Site Loader

Содержание

Что такое гений катушка ток физика



Гений катушка ток физика одним словом

Ни одного общепринятого существительного придумать из предложенных букв не удалось. Пришлось переключиться на поиск ответа среди фамилий, владельцев которых признали гениями. Одна такая фамилия нашлась, это Никола Тесла.

В игре «Угадай слово по подсказке» подсказками на 693 уровне к слову «ГЕНИЙ» будут вот такие варианты:

  • КАТУШКА — на первом месте
  • ТОК — на вором месте
  • ФИЗИКА — на третьем месте.

А правильным ответом на этот уровень игры будет слово ТЕСЛА.

2 слова объединены общим смыслом, принадлежностью к одному классу понятий. его нужно постараться передать одним, в крайнем случае, двумя словами.

например: пшеница, овес — ? ответ: зерновые

хлеб, масло — ? ответ: пища

  1. яблоко, земляника
  2. сигареты, кофе
  3. часы, термометр
  4. нос, глаза
  5. эхо, зеркало
  6. картина, басня
  7. громко, тихо
  8. семя, яйцо
  9. герб, флаг
  10. кит, щука
  11. голод, жажда
  12. муравей, осина
  13. нож, проволока
  14. наверху, внизу
  15. благословение, проклятие
  16. похвала, наказание

чем больше правильно — тем больше вы гений! 5-10 — нормально

1.плоды,2.стимуляторы,3.приборы,4.органы чувств,5.отражение,6.произведение искусства,7.сила, 8.зародыши,9.символы,10.водные животные,11.органические потребности,12.живые организмы,13.металлические изделия,14.положение в пространстве,15.пожелания(санкции),16.меры воспитания

Автор Галя фетер задал вопрос в разделе Игры без компьютера

какие у вас асоцеации со словами гений, катушка, ток и получил лучший ответ

Ответ от
Никола Тесла

Западная Сибирь находится почти на одинаковом расстоянии
подробнее.

Грамота, похвальный лист — награждения.

Источник

Игра «Угадай слово по подсказке» — гений. Какой ответ на 693 уровне игры?

Да, это Тесла, тот самый Никола Тесла, который является общепризнанным гением и изобретателем в области электричества. По первой подсказке трудно угадать, ведь гениев очень много. Второй и третий подсказки уже не оставляют сомнения в том, что этот гений — Тесла.

Ни одного общепринятого существительного придумать из предложенных букв не удалось. Пришлось переключиться на поиск ответа среди фамилий, владельцев которых признали гениями. Одна такая фамилия нашлась, это Никола Тесла.

Правильным ответом будет ТЕСЛА, интересный вопрос, приходится вспоминать физику по школьной программе, ведь Николай Тесла был именно гением. Первой подсказкой будет катушка, а второй подсказкой будет ток.

Правильным ответом на 693 уровень игры будет слово Тесла. Имеется ввиду гениальный физик Николо Тесла. Дополнительные слова-подсказки: катушка, ток и физика помогают нам без труда найти верный ответ на вопрос. Всем успехов в игре!

Правильный ответ ТЕСЛА. И скажу честно я не смог прийти к правильному ответу использую только одну подсказку гений, просто не приходит на ум именно Тесла, хотя он без сомнений гений своего века. Именно поэтому я открыл остальные подсказки: катушка, ток, физика. Эти подсказки указывают на род деятельности загаданного ученого. И используя их, а также учитывая количество и сами буквы, данные для ввода ответа, можно легко прийти к выводу касательно загаданного слова.

В игре «Угадай слово по подсказке» подсказками на 693 уровне к слову «ГЕНИЙ» будут вот такие варианты:

  • КАТУШКА — на первом месте
  • ТОК — на вором месте
  • ФИЗИКА — на третьем месте.

А правильным ответом на этот уровень игры будет слово ТЕСЛА.

Угадай слово по подсказке. В задании на 693-й уровень этой игры представлена одна подсказка — Гений. Ещё пару подсказок — Катушка и Ток находим, замещая буквами звёздочки и получаем искомое слово — Тесла (фамилия гениального физика).

Найди слово по подсказке. На 667-м уровне этой игры представлена открытая подсказка — Грязь. Замещая звёздочки в задании буквами, находим дополнительные подсказки — Вода, Брызги и Дождь. Анализируя эти подсказки, определяем искомое слово — Лужа.

Угадай слово по подсказке. На 727-м уровне этой игры, представлена одна открытая подсказка — Сезон. Дополнительные подсказки — Серия, Кино и Мыло, находим замещая звёздочки в задании буквами. Анализируя эти подсказки, определяем искомое слово — Сериал.

