN (аббревиатура расшифровывается как «Эволюция атмосферы и летучих веществ на Марсе»). Отметим, что аппарат, запущенный 18 ноября 2013 года, чуть не попал под сокращение финансирования, из-за чего запуск мог быть отложен на 2016 год. Тем не менее, в сентябре 2014 года MAVEN успешно достиг Марса и стал его искусственным спутником. Четыре основные задачи проекта формулировались следующим образом:
Определить влияние потерь газов на климатические изменения Марса в настоящее время и в прошлом.
Определить текущее состояние верхних слоев атмосферы и ионосферы Марса и взаимодействия их с солнечным ветром.
Определить темпы потери атмосферы, а также факторы, влияющие на этот процесс.
Определить соотношения стабильных изотопов в атмосфере Марса.
Именно MAVEN показал, что остатки магнитного поля Марса вытянулись за планетой, образовав у нее своеобразный магнитный хвост.
Само это открытие особенно интересно тем, что позволило подтвердить и детально описать механизм магнитного пересоединения Марса, непосредственно провоцирующий улетучивание остатков марсианской атмосферы в космос. В целом же MAVEN дал толчок новейшим исследованиям собственного магнитного поля на Марсе.
Реликтовое магнитное поле на Марсе
После того, как на Марсе исчезло глобальное магнитное поле, планета осталась покрыта «лоскутным одеялом» локальных областей, проявляющих магнитные свойства. Эти небольшие магнитные поля возникают под действием минералов и пород, рассеянных на поверхности планеты.
Некоторые регионы планеты обладают более сильными магнитными полями, нежели другие, но это, вероятнее всего, связано с повышенным или пониженным содержанием магнитных минералов в том или ином регионе, то есть, пород, которые могли испытывать влияние древнего магнитного поля. В целом магнитные поля в северном полушарии Марса слабее, а в южном – сильнее.
Три крупных ударных бассейна в северном полушарии Марса — Эллада, Исида и Аргир — не проявляют признаков магнетизма, что также может объясняться малым содержанием магнитных пород на этих территориях.
Предполагается, что в процессе ударных катаклизмов и образования этих бассейнов значительные объемы магнитных пород и содержащихся в них минералов могли быть испарены в результате столкновений и сопутствующих взрывов. При этом необходимо оговориться, что измерения магнитных полей марсианской коры производятся с орбиты, поэтому могут быть неполны; экспедиции на поверхности планеты, возможно, позволят зафиксировать более слабые магнитные поля и составить более полную карту.
Итак, магнитосфера марсианских горных пород представляет собой остатки древнего магнитного поля. Магнитное динамо в мантии Марса исчезло не позднее 3,7 миллиарда лет назад. Подробнее о хронологии существования марсианского динамо рассказано в этой статье. Впрочем, здесь следует упомянуть и о роботе InSight, который начал работу на поверхности Марса в ноябре 2018 года. Аппарат предназначен, прежде всего, для изучения толщины, состава и структуры коры Марса, а также получения данных о его мантии, ядре и сейсмической активности.
Именно InSight показал, что магнитные поля на поверхности Марса вдесятеро сильнее, чем считалось ранее. Он обнаружил и некоторые другие интересные детали, в частности, суточные флуктуации активности марсианского магнитного поля и магнитные импульсы, чья природа пока остается невыясненной. Считается, что зафиксированные InSight магнитные явления на поверхности планеты также связаны с воздействием солнечного ветра.
Поэтому гораздо более пристального внимания заслуживает индуцированная магнитосфера Марса, возникающая в результате взаимодействия марсианской ионосферы с солнечным ветром. О существовании магнитных полей в непосредственной близости от верхних слоев марсианской атмосферы сообщалось еще в статье Долгинова и др., опубликованной в 1972 году по результатам экспедиций «Марс-2» и «Марс-3». Дальнейшие исследования магнитослоя в марсианской ионосфере были проведены при помощи последней советской марсианской миссии «Фобос-2» Но значительно более точные данные об этом магнитослое (в англоязычной литературе употребляется термин «magnetosheath») были получены благодаря работе MAVEN и изложены в статье Робина Рамстада и др.
из университета штата Колорадо.
Индуцированные магнитосферы образуются вокруг проводящих ненамагниченных планетарных объектов, в частности, в ионосферах Марса, Венеры, Титана, Плутона и комет в ходе электродинамических взаимодействий намагниченной плазмы с частицами солнечного ветра. Токи, возникающие при этом, приводят к взаимодействию ионосферы и плазмы, тем самым помогая понять роль солнечного ветра в нагревании, выдувании и эволюции планетарных атмосфер.
По итогам пятилетней работы зонда MAVEN удалось картировать индуцированную магнитосферу Марса, обнаружив в процессе этой работы взаимодействие ионосферы и головной ударной волны, асимметрию в конфигурации атмосферных электрических полей, а также искривление токов в верхних слоях атмосферы Марса. Также был обнаружен пограничный регион между ионосферой Марса и его магнитослоем.
Соответственно, восстановление защиты Марса от пагубного воздействия солнечного ветра целесообразно начинать именно с ионосферы. В 2017 году специалист NASA Джим Грин предположил, что для реставрации марсианской атмосферы и предохранения ее от воздействия солнечного ветра можно расположить магнитный щит на марсианской орбите в точке Лагранжа, где притяжение Марса и притяжение Солнца имеют равную величину и, следовательно, такой щит будет оставаться стабилен.
На Хабре есть обзорная переводная статья с обоснованием этого проекта и видео с выступлением Грина на конференции Planetary Science Vision 2050, где была высказана эта идея. Из статьи стоит скопировать и пояснить ключевую иллюстрацию:
На иллюстрации показана форма магнитного хвоста (остатки магнитного поля Марса, взаимодействующие с солнечным ветром, о чем было рассказано выше), а также расположение самого Марса, магнитного щита в точке Лагранжа L1, магнитослоя и магнитопаузы. Как показано на этой схеме, магнитный щит Марса призван уменьшить выдувание атмосферы солнечным ветром, обеспечить новое равновесное состояние атмосферы и уменьшить количество жесткой солнечной радиации, достигающей поверхности Марса.
На сайте phys.org сообщается, что Джим Грин и его коллеги проводили компьютерные симуляции, позволяющие примерно оценить работоспособность такого устройства. Грин заостряет внимание на непосредственной пользе подобной конструкции. Магнитный щит способен привести к утолщению марсианской атмосферы и парниковому эффекту, который позволит перевести в жидкое состояние до 1/7 того объема воды, что имелся на Марсе 4,2 миллиарда лет назад, в период активности его магнитного динамо.
Тем не менее, официальные данные о технических характеристиках подобного устройства весьма скудны. На Хабре есть публикация с описанием конструкции и реализуемости дипольного магнитного щита, который мог бы располагаться в точке Лагранжа и генерировать магнитное поле силой 1-2 тесла. Поэтому в заключительном разделе этой статьи было бы логично и интересно привести выдержки из статьи «Giving Mars a Magnetosphere», опубликованной 28 февраля 2018 года и содержащей обоснованные выкладки о том, как мог бы выглядеть подобный щит.
Искусственный магнитный щит Марса: технические характеристики
Марсианская точка Лагранжа расположена на расстоянии около 1 миллиона километров от Марса. С поправкой на компенсацию сильных солнечных вспышек можно предположить, что будет достаточно расширить искусственное магнитное поле на расстояние 1,5 млн километров от планеты.
Также следует учитывать, что интенсивность солнечного ветра на марсианской орбите значительно ниже, чем на расстоянии одной астрономической единицы от Солнца (т.
е. на расстоянии от Солнца до Земли). Таким образом, для защиты Марса от солнечного ветра достаточно получить магнитное поле примерно вдвое слабее, чем понадобилось бы для защиты Земли. Учитывая оба этих фактора, понадобится сгенерировать вокруг Марса магнитное поле всего в 11% от силы естественного магнитного поля Земли, и минимальный радиус магнитослоя вокруг Марса составил бы всего 500 000 километров.