Угадай слово по подсказке. На 736-м уровне этой игры, в задании представлена открытая подсказка — Море. Дополнительные подсказки — Вой, Тревога и Голос, находим, замещая звёздочки в задании, буквами. Анализируя эти подсказки, определяем искомое слово — Сирена.

На 623 уровне игры «угадай слово по подсказке» перед игроком представлено слово КРОВЬ. У меня почему-то первая ассоциация с этим словом это вампир. Видимо много фильмов про эту нечисть пересмотрела. На уровне же ответ более человечный и реалистичный АНАЛИЗ

Источник

Катушка индуктивности

Что такое катушка индуктивности

Что вы себе представляете под словом “катушка” ? Ну… это, наверное, какая-нибудь “фиговинка”, на которой намотаны нитки, леска, веревка, да что угодно! Катушка индуктивности представляет из себя точь-в-точь то же самое, но вместо нитки, лески или чего-нибудь еще там намотана обыкновенная медная проволока в изоляции.

Изоляция может быть из бесцветного лака, из ПВХ-изоляции и даже из матерчатой. Тут фишка такая, что хоть и провода в катушке индуктивности очень плотно прилегают к друг другу, они все равно изолированы друг от друга. Если будете мотать катушки индуктивности своими руками, ни в коем случае не вздумайте брать обычный медный голый провод!

Индуктивность

Любая катушка индуктивности обладает индуктивностью. Индуктивность катушки измеряется в Генри (Гн), обозначается буковкой L и замеряется с помощью LC – метра.

Что такое индуктивность? Если через провод пропустить электрический ток, то он вокруг себя создаст магнитное поле:

В – магнитное поле, Вб

А давайте возьмем и намотаем в спиральку этот провод и подадим на его концы напряжение

И у нас получится вот такая картина с магнитными силовыми линиями:

Грубо говоря, чем больше линий магнитного поля пересекут площадь этого соленоида, в нашем случае площадь цилиндра, тем больше будет магнитный поток (Ф). Так как через катушку течет электрический ток, значит, через нее проходит ток с Силой тока (I), а коэффициент между магнитным потоком и силой тока называется индуктивностью и вычисляется по формуле:

С научной же точки зрения, индуктивность – это способность извлекать энергию из источника электрического тока и сохранять ее в виде магнитного поля. Если ток в катушке увеличивается, магнитное поле вокруг катушки расширяется, а если ток уменьшается , то магнитное поле сжимается.

Самоиндукция

Катушка индуктивности обладает также очень интересным свойством. При подаче на катушку постоянного напряжения, в катушке возникает на короткий промежуток времени противоположное напряжение.

Это противоположное напряжение называется ЭДС самоиндукции. Эта ЭДС зависит от значения индуктивности катушки. Поэтому, в момент подачи напряжения на катушку сила тока в течение долей секунд плавно меняет свое значение от 0 до некоторого значения, потому что напряжение, в момент подачи электрического тока, также меняет свое значение от ноля и до установившегося значения. Согласно Закону Ома:

I – сила тока в катушке , А

U – напряжение в катушке, В

R – сопротивление катушки, Ом

Как мы видим по формуле, напряжение меняется от нуля и до напряжения, подаваемого в катушку, следовательно и ток тоже будет меняться от нуля и до какого то значения. Сопротивление катушки для постоянного тока также постоянное.

И второй феномен в катушке индуктивности заключается в том, что если мы разомкнем цепь катушка индуктивности – источник тока, то у нас ЭДС самоиндукции будет суммироваться к напряжению, которое мы уже подали на катушку.

То есть как только мы разрываем цепь, на катушке напряжение в этот момент может быть в разы больше, чем было до размыкания цепи, а сила тока в цепи катушки будет тихонько падать, так как ЭДС самоиндукции будет поддерживать убывающее напряжение.

Сделаем первые выводы о работе катушки индуктивности при подаче на нее постоянного тока. При подаче на катушку электрического тока, сила тока будет плавно увеличиваться, а при снятии электрического тока с катушки, сила тока будет плавно убывать до нуля. Короче говоря, сила тока в катушке мгновенно измениться не может.

Типы катушек индуктивности

Катушки индуктивности делятся в основном на два класса: с магнитным и немагнитным сердечником. Снизу на фото катушка с немагнитным сердечником.

Но где у нее сердечник? Воздух – это немагнитный сердечник :-). Такие катушки также могут быть намотаны на какой-нибудь цилиндрической бумажной трубочке. Индуктивность катушек с немагнитным сердечником используется, когда индуктивность не превышает 5 миллигенри.

А вот катушки индуктивности с сердечником:

В основном используют сердечники из феррита и железных пластин. Сердечники повышают индуктивность катушек в разы. Сердечники в виде кольца (тороидальные) позволяют получить большую индуктивность, нежели просто сердечники из цилиндра.

Для катушек средней индуктивности используются ферритовые сердечники:

Катушки с большой индуктивностью делают как трансформатор с железным сердечником, но с одной обмоткой, в отличие от трансформатора.

Дроссель

Также есть особый вид катушек индуктивностей. Это так называемые дроссели. Дроссель – это катушка индуктивности, задача которой состоит в том, чтобы создать в цепи большое сопротивление для переменного тока, чтобы подавить токи высоких частот.

Постоянный ток через дроссель проходит без проблем. Почему это происходит, можете прочитать в этой статье. Обычно дроссели включаются в цепях питания усилительных устройств. Дроссели предназначены для защиты источников питания от попадания в них высокочастотных сигналов (ВЧ-сигналов). На низких частотах (НЧ) они используются в фильтрах цепей питания и обычно имеют металлические или ферритовые сердечники. Ниже на фото силовые дроссели:

Также существует еще один особый вид дросселей – это сдвоенный дроссель. Он представляет из себя две встречно намотанных катушки индуктивности. За счет встречной намотки и взаимной индукции он более эффективен. Сдвоенные дроссели получили широкое распространение в качестве входных фильтров блоков питания, а также в звуковой технике.

Что влияет на индуктивность?


От каких факторов зависит индуктивность катушки? Давайте проведем несколько опытов. Я намотал катушку с немагнитным сердечником. Ее индуктивность настолько мала, что LC – метр мне показывает ноль.

Имеется ферритовый сердечник

Начинаю вводить катушку в сердечник на самый край

LC-метр показывает 21 микрогенри.

Ввожу катушку на середину феррита

35 микрогенри. Уже лучше.

Продолжаю вводить катушку на правый край феррита

20 микрогенри. Делаем вывод, самая большая индуктивность на цилиндрическом феррите возникает в его середине. Поэтому, если будете мотать на цилиндрике, старайтесь мотать в середине феррита. Это свойство используется для плавного изменения индуктивности в переменных катушках индуктивности:

1 – это каркас катушки

2 – это витки катушки

3 – сердечник, у которого сверху пазик под маленькую отвертку. Вкручивая или выкручивая сердечник, мы тем самым изменяем индуктивность катушки.

Экспериментируем дальше. Давайте попробуем сжимать и разжимать витки катушки. Для начала ставим ее в середину и начинаем сжимать витки

Индуктивность стала почти 50 микрогенри!

А давайте-ка попробуем расправим витки по всему ферриту

13 микрогенри. Делаем вывод: для максимальной индуктивности мотать катушку надо “виток к витку”.

Убавим витки катушки в два раза. Было 24 витка, стало 12.

Совсем маленькая индуктивность. Убавил количество витков в 2 раза, индуктивность уменьшилась в 10 раз. Вывод: чем меньше количество витков – тем меньше индуктивность и наоборот. Индуктивность меняется не прямолинейно виткам.

Давайте поэкспериментируем с ферритовым кольцом.

Отдалим витки катушки друг от друга

Хм, также 15 микрогенри. Делаем вывод: расстояние от витка до витка не играет никакой роли в катушке индуктивности тороидального исполнения.

Мотнем побольше витков. Было 3 витка, стало 9.

Офигеть! Увеличил количество витков в 3 раза, а индуктивность увеличилась в 12 раз! Вывод: индуктивность меняется не прямолинейно виткам.

Если верить формулам для расчета индуктивностей, индуктивность зависит от “витков в квадрате”. Эти формулы я здесь выкладывать не буду, потому как не вижу надобности. Скажу только, что индуктивность зависит еще от таких параметров, как сердечник (из какого материала он сделан), площадь поперечного сечения сердечника, длина катушки.

Обозначение на схемах

Последовательное и параллельное соединение катушек индуктивности


При последовательном соединении индуктивностей, их общая индуктивность будет равняться сумме индуктивностей.