Согласно уравнению величины магнитного поля, можно высчитать силу тока «провода», необходимого для генерации такого магнитного поля. Получается ток силой около 200 мега-ампер.
Соответственно, это будет провод колоссального размера. Чтобы сделать его как можно компактнее, необходимо как можно сильнее уменьшить рабочее напряжение этого провода и, следовательно, его сопротивление. Чтобы добиться минимального сопротивления, нужно подобрать минимальную длину провода, при этом обеспечив для него максимальную площадь поперечного сечения. Отметим, что сопротивление проводника можно было бы снизить, изготовив его из сверхпроводящего материала, но технически наиболее доступной конфигурацией представляется плоская медная катушка, намотанная настолько плотно, что отверстие в ее центре будет как можно уже.
При этом отверстие в центре катушки необходимо оставить, так как при его отсутствии в катушке возникнут контрпродуктивные обратные токи, и ее сопротивление будет чрезмерно сильным.
Остается вопрос о том, какой источник энергии позволил бы запитать подобную конструкцию на орбите Марса. Для этого определенно не подойдут солнечные панели, так как солнечное излучение на орбите Марса довольно слабое, и даже сконструировав солнечные панели площадью 4000 м2 и обладающие КПД 20%, нам потребовалось бы для производства проводника больше меди, чем в принципе имеется на Земле. Более эффективным энергетическим решением был бы 830-мегаваттный ядерный реактор, работающий на орбите Марса и запитывающий магнитный контур. В таком случае напряжение в системе составило бы всего 2 вольт, а размеры медной катушки – 3,5 метров в диаметре при весе около 57 тонн. По расчетам автора, такая катушка позволила бы генерировать магнитное поле около 81 тесла. При этом необходимо было бы решить дополнительные технические проблемы, связанные с отводом избыточной теплоты от контура во избежание его деформации, а также обеспечить доставку 40 тонн урана в марсианскую точку Лагранжа каждые два года (следует оговориться, что мы пока не можем оценить запасы урана на Марсе, поэтому последняя проблема может решаться проще, чем кажется на первый взгляд).
Дальнейшие выкладки из упомянутой статьи выходят за рамки данной публикации, но ее все-таки будет интересно прочесть целиком – в частности, чтобы познакомиться с ориентировочными характеристиками космического корабля, необходимого для реализации всего проекта.
Итак, генерация искусственного магнитного поля для Марса представляется несравнимо более осуществимой задачей, чем восстановление естественного. Кроме того, это был бы значительно более щадящий и эффективный (в долгосрочной перспективе) метод терраформирования, чем термоядерная бомбардировка или развертывание орбитальных зеркал, предложенные Илоном Маском. Остается с интересом следить, возможна ли при в обозримом будущем практическая реализация подобных планов.
Науково-дослідницька робота “Уніполярний двигун”
СОДЕРЖАНИЕ
І.
Введение:…………………………………………с. 3
ІІ. Из истории развития униполярных двигателей:
- Открытия Майкла Фарадея: ………………с. 4
- Парадокс Фарадея………………………….с. 6
- Никола Тесла.
Самоподдерживающий генератор…………с.7
ІІІ. Принцип действия униполярного генератора…с.8
ІV.Эксперимент………………………………………с.12
V. Заключение……………………………………….с.14
VІ. Литература: ………………………………………с.16
ВВЕДЕНИЕ:
Двигатель — это прибор, который преобразует любую энергию в механическую. Самым любопытным для меня стал двигатель, преобразующий электрическую энергию в механическую.
Самые известные модели униполярного двигателя – Николы Тесла и Майкла Фарадея. Изучив литературу и материалы в интернете про униполярные генераторы, я раскрыл для себя секреты униполярной индукции.
В Большом энциклопедическом словаре написано: «В технике униполярные машины используются редко, т.к. они являются токовыми машинами, т.е. дают большой ток (до 100кА), но маленькое напряжение (1 – 10В). Они применяются в электрохимии, при электросварке, в ускорителях заряженных частиц, для питания электромагнитов, в установках электроискровой обработки металлов, как источник питания жидкометаллических насосов постоянного тока и др.»
В промышленных униполярных генераторах используются не постоянные магниты, а тороидальные катушки возбуждения. В экспериментальных установках получают ток до миллиона ампер. Особый класс униполярных генераторов составляют ударные униполярные генераторы, которые при торможении дают очень большие и короткие импульсы тока. Например, от такого генератора питается ТОКАМАК в Канберрском университете в Австралии. Такие мощные импульсы тока хороши для питания перспективных электромагнитных орудий сверхвысокой кинетической энергии.
Мне показалось, что униполярные двигатели имеют перспективу развития, поэтому мною и была выбрана данная тема исследования. Прежде всего я поставил перед собой цели и задачи, которые надеюсь решить в результате данной работы.
Цель работы: понять связь между электричеством и магнетизмом.
Задачи:
- Узнать подробнее об изобретателях Майкле Фарадее и Николе Тесле.
- На простейших устройствах понять, как работает униполярный двигатель, изучить теорию униполярной индукции, расширить свои знания по физике.
ОТКРЫТИЕ МАЙКЛА ФАРАДЕЯ
Майкл Фарадей родился 22 сентября 1791года в Лондоне.
Всемирную славу М. Фарадею принесли электрические исследования.
Фарадей, узнав об открытии Эрстеда, тщательно изучил литературу по этому вопросу и выступил в 1821-1822г.
со статьей «Опыт истории электромагнетизма». Статья Фарадея подсказывала мысль о наличии вращения магнита вокруг тока, хотя Фарадей, стал думать о том, как экспериментально обнаружить вращение. Ему удалось обеспечить действие тока лишь на один из полюсов магнита и с помощью ртутного контакта осуществить непрерывное вращение магнита вокруг проводника с током. Тогда же, в 1821г. Фарадей записал в своем дневнике задачу: превратить магнетизм в электричество. В этом же году Фарадей доказал экспериментально, что отдельный магнитный полюс, помещенный вблизи проводника с током приходит в непрерывное вращение. Ученому пришлось проявить немало изобретательства, чтобы придумать такое расположение проводника, при котором действию тока подвергался только один полюс. Магнит в опыте Фарадея безостановочно вращался, пока цепь была замкнута. Это был первый электродвигатель, который потом назовут униполярным. Он заработал в декабре 1821 года.
Установка Фарадея: к металлическому коромыслу подвешены две проволоки, левая неподвижно соединенная с коромыслом, а правая закреплена так, что может вращаться.
Через несколько дней после открытия электромагнитной индукции Фарадей делает набросок пером на бумаге и строит первый в мире униполярный электрогенератор, наиболее сложный по принципу действия. Радиус вращающегося диска проходит сквозь магнитное поле и вдоль радиуса генерируется ЭДС. Электрические заряды одного знака скапливаются на периферии, а заряды противоположного знака – на оси диска. Если замкнуть цепь с помощью скользящих контактов, то возникает ток от оси вдоль радиуса и через внешнюю цепь назад к оси. Подобный генератор работает неплохо, но в нем не особенно эффективно использованы конструкционные материалы и занимаемое пространство. С немалыми трудностями связано снятие больших токов с помощью скользящих контактов.
ПАРАДОКС ФАРАДЕЯ
Закон электромагнитной индукции, сформулированный Фарадеем, рассматривал проводящий контур, пересекающий линии магнитного поля. Однако в случае диска Фарадея магнитное поле было направлено вдоль оси вращения, контур относительно поля не перемещался. Наибольшее жеудивление вызвал тот факт, что вращение магнита вместе с диском также приводило к появлению ЭДС в неподвижной внешней цепи. Так появился
Наглядно видимая парадоксальность униполярной индукции выражается ниже в таблице 1.
Восклицательным знаком отмечен результат, интуитивно не объяснимый — возникновение тока в неподвижной внешней цепи при одновременном вращении диска и закреплённого вместе с ним магнита
Магнит | Диск | Внешняя цепь | Напряжение |
Неподвижен | Неподвижен | Неподвижен | Отсутствует |
Неподвижен | Вращается | Неподвижен | Есть |
Неподвижен | Неподвижен | Вращается | Есть |
Неподвижен | Вращается | Вращается | Не определено |
Вращается | Неподвижен | Неподвижен | Отсутствует |
Вращается | Вращается | Неподвижен | ! Есть |
Вращается | Неподвижен | Вращается | Есть |
Вращается | Вращается | Вращается | Не определено |
НИКОЛА ТЕСЛА.
САМОПОДДЕРЖИВАЮЩИЙ
ГЕНЕРАТОР, ИЛИ СЕКРЕТЫ УНИПОЛЯРНОЙ ИНДУКЦИИ
Последовательное же объяснение явления униполярной индукции даётся работами Н. Тесла.
Никола Тесла — изобретатель в области электротехники и радиотехники, инженер, физик. Родился 10 июля 1856 в Австро-Венгрии, в последующие годы в основном работал во Франции и США. В 1891г получил гражданство США. По национальности — серб.
Именем Н. Теслы названа единица измерения плотности магнитного потока (магнитной индукции). Среди многих наград учёного — медали
Э. Крессона, Дж. Скотта, Т. Эдисона.
Современники-биографы считают Теслу «человеком, который изобрёл XX век»
Униполярный двигатель-генератор Тесла относится к дисковым динамо – машинам первоначально исследованным М. Фарадеем.
Патент США № 406968. В патенте автор пишет следующее: Чтобы сделать корпус с двумя силовыми магнитными полями, я отливал основание с интегрированными двумя частями магнита – полюсами B. К корпусу я присоединял болтами E к отливке D, с двумя подобными и соответствующими частями магнита – полюсами C. Части полюса B
предназначены для производства силового поля определенной полярности, а части полюса C предназначены для производства силового поля противоположной полярности. Валы управления F и G пронзают полюсы и вращаются в изолированных подшипниках в отливке D.
Каждый вал, снабжается шкивом управления М, через который передается мощность извне. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ УНИПОЛЯРНОГО ГЕНЕРАТОРА
Принцип действия униполярного генератора простой. На электроны, находящиеся в диске, действует Сила Лоренца, являющаяся векторным произведением напряжённости магнитного поля и скорости перемещения электрона вместе с проводником в результате вращения диска. Сила эта направлена вдоль радиуса диска. В результате при вращении диска возникает ЭДС между его центром и краем.
Наглядное изображение действие Силы Лоренца
где – сила Лоренца, – заряд частицы, – модуль вектора индукции магнитного поля, – скорость частицы, – угол между вектором индукции магнитного поля и направления движения.
Униполярным двигателям и генераторам, как в прошлом, так и в настоящем, уделяется большое внимание. Хотя используются такие моторы и генераторы в специфических условиях.
Например, когда надо получить постоянный электрический ток большой величины, но при малом напряжении.
Или получить мотор, работающий от мощных аккумуляторов небольшим напряжением, таких как магнето на автомобилях, тракторах и т.п.
До сих пор не решена загадка движения униполярного двигателя Фарадея. Дело в том, что изобретенный им двигатель вращается вопреки физическим законам. Ученые не могут пока преодолеть парадокс движения. В отличие от других электрических машин, такой генератор имеет
чрезвычайно низкую ЭДС (от долей до единиц вольт) при низком внутреннем сопротивлении и большом токе; равномерность получаемого
тока, отсутствие необходимости коммутировать его коллектором ротора, или выпрямлять полученный другими машинами переменный ток внешними коммутирующими или электронным приборами; большие собственные потери энергии протекающих по диску обратных токов, его бесполезно нагревающих. Эта проблема частично решается в конструкциях двигателей и генераторов с жидким
проводящим токосъёмником по всему периметру диска. Сочетание этих свойств обусловило очень узкие сферы применения этого типа генераторов – ушей силы в его двигателе, в котором функционирует вращающийся магнит-ротор.
Любой человек, знакомый с элементами электротехники, знает, что обычные электродвигатели состоят из неподвижного статора и вращающегося ротора. В качестве статора используются два вида магнитов: постоянный или электромагнит (постоянный или переменный). Как правило, в моторах устанавливается переменный электромагнит. Вращение ротора происходит за счет притягивания и отталкивания его от статора, таким образом, ротору передается непрерывное движение.
Если ротор притягивается к статору, то и статор притягивается к ротору. Если ротор отталкивается от статора, то и статор отталкивается от ротора. На двигателе Фарадея отсутствует статор. Ротору в этом случае не от чего отталкиваться. В соответствии с известными законами физики двигатель не должен вращаться. А он вращается.
ЗЕМЛЯ – ПРИРОДНЫЙ УНИПОЛРНЫЙ ИНДУКТОР
Современная наука рассматривает разные гипотезы о причинах земного магнетизма: а) создание токов на поверхности и внутри Земли за счет ее вращения; б) гиромагнитный эффект; в) термоэлектрический ток в ядре; г) теория динамо и др.
Наиболее популярная в последнее время «теория геомагнитного динамо». Результаты геологических исследований позволяют считать, что в центре Земли находится жидкое электропроводящее ядро. Радиус ядра примерно 3900км. Согласно теории динамо, токи в ядре образуются за счет электромагнитной индукции при вращательном движении проводящего ядра в магнитном поле. Магнитное поле создается тем же током. Таким образом, магнитное поле само себя поддерживает. Однако для начала такого процесса должно быть «затравочное « поле. Одно из наиболее простых объяснений создания «затравочного» поля – намагничивание присуще любому вращающемуся телу. Эта мысль была высказана еще в начале ХХ века П.Н.Лебедевым. В его опытах делалась попытка обнаружить намагничивание, создаваемое вращающимся стержнем. Техника того времени не позволила зафиксировать результат.
По оценке величина магнитного поля, возникающего при вращении Земли, составляет 0, 00000000001 долю существующего магнитного поля.
Возникнув, оно могло усилиться за счет действия «геомагнитного» динамо. По другим версиям: начальное поле – это чрезвычайно слабое магнитное поле, которое пронизывает всю Вселенную, или термоэлектрические токи в земном ядре.
Итак, наша планета Земля является вращающимся магнитом, а значит, представляет собой униполярный индуктор (генератор). Свободные электрические заряды ее проводящих сред (ионосфера, моря, недра) подвержены действию силы Лоренца. Возникает глобальное перераспределение зарядов, генерируется ЭДС униполярной индукции. Видимо, это должно влиять на природные процессы на Земле: на климат, электрические явления в атмосфере. Но все это еще нужно изучать.
ЭКСПЕРИМЕНТ
Цель: изготовить униполярный двигатель, рассмотреть принцип его действия.
Оборудование: источник тока (пальчиковая батарейка), магнит, медные проводники, соединительные провода, вольтметр (амперметр).
Инструкция (процесс сборки и результат)
- Поместить магнит на отрицательный контакт батарейки. Используемый в примере магнит 1,25 см в диаметре и 0.65 см толщиной. Подойдет любой магнит похожего размера, но обычные керамические магниты слишком слабые, поэтому лучше использовать неодимовый.
- Если проволока имеет изоляцию, то ее необходимо снять. Согнуть проволоку в любую понравившуюся форму, убедившись, что получившийся контур имеет хороший контакт с положительной клеммой батарейки и по окружности магнита. Придание проволоке красивой и функциональной формы требует определенного терпения. За основу можно взять формы приведенные на фотографиях.
- Отбалансировать контур на батарейке и, внося в него изменения, добиться чтобы он вращался легко и быстро. Заряда батарейки хватит на несколько минут работы.
Опыт І. (Проведен согласно инструкции)
Результаты эксперимента:
1.