А при параллельном соединении получаем вот так:

При соединении индуктивностей должно выполняться правило, чтобы они были пространственно разнесены на плате. Это связано с тем, что при близком расположении друг друга их магнитные поля будут влиять с друг другом, и поэтому показания индуктивностей будут неверны. Не ставьте на одну железную ось две и более тороидальных катушек. Это может привести к неправильным показаниям общей индуктивности.

Резюме

Катушка индуктивности играет в электронике очень большую роль, особенно в приемопередающей аппаратуре. На катушках индуктивности строятся также различные фильтры для электронной радиоаппаратуры, а в электротехнике ее используют также в качестве ограничителя скачка силы тока.

Ребята из Паяльника забабахали очень неплохой видос про катушку индуктивности. Советую посмотреть в обязательном порядке:

Источник

Гений Никола Тесла

«Люди с почтением относятся к представителям науки, но не любят пророков из их числа. Но иногда и среди ученых встречаются те, кто сумел заглянуть в будущее. Никола Тесла не пророчествовал, он говорил о будущем так, словно жил в нем сам». Борис Скупов

Никола Тесла (1856-1943) – изобретатель в области электротехники и радиотехники сербского происхождения, инженер, физик. Один из самых известных и загадочных ученых современности. Разум Николы Теслы не был скован тесными рамками, которые принято называть здравым смыслом. За время своей научной и изобретательской деятельности Никола Тесла получил более 300 официальных патентов.

До сих пор сложно сказать, что помогло ученому сделать свои величайшие открытия: мистика или логика, одаренность или неординарный ум. Не только изобретения и научные открытия, но и вся биография эксцентричного учёного овеяны легендами. Отчасти, этому способствовал и сам «сумасшедший гений», развлечения ради повествуя о своей связи с мировым разумом, который, собственно, и поспособствовал открытиям Николы Теслы.

Тесла родился в Австрийской империи, вырос в Австро-Венгрии, в последующие годы работал во Франции и США.

Семья Николы Теслы

В силу семейных традиций будущему ученому предстояло продолжить дело отца – стать священником. Однако с самого детства Никола интересовался совсем другим – он хотел изучать инженерное дело. Гимназии и училища, где обучался Тесла, способствовали увлечению именно физикой, а не религиозными знаниями. В итоге семья поддержала устремления одаренного юноши.

Никола Тесла обучался точным наукам в Высшем реальном училище в городе Карловац и в высшем техническом училище в Граце (в настоящее время — Грацский технический университет), где изучал электротехнику.

Работал в Будапеште в инженерном отделении Центрального телеграфа проектировщиком и чертежником, где у него был доступ к изучению прогрессивных изобретений, возможность экспериментировать и воплощать собственные идеи. Главной задачей этого периода было изобретение электродвигателя на переменном токе. Новаторство трудов Теслы состояло в том, что, благодаря им появилась возможность передачи энергии на большие расстояния, питая осветительные приборы, фабричные машины и бытовые устройства.

В Париже в свободное от работы в компании Эдисона время трудился над созданием асинхронного электродвигателя.

В Нью-Йорке в Edison Machine Works работал инженером по ремонту электродвигателей и генераторов постоянного тока. Тесла надеялся посвятить себя любимой работе — созданию новых машин, но креативные идеи изобретателя раздражали Эдисона.

Никола Тесла в лаборатории

С1888 года сотрудничал с американцем Джорджем Вестингаузом. Промышленник выкупил у изобретателя почти все патенты и пригласил на работу в лабораторию собственной компании. Тесла отказался, понимая, что это ограничит его свободу.

В 1888—1895 годы наиболее плодотворные, ученый исследовал высокочастотные магнитные поля.

У Николы Теслы было много изобретений, которые на рубеже XIX-XX веков стали настоящим прорывом в науке и технике. Вот некоторые из них:

Переменный ток

Различие взглядов на производство и распространение электричества положило начало конфронтации Теслы и Эдисона. Эдисон продвигал идею постоянного тока, который был дорог для передачи на серьезные расстояния. Тесла предлагал более дешевый альтернативный вариант. Тогда сторонникам Эдисона удалось склонить общественное мнение в свою пользу, убедив в опасности использования идей Теслы. Но именно исследования Теслы в области электричества сделали возможным бесперебойное электроснабжение современных домов.

Катушка Теслы

Это изобретение стало результатом исследований, проводимых в Теслой в области электричества. Оно дало понимание генерации и распространения электрического тока, возможности его использования. Катушка Теслы представляет собой комбинацию из двух катушек, между которыми генерируется электрический разряд. Это изобретение было новым этапом в работах Теслы по беспроводной передаче электричества.