При замыкании цепи наблюдалось быстрое вращение проволочной рамки по часовой стрелке.
2.При повороте магнита на 180 ̊ вращение рамки происходит против часовой стрелки.
3.Если поменять полюса батарейки при вращении рамки против часовой стрелки, то меняется и направление вращения.
4. При использовании пальчиковой батарейки типа ААА, опыт не удается,
необходима более мощная батарейка типа АА.
5.Форма рамки не влияет на скорость вращения.
6. При использовании ферритового магнита опыт не удается, необходим сильный неодимовый магнит.
Объяснение: на свободные заряды, движущиеся радиально от оси магнита к его ободу или наоборот, в магнитном поле действует сила Лоренца, направление которой определяется правилом левой руки. В результате образуется пара сил, вращающих проводник. При недостаточно хорошем электрическом контакте и слабой батарейке или магните вращение не очень быстрое.
Опыт ІІ.
Шуруп с магнитом подвешен на положительном электроде батарейке. Шуруп намагничивается и прилипает к батарейке острием, один конец провода соединяется с минусом батарейки, второй конец приближаем к головке шурупа с магнитом. Как только контакт касается магнита, шуруп начинает быстро вращаться.
Вывод: хотя конструкция униполярного двигателя проста, для понимания его принципа работы надо хорошо знать теорию электромагнитных явлений
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Мне нравится заниматься техническими вопросами. Проведя данную работу, я узнал много нового и неожиданного о униполярном двигателе и генераторе, о применение этих устройств. Я столкнулся с практическими проблемами эксперимента: подбор деталей, изготовление рамок, планирование опытов, поиск информации, оформление отчета о работе. Эта работа еще раз подтвердила, что научная теория и инженерная мысль неразделимы.
Подобные безроторные и вообще униполярные двигатели и генераторы (которые я изучал) пока маломощны и имеют невысокий КПД. Но уже сегодня просматриваются области их применения, например, в приборостроении. Особенно привлекает то, что двигатель не имеет статора и реактивного момента. А кроме того, если эти двигатели и генераторы действительно изменят наше представление о магнитном поле, практическая ценность их может оказаться огромной.
ЛИТЕРАТУРА
1. А.В.Перышкин «Физика-8-9» М. Дрофа,2003г.
2. П.С.Кудрявцев «Курс истории физики» М. Просвещение, 1982г.
3. Ф.М.Дягилев «Из истории физики и жизни ее творцов» М.
Просвещение, 1986г.
4. «Первое сентября». Физика земного магнетизма. №4 2003г., стр.10-17.
5. Физический энциклопедический словарь. М. Советская энциклопедия,1960г.
6. http://fiziks.org.ua/samyj-prostoj-v-mire-elektrodvigatel/#more-313
Электроэнергия из магнитного поля Земли
& bullet; Physics 9, 91
Лазейка в результате классического электромагнетизма может позволить простому устройству на поверхности Земли генерировать крошечный электрический ток из магнитного поля планеты.
P. Reid / Univ. Эдинбурга
Отслеживание вращения Земли. Хотя магнитное поле Земли не выровнено точно с осью вращения планеты, есть компонент поля, который симметричен относительно этой оси.Предлагаемое устройство, взаимодействующее с этим компонентом, будет извлекать энергию из вращения Земли для производства электроэнергии.
Отслеживание вращения Земли. Хотя магнитное поле Земли не выровнено точно с осью вращения планеты, есть компонент поля, который симметричен относительно этой оси. Предлагаемое устройство, взаимодействующее с этим компонентом … Показать ещеP. Reid / Univ. Эдинбурга
Отслеживание вращения Земли. Хотя магнитное поле Земли не выровнено точно с осью вращения планеты, есть компонент поля, который симметричен относительно этой оси.Предлагаемое устройство, взаимодействующее с этим компонентом, будет извлекать энергию из вращения Земли для производства электроэнергии. × Может показаться, что классическая электромагнитная теория преподнесет несколько сюрпризов, но два исследователя утверждают, что один аспект полученной мудрости неверен. Теоретически они показывают, что устройство, пассивно сидящее на поверхности Земли, может генерировать электрический ток за счет взаимодействия с магнитным полем Земли. Мощность предлагаемого устройства будет измеряться в нановаттах, но, в принципе, ее можно увеличить.
Эксперимент столетней давности показал, что если любой электромагнит с цилиндрической симметрией (симметрией стержневого магнита) вращается вокруг своей длинной оси, его магнитное поле не вращается [1]. В магнитном поле Земли есть компонент, симметричный относительно оси вращения (который не совмещен с магнитными полюсами), поэтому согласно этому старому принципу осесимметричный компонент не вращается. Любой неподвижный объект на поверхности Земли проходит через эту составляющую поля, которая постоянна на любой заданной широте.
Другой основной результат электромагнетизма гласит, что электрический ток не будет развиваться внутри проводящего объекта, движущегося через однородное магнитное поле. Заряды внутри материала испытывают боковую силу, которая, в принципе, может производить ток. Но смещения электронов и ядер атомов быстро создают статическое электрическое поле, противодействующее магнитной силе. Равновесие между электрическими и магнитными силами устанавливается быстро, поэтому после небольшой начальной перестройки нет чистого движения заряда.
Этот принцип, кажется, подавляет любую идею о том, что стационарное устройство на поверхности Земли, движущееся с постоянной скоростью через невращающуюся часть поля Земли, может генерировать любую электрическую энергию. Но Крис Чиба из Принстонского университета и Кевин Хэнд из Лаборатории реактивного движения в Пасадене, Калифорния, увидели путь вперед.
Чтобы создать ток в проводнике, им нужно было создать магнитную силу на электронах, которую нельзя было полностью нейтрализовать с помощью электрической силы.Используя то, что они называют лазейкой в традиционном аргументе о невозможности, теоретики показывают, что существуют конфигурации магнитных полей, которые нельзя устранить электрически; однако для этих конфигураций требуются особые условия.
Исследователи показывают, что такая конфигурация магнитного поля возможна в проводящей цилиндрической оболочке из материала с необычными магнитными свойствами. Во-первых, они указывают, что (как показали другие) магнитное поле внутри такой оболочки, расположенной на поверхности Земли, скажем, ориентированной вертикально на экваторе, значительно меньше поля снаружи.
Когда этот объект движется через поле планеты, он постоянно сталкивается с однородным полем Земли и искажает его в некоторую неоднородную конфигурацию, при которой поле подавляется во внутреннем пространстве. Если магнитные свойства материала оболочки препятствуют быстрому искажению входящего поля, то поле никогда не достигнет той конфигурации, в которой оно находилось бы в состоянии покоя. Чиба и Хэнд утверждают, что возникающая магнитная сила не может быть нейтрализована возникающим электрическим полем. Команда показывает, что в этой ситуации электрический ток может течь по определенным замкнутым путям внутри цилиндрической оболочки.Электроды могут подключаться к этому источнику энергии, который, как доказывают Чиба и Хэнд, в конечном итоге исходит из энергии вращения Земли.
Чтобы разработать свое новое устройство, Чибе и Хэнд понадобился проводящий материал с таким необычным магнитным откликом – сложная комбинация. В качестве примера такого материала они обнаружили марганцево-цинковый феррит под названием MN60, который имеет нужные свойства, будучи, по словам Чибы, «плохим проводником, проводимость которого составляет примерно одну десятую проводимости морской воды».
Во многом из-за плохой проводимости мощность, которую прогнозирует команда, мала.Цилиндр длиной 20 см и диаметром 2 см будет генерировать десятки нановатт при десятках микровольт. Чиба думает, что есть способы увеличить эти цифры, но подчеркивает, что первая задача – это экспериментальное испытание, чтобы показать, что механизм действительно работает.