Электрический двигатель

Изначально электрический двигатель разрабатывался Теслой для автомобилей. Популяризация этого изобретения смогла бы снизить зависимость от нефти. Но ряд объективных факторов помешал воплощению задуманного. В настоящее время мы можем наблюдать результат изобретения Теслы в электромобилях, электроинструментах, насосах, бытовой и промышленной электронике и других агрегатах, работающих с помощью электродвигателя.

Трансформаторная подстанция

Инновационный проект Тесла по созданию гидроэлектростанции был поистине революционным для своего времени. С помощью построенной станции электричеством было обеспечено несколько городов США. Этот проект положил начало созданию современных электростанций.

Неоновый свет

Николу Тесла можно по праву назвать создателем неоновой рекламы. Он усовершенствовал технологию получения флуоресцентного и неонового света, проведя ряд экспериментов с электрическими частицами и газовой средой. Он первый использовал неоновое освещение в целях рекламы, сделав неоновую вывеску на одной из выставок.

Асинхронный двигатель

Никола Тесла вел работы по созданию асинхронного двигателя параллельно с Галилео Феррари. Феррари опередил Теслу буквально на пару месяцев, но результаты их работы были практически идентичны. В работе двигателя использовался переменный ток, подобный механизм был долговечным и относительно дешевым. В настоящее время асинхронный двигатель используется в бытовой технике и электроинструментах.

Лучевое оружие

В последние годы жизни Никола Тесла работал над созданием лучевого оружия. В основе была идея свободной энергии, которую он пронес через всю свою жизнь. Тесла считал, что энергию можно собирать и в виде лучевого пучка концентрировать на определенных объектах. Все разработки Тесла в этой сфере были засекречены.

Умер великий изобретатель в возрасте 86 лет в 1943 году. Большая часть дневников, записей и чертежей таинственным образом исчезла. Возможно, Тесла сам уничтожил свои разработки, посчитав их слишком опасными для человечества.

В наши дни мы можем соприкоснуться с памятными местами гения электричества, путешествуя по Европе.

Один из знаковых музеев работает на родине Николы Теслы в деревне Смилян, расположенной в исторической области Лика в Хорватии (примерно в 200 км от Загреба). Добраться из Загреба до Смилян можно на автобусе или автомобиле. И, конечно, если Вы отдыхаете в регионе Средняя Далмация (города Сплит, Шибеник, Задар), то на автомобиле можно совершить путешествие по хорошим дорогам до столицы Хорватии. Вам предстоит проехать через город Госпич, где некоторое время проживала семья Теслы, а Никола обучался в реальной гимназии. От Госпича до Смилян еще порядка 10 км, и Вы увидите дом, где ученый родился и провел детские годы. Музей не очень большой по размерам и по количеству экспонатов. Но тому, кто интересуется идеями Теслы, его открытиями, здесь будет интересно. Ведь именно в этой маленькой деревушке Никола впервые узнал, что такое электричество (во время грозы он гладил кошку и обратил внимание на то, как искрит ее шерсть). По признанию самого Теслы, что такое электричество, он не смог постичь до конца жизни. При этом не было в мире человека, больше него раскрывшего тайн этого физического явления.

Мемориальный центр, открывшийся в 2006 году в честь празднования 150-летия со дня рождения Николы Теслы, — очень информативный, полностью мультимедийный. Информация есть на хорватском и английском языках. К сожалению, исторических экспонатов сохранилось немного, но посетителям будет интересен обзор исторических событий того времени, информация об изобретениях ученого, а также интересные цитаты Николы Теслы.

В музее представлены прототипы некоторых изобретений, которые можно увидеть в действии. В заключении просмотра экспозиции демонстрируется работа катушки Теслы и фильм об изобретателе. В маленькой речке, протекающей недалеко от домa, установлена турбина Теслы, а между двумя платформами проплывает макет роботизированного корабля, как показатель беспроводного управления радиоволнами. В отдельном здании находится действующая модель трансформатора Теслы.

Водяная турбина Теслы

Еще один интересный музей Николы Теслы находится в Белграде. Это атмосферный запоминающийся город, который сохранил свою культуру и самобытность на протяжении многих веков. Один из самых старых городов в Европе, является неизменным центром притяжения для туристов. В городе проходит большое количество праздников и международных фестивалей, особенно в весенние и летние месяцы. Вот некоторые из них: Белградский фестиваль танца, Музыкальный фестиваль «НОМУС», «Дни сирени» — праздничные мероприятия, посвященные сербской королеве Елене (XIII век), ИНВИНО — международный фестиваль вина, Карнавал цветов, «День Дуная», Черничные дни — мероприятия, в рамках которого проводятся соревнования по сбору и приготовлению продуктов из черники, БИТЕФ — белградский международный театральный фестиваль и еще великое множество других интересных событий. И уже в аэропоту Белграда Вас встретит памятник Тесле.