Филип Хьюз, радиоастроном из Мичиганского университета в Анн-Арборе, изучающий магнитогидродинамику астрофизических объектов, говорит, что механизм Чибы и Хэнда «основан на физике звука», но менее оптимистично настроен по поводу возможности масштабирования.Чиба говорит, что если механизм окажется правильным – а он непреклонен в том, что только эксперименты могут сказать наверняка, – он надеется, что инженеры поработают над улучшением результатов. Одна возможность, которую стоит изучить, предполагает он, – это двухслойный цилиндр, в котором медленный магнитный материал индуцирует геометрию поля, генерирующего ток, в соседнем материале с более высокой проводимостью.
Это исследование опубликовано в Physical Review Applied .
–Дэвид Линдли
Дэвид Линдли – внештатный писатель из Александрии, штат Вирджиния.
Ссылки
- С. Дж. Барнетт, «Об электромагнитной индукции и относительном движении», Phys. Ред. (Серия I) 35 , 323 (1912).
Тематические области
Статьи по теме
МагнетизмОбнаружено спиновое смешение в ферромагнетиках
Эксперименты с тонкими магнитными пленками показывают, что смешивание спиновых состояний оказывает большее, чем ожидалось, влияние на спектроскопические измерения, используемые для исследования магнитных полей. взаимодействия в материалах.Подробнее »
Еще статьиМагнитное поле Земли
Магнитное поле Земли похоже на что из стержневого магнита наклонен на 11 градусов от ось вращения Земля. Эта проблема с этой картинкой заключается в том, что температура Кюри железо около 770 С. Ядро Земли горячее, чем это, и, следовательно, не магнитный. Так как же Земля получила свое магнитное поле?
Магнитные поля окружают электрические токи, поэтому мы предполагаем, что циркулирующие электрические токи в расплавленном металлическом ядре Земли являются источником магнитного поля.Токовая петля дает поле, подобное земному. Величина магнитного поля, измеренная на поверхности Земли, составляет примерно половину Гаусса и падает в сторону Земли в северном полушарии. Величина колеблется на поверхности Земли в пределах от 0,3 до 0,6 Гаусс. |
Магнитное поле Земли объясняется динамо-эффектом циркулирующего электрического тока, но оно не является постоянным по направлению.Образцы горных пород разного возраста в одинаковых местах имеют разное направление постоянной намагниченности. Сообщалось о 171 инверсии магнитного поля за последние 71 миллион лет.
Хотя детали динамо-эффекта подробно не известны, вращение Земли играет роль в генерировании токов, которые, как предполагается, являются источником магнитного поля. Маринер-2 обнаружил, что Венера не имеет такого магнитного поля, хотя содержание железа в ее ядре должно быть таким же, как и на Земле.Период вращения Венеры в 243 земных дня слишком медленный, чтобы вызвать эффект динамо.
Взаимодействие магнитного поля Земли с частицами солнечного ветра создает условия для явлений полярных сияний вблизи полюсов.
Северный полюс стрелки компаса – это северный магнитный полюс. Его привлекает географический Северный полюс, который является южным магнитным полюсом (притягиваются противоположные магнитные полюса).
Генерация магнитного поля Земли
Генерация магнитного поля ЗемлиХотя магнитное поле Земли похоже на магнитное поле стержневого магнита, мы должны найти другое объяснение происхождения поля.Постоянные магниты не могут существовать при температурах ядра Земли. Мы также знаем, что у Земли было магнитное поле в течение сотен миллионов лет. Однако мы не можем просто приписать существование нынешнего геомагнитного поля какому-либо событию в далеком прошлом. Магнитные поля распадаются, и мы можем показать, что существующее геомагнитное поле исчезло бы примерно через 15 000 лет, если бы не было механизма его постоянной регенерации.
Было предложено множество механизмов, объясняющих, как генерируется магнитное поле, но единственный механизм, который сейчас считается правдоподобным, аналогичен динамо-машине или генератору – устройству для преобразования механической энергии в электрическую.Чтобы понять, как динамо-машина будет работать в контексте Земли, нам нужно понять физические условия внутри Земли.
Земля состоит из слоев: тонкой внешней коры, силикатной мантии, внешнего ядра и внутреннего ядра. И температура, и давление увеличиваются с глубиной внутри Земли. Температура на границе ядра и мантии составляет примерно 4800 ° C, что достаточно для того, чтобы внешнее ядро могло существовать в жидком состоянии. Однако внутреннее ядро прочное из-за повышенного давления.Ядро состоит в основном из железа с небольшим процентом более легких элементов. Внешнее ядро находится в постоянном движении из-за вращения Земли и конвекции. Конвекция вызывается восходящим движением легких элементов, когда более тяжелые элементы налипают на внутреннее ядро.
Земля изнутри
Фактический процесс создания магнитного поля в этой среде чрезвычайно сложен, и многие параметры, необходимые для полного решения математических уравнений, описывающих проблему, плохо известны.Однако основные понятия несложны. Для возникновения магнитного поля необходимо выполнение нескольких условий:
- должна быть токопроводящая жидкость;
- должно быть достаточно энергии, чтобы заставить жидкость двигаться с достаточной скоростью и с соответствующей структурой потока;
- должно быть «затравочное» магнитное поле.
Все эти условия выполняются во внешнем ядре. Расплавленное железо – хороший проводник. Энергии достаточно для возбуждения конвекции, а конвективное движение в сочетании с вращением Земли создает соответствующую картину течения.Еще до того, как магнитное поле Земли было впервые сформировано, магнитные поля присутствовали в форме магнитного поля Солнца. После завершения процесса существующее поле действует как начальное поле. Когда поток расплавленного железа проходит через существующее магнитное поле, электрический ток генерируется посредством процесса, называемого магнитной индукцией. Вновь созданное электрическое поле, в свою очередь, создаст магнитное поле. При правильном соотношении между магнитным полем и потоком жидкости генерируемое магнитное поле может усиливать начальное магнитное поле.Пока есть достаточное движение жидкости во внешнем ядре, процесс будет продолжаться.
Подробная информация …
Этот генератор размером с Землю всегда производил электричество всего на 100 км над нами.
Электричество было одним из крупнейших изобретений современной эпохи. Он продвинул нас дальше, чем когда-либо. Хотя на суше он производится с использованием возобновляемых и невозобновляемых ресурсов, на высоте чуть более 80 километров над поверхностью, где атмосфера Земли сливается с космосом, сам воздух имеет естественный электрический ток.
Названный атмосферным динамо-машиной, этот «электрический генератор» размером с Землю вечно работал, вырабатывая ток, о котором мы очень мало знаем. Ученые наконец-то приблизились к пониманию принципов, обеспечивающих работу этого двигателя.
Ученые собираются запустить миссию «Динамо-2», преемницу предыдущего полета 2013 года, которая пробьет атмосферные ветры, которые, как считалось, будут поддерживать работу динамо-машины. Ракета не будет единственной в разгадывании тайн этой гигантской электрической цепи, так как спутник NASA Ionospifer Connection Explorer (ICON) также пройдет мимо.Команда тегов изучит, как там образуется электричество.
Также читайте: Тропический шторм Эльза пересекает Кубу: вот как он выглядит из космоса
Изображение шлейфа ракеты вскоре после запуска обеих ракет Dynamo с Полетного комплекса Уоллопса 4 июля 2013 г. (Фото: НАСА)
Что такое атмосферное динамо?Атмосферное динамо – это смесь электрических токов, циркулирующих в цепях размером с континент. Ток оживает в ионосфере, где Солнце находится над головой.Интенсивное излучение Солнца отделяет электроны от их атомов, позволяя течь электричеству.
Как следует из названия, атмосферное динамо работает по тем же принципам, что и электрическое динамо, разновидность электрического генератора. Динамо-машина была изобретена Майклом Фарадеем и состояла из медного диска, установленного как велосипедное колесо, чтобы вращаться между двумя магнитами. Он подключил диск к прибору для измерения электрического тока, изобретенному всего 10 лет назад. Когда Фарадей вращал диск, а стрелка на его инструменте шевелилась, начинал течь небольшой электрический ток.Изобретение навсегда изменило мир.
Также читайте: Хаббл отслеживает пять быстрых радиовсплесков до далеких галактик размером с Млечный Путь
Тремя ключевыми вещами, заставившими динамо работать, были магнитное поле (созданное двумя магнитами) и проводник (медный диск). ) и движение. Эти три вещи можно найти на Земле в изобилии в гораздо большем масштабе, прямо над нами. Из трех компонентов атмосферного динамо магнитное поле, проводник и движущееся магнитное поле Земли были обнаружены первыми.
Эскиз Фарадея его первой динамо-машины. (Фото: НАСА)
К 1701 году была готова первая карта магнитного поля Земли, а затем появился магнитный компас. «Еще с 19 века люди наблюдали, особенно около полудня, это небольшое покачивание на этих действительно больших компасах», – сказал Роб Пфафф, физик из НАСА.
Также читайте: Солнце извергает самую большую вспышку за четыре года, вызывая отключение радиосвязи над Атлантикой.
В 1927 году английский физик Эдвард Эпплтон изучил радиосигналы, чтобы подтвердить, что действительно существует электропроводящий слой атмосферы.
Что такое динамо-миссия?Первая динамо-миссия была запущена в 2013 году при участии ученых из НАСА, Японского космического агентства и нескольких университетов США, которые вместе работали над изучением этого природного явления.
Две ракеты-зонды, которые проводят краткие измерения в космосе перед тем, как через несколько минут упасть на Землю, взлетели с интервалом в 15 секунд с инструментами для измерения электрических полей и ветра. След шлейфа, оставленный ракетами, рассказал ученым о переменчивом ветре.
Иллюстрация обозревателя ионосферных связей НАСА, или ICON. ICON исследует верхние слои атмосферы и ионосферу Земли, регион, на который влияют как земная погода, так и изменения в околоземном космическом пространстве. (Фото: НАСА)
Измерения подтвердили, что тепло от земли под землей излучается волнами, заставляя части атмосферы двигаться вперед и назад, как приливы и отливы океанских волн.
Также читают: Декодировано | Сколько тепла может выдержать человеческое тело?
Сейчас ученые собирают группу из зондирующих ракет и спутника для изучения этого события.ICON, спутниковая миссия, запущенная в октябре 2019 года, летит на высоте около 360 миль, глядя на те же ионосферные ветры, которые ракеты Динамо-1 измеряли изнутри.
В то время как первые ракеты «Динамо» были запущены вместе около полудня, когда течение текло с востока на запад, на этот раз ракеты «Динамо-2», вероятно, будут запускаться в разное время, утром и днем, чтобы улавливать течение, когда оно течет в разные стороны.
Ученые надеются понять, что движет чрезмерно быстрым ветром и каковы последствия для понимания атмосферного динамо.
Электрические и магнитные поля от линий электропередачи
Факты о радиации
- Научные исследования четко не показали, увеличивает ли воздействие ЭМП риск рака.
Электрические и магнитные поля, также известные как электромагнитные поля (ЭМП), состоят из волн электрической и магнитной энергии, движущихся вместе. Эти энергетические поля окружают нас все время. Научные исследования четко не показали, увеличивает ли воздействие ЭМП риск рака.Несколько исследований связали ЭМП и воздействие на здоровье, но повторить их не удалось. Это означает, что они неубедительны. Ученые продолжают исследования по этому поводу.
На этой странице:
Об электрических и магнитных полях от линий электропередачи
Электромагнитное излучение (ЭМИ)
Это изображение травяного поля с окружающими деревьями; в центре изображения – линии электропередач и их опоры.Электромагнитное излучение (ЭМИ) состоит из волн электрической и магнитной энергии, движущихся вместе в пространстве. Примером электромагнитного излучения является видимый свет. Электромагнитное излучение может варьироваться от низкой до высокой частоты, которая измеряется в герцах, и может варьироваться от низкой до высокой энергии, которая измеряется в электрон-вольтах. Длина волны, еще один термин, связанный с электромагнитным излучением, – это расстояние от пика одной волны до другой.
Существует два основных вида электромагнитного излучения: ионизирующее излучение и неионизирующее излучение.Ионизирующее излучение достаточно мощно, чтобы сбить электроны с орбиты вокруг атома. Этот процесс называется ионизацией и может повредить клетки организма. Неионизирующее излучение обладает достаточной энергией, чтобы перемещать атомы в молекуле и заставлять их вибрировать, что приводит к нагреванию атома, но недостаточно для удаления электронов из атомов.
Электромагнитные поля (ЭМП)
Электромагнитные поля, связанные с электричеством, представляют собой тип низкочастотного неионизирующего излучения, и они могут исходить как от естественных, так и от искусственных источников.Например, молния во время грозы создает электромагнитное излучение, потому что она создает ток между небом и землей. Этот ток окружает электромагнитное поле. Одним из примеров является магнитное поле Земли. Мы всегда находимся в магнитном поле Земли, которое генерируется ядром Земли. Это магнитное поле заставляет работать компасы, а также используется голубями и рыбами для навигации. На изображении ниже показан диапазон частот для различных форм электромагнитного излучения, присутствующих в электромагнитном спектре.
Волны от линий электропередач и электрических устройств имеют гораздо более низкую частоту, чем другие типы ЭМИ, такие как микроволны, радиоволны или гамма-лучи. Однако низкочастотная волна не обязательно означает низкую энергию; зарядный кабель для телефона создает низкочастотное электромагнитное поле с низкой энергией, в то время как линия электропередачи высокого напряжения может создавать электромагнитное поле с гораздо большей энергией, которое по-прежнему имеет низкую частоту.
ЭМИ, связанное с линиями электропередач, представляет собой тип низкочастотного неионизирующего излучения.Электрические поля создаются электрическими зарядами, а магнитные поля создаются потоком электрического тока через провода или электрические устройства. Из-за этого низкочастотное ЭМИ обнаруживается в непосредственной близости от источников электричества, таких как линии электропередач. Когда ток проходит по линии электропередачи, он создает магнитное поле, называемое электромагнитным полем. Сила ЭДС пропорциональна количеству электрического тока, проходящего через линию электропередачи, и уменьшается по мере удаления от вас.Из-за этого свойства воздействие электромагнитного поля, которое вы получаете от линии электропередачи, уменьшается с расстоянием.
Что вы можете сделать
Если вас беспокоит возможный риск для здоровья от электрических и магнитных полей, вы можете:
- Увеличьте расстояние между собой и источником. Чем больше расстояние между вами и источником ЭДС, тем меньше ваша экспозиция.
- Ограничьте время, проведенное около источника. Чем меньше времени вы проводите рядом с ЭМП, тем меньше ваша экспозиция.
компьютерных симуляций раскрывают работу динамо за магнитным полем Земли – ScienceDaily
ВАШИНГТОН, округ Колумбия – Глубоко внутри Земли находится динамо-машина, которая создает магнитное поле планеты – своего рода генератор, приводимый в действие не вращающимися турбинами, а вращением потоки жидкого железа. Работу этого динамо нельзя наблюдать, но ученые использовали компьютерное моделирование, чтобы получить новые мощные сведения о работе «геодинамо» и поведении ядра Земли.
Первое самосогласованное трехмерное компьютерное моделирование геодинамо было осуществлено в 1995 году Гэри Глатцмайером, ныне профессором наук о Земле Калифорнийского университета в Санта-Крузе, и Полом Робертсом, профессором математики Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. Глатцмайер, Робертс и их коллеги с тех пор усовершенствовали и расширили свои симуляции, пролив новый свет на внутреннюю работу планеты.
Глатцмайер представил последние результаты группы в воскресенье, 20 февраля, на ежегодном собрании Американской ассоциации содействия развитию науки в Вашингтоне, округ Колумбия.С.
Модель геодинамо Глатцмайера-Робертса по сути представляет собой сложную систему уравнений, описывающих физику ядра Земли. Ученые давно предполагали, что механизм, лежащий в основе геомагнитного поля, связан с движением жидкого внешнего ядра Земли, которое окружает твердое внутреннее ядро. Оба состоят в основном из железа. Твердое внутреннее ядро размером с Луну и горячее, как поверхность Солнца.
Поток тепла из ядра в конечном итоге приводит в движение геодинамо.«По сути, все работает, потому что Земля остывает», – сказал Глатцмайер. Процесс охлаждения приводит к движениям жидкости во внешнем сердечнике, которые создают электрический ток, который, как и любой другой электрический ток, создает магнитное поле.
Одним из первых достижений модели геодинамо Глатцмайера-Робертса было моделирование разворота магнитного поля Земли, когда северный и южный магнитные полюса меняются местами. Это явление происходило много раз в истории планеты, согласно палеомагнитным записям, сохранившимся в горных породах, которые показывают направление и силу земного магнетизма во время их образования.
«Мы смогли получить магнитное поле, созданное моделью, которое очень похоже на земное и претерпевает инверсии», – сказал Глатцмайер.
Модель также предсказала, что твердое внутреннее ядро должно вращаться немного быстрее, чем поверхность Земли. Это предсказание позже было подтверждено другими исследователями, использующими данные сейсмических волн, проходящих через ядро.
За последние пять лет Глатцмайер и его коллеги улучшили точность и разрешение своей модели, воспользовавшись преимуществами компьютерных возможностей.К настоящему времени они провели моделирование, охватывающее целых 300 000 лет и показывающее картину переворотов магнитного поля, очень похожую на ту, что наблюдалась в палеомагнитных записях.
«Мы можем запустить моделирование в течение 200 000 лет, и магнитное поле будет стабильным в течение очень долгого времени – миллионы временных шагов, для которых мы решаем эти уравнения. Затем в течение тысячи лет оно меняет полярность, а затем снова остается стабильным. в течение еще одного длительного периода. Мы были очень рады это видеть, потому что это также то, что мы видим в записях Земли », – сказал Глатцмайер.
Он отметил, что развороты не вызваны внешним воздействием на геодинамо. «Это просто из-за очень нелинейной, хаотической природы динамо-системы», – сказал он.
Последние усилия группы были сосредоточены на роли мантии в контроле частоты геомагнитных инверсий. Изменения температуры в мантии, вызывающие неравномерный поток тепла из внешнего ядра в мантию, могут влиять на динамику жидкости внешнего ядра. Итак, группа Глатцмайера провела симуляцию, используя восемь различных моделей теплового потока через границу ядра и мантии.
Результаты, опубликованные в номере журнала Nature от 28 октября 1999 г., показали, что характер теплового потока, определяемый мантией, действительно имеет большое влияние на поведение геодинамо. Наиболее похожая на Землю модель переворотов магнитного поля произошла с относительно однородной картиной теплового потока. Это говорит о том, что ученые, возможно, переоценили степень тепловых изменений в мантии или что изменения в составе мантии могут компенсировать тепловые изменения.
«Мы все еще далеки от того, что у нас есть ответы на все вопросы», – сказал Глатцмайер. «Модель – это способ исследования неизвестного, и она выглядит очень многообещающей, потому что результаты очень похожи на реальное магнитное поле. Но мы меньше доверяем деталям, и именно здесь нам помогут более мощные компьютеры».
###
Дополнительную информацию о геодинамо, включая цветные изображения, полученные в результате компьютерного моделирования, можно найти в Интернете по адресу http: // es.ucsc.edu/~glatz/geodynamo.html.
Магнитное зондирование брюшной полости медоносной пчелы
Ратниекс, Ф. Л. У. Как далеко пчелы кормятся. Bee Improvement 6, 10–11 (2000).
Google ученый
Дайер, Ф. К. и Гоулд, Дж. Л. Ориентация на медоносную пчелу: резервная система в пасмурные дни. Science 214, 1041–1042 (1981).
ADS CAS PubMed Google ученый
Гулд, Дж.L. Карта местности медоносных пчел: есть ли у насекомых когнитивные карты? Science 232, 861–863 (1986).
ADS CAS PubMed Google ученый
Коллетт, Т. С. Навигация насекомых на пути к цели: несколько стратегий использования ориентиров. J. Exp. Биол. 199, 227–235 (1996).
CAS PubMed Google ученый
Коллетт, Т. С. и Коллетт, М.Использование памяти в визуальной навигации насекомых. Nat. Rev. Neurosci. 3, 542–552 (2002).
CAS PubMed PubMed Central МАТЕМАТИКА Google ученый
Фон Фриш К. Танцевальный язык и ориентация пчел. Издательство Гарвардского университета, Кембридж. 592 стр (1967).
Хомберг, У. В поисках небесного компаса в мозгу насекомого. Naturwissenschaften 91, 199–208 (2004).
ADS CAS PubMed Google ученый
Россель, С.& Венер, Р. Поляризационное зрение у пчел. Nature 323, 128–131 (1986).
ADS Google ученый
Венер Р., Мишель Б. и Антонсен П. Визуальная навигация у насекомых: сочетание эгоцентрической и геоцентрической информации. J. Exp. Биол. 199, 129–140 (1996).
CAS PubMed Google ученый
Эш, Х. Э. и Бернс, Дж. Э. Оценка расстояний при кормлении пчелами.J. Exp. Биол. 199, 155–162 (1996).
CAS PubMed Google ученый
Коллетт, М. и Коллетт, Т.С. Как насекомые используют интеграцию путей для своей навигации? Биол. Киберн. 83, 245–259 (2000).
CAS PubMed Google ученый
Шринивасан, М. В., Чжан. С., Альтвейн, М. и Тауц, Дж. Навигация по пчелам: характер и калибровка «одометра».Science 287, 851–853 (2000).
ADS CAS PubMed Google ученый
Дайер, Ф. К., Гилл, М. и Шарбовски, Дж. Мотивация и векторная навигация у медоносных пчел. Naturwissenschaften 89, 262–264 (2002).
ADS CAS PubMed Google ученый
Gould, J. L., Kirschvink, J. L. & Deffeyes, K. S. Пчелы обладают магнитной намагниченностью. Science 201, 1026–1028 (1978).
ADS CAS PubMed Google ученый
Гулд, Дж. Л., Киршвинк, Дж. Л., Деффейес, К. С. и Брайнс, М. Л. Ориентация размагниченных пчел. J. Exp. Биол. 80, 1–8 (1980).
Google ученый
Уокер М. и Биттерман М. Э. Условное реагирование медоносных пчел на магнитные поля. J. Comp. Physiol. А 157, 67–71 (1985).
Google ученый
Уокер, М.М. и Биттерман, М. Е. Прикрепленные магниты ухудшают распознавание магнитного поля пчелами. J. Exp. Биол. 141, 447–451 (1989).
Google ученый
Уокер М. и Биттерман М. Э. Медоносных пчел можно обучить реагировать на очень небольшие изменения интенсивности геомагнитного поля. J. Exp. Биол. 145, 489–494 (1989).
Google ученый
Фриер, Х., Эдвардс, Э., Смит, С., Нил, С. и Коллетт, Т. Магнитные подсказки компаса и обучение визуальным образцам у медоносных пчел. J. Exp. Биол. 199, 1353–1361 (1996).
CAS PubMed Google ученый
Киршвинк, Дж. Л., Падманабха, С., Бойс, К. К. и Оглесби, Дж. Измерение пороговой чувствительности медоносных пчел к слабым, чрезвычайно низкочастотным магнитным полям. J. Exp. Биол. 200, 1363–1368 (1997).
CAS PubMed Google ученый
Хсу, К.Ю., Ко, Ф. Ю., Ли, К. В., Фанн, К. и Лю, Дж. Т. Магниторецепционная система у медоносной пчелы ( Apis mellifera ). PLoS one 2, e395 (2007).
ADS PubMed PubMed Central Google ученый
Йонсен, С. и Ломанн, К. Дж. Физика и нейробиология магниторецепции. Nat. Rev. Neurosci. 6. С. 703–712 (2005).
CAS Google ученый
Киршвинк, Дж.Л., Уокер М. и Дибель К. Э. Магнитоприемник на основе магнетита. Curr. Opin. Neurobiol. 11. С. 462–467 (2001).
CAS PubMed PubMed Central Google ученый
Gegear, R.J., Casselman, A., Waddell, S. & Reppert, S.M. Криптохром опосредует светозависимую магниточувствительность у Drosophila . Nature 454, 1014–1018 (2008).
ADS CAS PubMed PubMed Central Google ученый
Ритц, Т., Адем, С. & Шультен, К. Модель магниторецепции на основе фоторецепторов у птиц. Биофизический. J. 78, 707–718 (2000).
ADS CAS Google ученый
Ритц, Т., Доммер, Д. Х. и Филлипс, Дж. Б. Изучение магниторецепции позвоночных. Нейрон. 34, 503–506 (2002).
CAS PubMed Google ученый
Thalau, P., Ritz, T., Stapput, K., Вильчко Р. и Вильчко В. Ориентация перелетных птиц с помощью магнитного компаса в присутствии осциллирующего поля 1,315 МГц. Naturwissenschaften 92, 86–90 (2005).
ADS CAS PubMed Google ученый
Филлипс, Дж. Б. Специализированные зрительные рецепторы реагируют на выравнивание магнитного поля у мясной мухи. Сот. Neurosci. Abstr. 13, 297 (1987).
Google ученый
Вача, м.Лабораторный поведенческий анализ магниторецепции насекомых: магниточувствительность Periplaneta Americana . J. Exp. Биол. 209. С. 3882–3886 (2006).
PubMed Google ученый
Вача М., Пузова Т. и Квикалова М. Радиочастотные магнитные поля нарушают магниторецепцию у американских тараканов. J. Exp. Биол. 212, 3473–3477 (2009).
PubMed Google ученый
Стивен М.Р., Гегер Р. Дж. И Мерлин К. Навигационные механизмы мигрирующих бабочек-монархов. Trends NeuroSci. 33, 399–406 (2010).
Google ученый
Веларде, Р. А., Зауэр, К. Д., Уолден, К. К. О., Фарбах, С. Э. и Робертсон, Х. М. Птеропсин: невизуальный опсин, подобный позвоночным, экспрессируется в мозге медоносной пчелы. Насекомое Biochem. Мол. Биол. 35, 1367–1377 (2005).
CAS PubMed Google ученый
Блейкмор, Р.Магнитотактические бактерии. Science 190, 377–379 (1975).
ADS CAS PubMed PubMed Central Google ученый
Франкель Р. Б., Блейкмор Р. П. и Вулф Р. С. Магнетит в пресноводных магнитотактических бактериях. Science 203, 1355–1356 (1979).
ADS CAS PubMed Google ученый
Араужо, Т. Ф. Ф., Пирес, М. А., Франкель, Р. Б. и Бикудо, К.Э. М. Магнетит и магнитотаксис в водорослях. Биофиз. J. 50, 375–378 (1985).
Google ученый
Oliveira, J. F. et al. Муравьиные усики: являются ли они площадками для магниторецепции? J. R. Soc. Интерфейс. 2010. Т. 7. С. 143–152.
PubMed Google ученый
Сакаки Ю., Мотомия Т., Като М. и Огура М. Возможный механизм биомагнитного органа чувств, извлеченного из нерки.IEEE Trans. Magn. 26, 1554–1556 (1990).
ADS Google ученый
Walker, M. M. et al. Структура и функция магнитного чутья позвоночных. Nature 390, 371–376 (1997).
ADS CAS PubMed PubMed Central Google ученый
Уолкотт, К., Гулд, Дж. Л. и Киршвинк, Дж. Л. У голубей есть магниты. Science 205, 1027–1029 (1979).
ADS CAS PubMed Google ученый
Бисон Р.К. и Бреннан, В. Дж. Естественная и индуцированная намагниченность боболинк, Dolichonyx oryzivorus (Aves: Icteridae). J. Exp. Биол. 125, 49–56 (19806).
Google ученый
Fleissner, G. et al. Ультраструктурный анализ предполагаемого магниторецептора в клюве почтовых голубей. J. Comp. Neurol. 458. С. 350–360 (2003).
CAS Google ученый
Ханзлик, М.и другие. Суперпарамагнитный магнетит в ткани верхнего клюва почтовых голубей. Biometals 13, 325–331 (2000).
CAS Google ученый
Винкльхофер, М., Хольткамп-Рётцлер, Э., Ханзлик, М., Флейсснер, Г. и Петерсен, Н. Кластеры суперпарамагнитных частиц магнетита в коже верхнего клюва домашних голубей: свидетельство наличия магниторецептора? Евро. J. Mineral. 13, 659–669 (2001).
ADS CAS Google ученый
Семм, П.И Бисон, Р. С. Реакции тройничного нерва на небольшие магнитные колебания боболинк. Brain Res. Бык. 25, 735–740 (1990).
CAS Google ученый
Кутербах Д. А., Уолкотт Б., Ридер Р. Дж. И Франкель Р. Б. Железосодержащие клетки медоносной пчелы ( Apis mellifera ). Science 218. С. 695–697 (1982).
ADS CAS Google ученый
Кутербах, Д.А. и Уолкотт Б. Железосодержащие клетки медоносной пчелы ( Apis mellifera ). I. Морфология и физиология взрослых. J. Exp. Биол. 126, 375–387 (1986).
CAS Google ученый
Кутербах Д. А. и Уолкотт Б. Железосодержащие клетки медоносной пчелы ( Apis mellifera ). II. Накопление в процессе разработки. J. Exp. Биол. 126, 389–401 (1986).
CAS Google ученый
Хсу, К.Y. & Li, C. W. Ультраструктура и образование гранул железа у медоносной пчелы ( Apis mellifera ). J. Exp. Биол. 180, 1–13 (1993).
CAS Google ученый
Хсу, К. Ю. и Ли, К. В. Магниторецепция у медоносных пчел. Science 265, 95–97 (1994).
ADS CAS PubMed Google ученый
Эль-Джейк, Л. Дж., Акоста-Авалос, Д., Мотта де Соуза Эскивель, Д., Вайнберг, Э. и Линьярес, П. М. Исследование медоносной пчелы Apis mellifera abdomens с помощью электронного парамагнитного резонанса. Евро. Биофиз. J. 29, 579–586 (2001).
CAS Google ученый
Киршвинк, Дж. Л. и Уокер, М. М. Медоносные пчелы и магниторецепция. Science 269, 1889 (1995).
CAS PubMed Google ученый
Нессон, М. Х. Медоносные пчелы и магниторецепция.Science 269, 1889–1890 (1995).
ADS CAS PubMed Google ученый
Никол, Х. и Локк, М. Медоносные пчелы и магниторецепция. Science 269, 1888–1889 (1995).
ADS CAS PubMed Google ученый
Такеда К. Классическая условная реакция медоносной пчелы. J. Insect Physiol. 6. С. 168–179 (1961).
CAS Google ученый
Хори, С.и другие. Ассоциативное визуальное обучение, распознавание цвета и хроматическая адаптация у запряженной медоносной пчелы Apis mellifera L. J. Comp. Physiol. А 192, 691–700 (2006).
Google ученый
Джонг Д. Ориентация построения сот медоносными пчелами. J. Comp. Physiol. 147, 495–501 (1982).
Google ученый
Мерритт, Р., Перселл, К. и Стройнк, Г.Однородное магнитное поле, создаваемое трех, четырех и пяти квадратных катушек, Рек. Sci. Instrum. 54, 579–882 (1983).
Google ученый