Вид на Белград с воздушного шара

Улица князя Михаила — главная пешеходная улица Белграда

Памятник Тесле в аэропорту Белграда

Научный музей Николы Теслы расположен в центральном районе Белграда. Основан 5 декабря 1952 года по решению Правительства Республики Югославия. Размещается в двухэтажном особняке, построенном в 1927 году по проекту сербского архитектора Дражича Брашована.

Музей Теслы в Белграде

Урна с прахом Теслы в музее Бедграда

На первом этаже музея размещена экспозиция действующих моделей приборов и аппаратов, изобретённых Николой Теслой, а также собрание материалов и документов, рассказывающих о жизни и деятельности изобретателя. На втором этаже хранятся рукописи Николы Теслы, его записные книжки, письма, книги из личной библиотеки и другие материалы, предназначенные для изучения его творческого наследия.

Всего в коллекции насчитывается более 160 000 оригинальных документов, более 2000 книг и журналов, более 1200 технических изобретений и несколько тысяч фотографий, схем и рисунков, принадлежавших Николе Тесле, а также его личные вещи. Все документы и личные вещи Николы Теслы были переданы Белграду в 1949 году Савой Косановичем, племянником Николы Теслы, югославским и сербским политическим деятелем, публицистом, послом Югославии в США и Мексике.

На сегодняшний день это единственный музей в мире, хранящий оригинальные документы и личные вещи Николы Теслы. Поэтому музей оказывает поддержку и содействие исследователям творчества Теслы, а также обеспечивает доступ к информации для исследователей истории науки, изобретений и патентного права.

Так как интерес к электричеству, как физическому явлению, и всему, что с ним связано, очень высок, в разных странах открываются электрические музеи Николы Теслы (Тесла-шоу), которые демонстрируют своим посетителям представления с использованием изобретений выдающегося ученого. Такой музей есть в городе Сочи в Олимпийском парке.

Это захватывающий проект, который соединил в себе страсть его создателей к физике и умение подать любую, даже самую не развлекательную информацию с большим вдохновением.

Представления проходят в формате получасового интерактивного шоу. В рамках программы можно посмотреть короткий документальный фильм о жизни и работе Теслы, стать участником зрелищных физических опытов (например, увидеть, как 5-рублевая монетка уменьшается в 2 раза) и потрогать необычные экспонаты музея руками. Ведущие интересно и доступно объясняют юным посетителям законы физики, а взрослые с юмором вспоминают школьные годы.

Гений Николы Теслы – явление в мире науки и открытий. Тесла – гордость своих соотечественников. Его личность и изобретения, опережающие время, всегда будут вызывать неподдельный интерес у новых поколений.

Надеемся, что наше первое путешествие «от Архимеда до Хокинга» пробудит в читателях жажду познания, вызовет желание путешествовать и открывать удивительный мир науки. Ведь вокруг нас так много интересного и неизведанного!

Владимирская областная научная библиотека

тел: 4922-32-32-02 (доб. 129)

Источник

     Удивление еще больше выросло, т.к. он не ощущал прохождения тока по своему телу. Правда, когда касание тела было точечным, ток ощущался как мощное жжение в области контакта с характерными электрическими «вибрациями». Но при плотном и обширном контактировании тела с нагрузкой негативные признаки исчезали. Естественный вопрос, который обязан был Тесла задать себе, а как же горит лампа? А протекает ли ток по проводнику от вторичной обмотки? Но что толку спрашивать, если вторичная обмотка намотана тонким проводом? Ясно, что не весь ток нагрузки протекает по этому проводничку. Вот потому Тесла и пришел к выводу, что энергия передается в пространстве практически без создания тока в цепи. Так он (или примерно так) пришел к ошибочному выводу о возможности передачи энергии на большие расстояния без потерь. Львиная доля его последующих опытов имела именно эту конечную цель. Хотя эта цель не была достигнута (и не могла быть), на этом пути Тесла получил множество замечательных результатов. Мы можем рассмотреть физику данного опыта, если Вы уже ознакомились с физической сущностью

     Значит, Вы уже знаете, что индуктивность катушки зависит от того, насколько сфокусирована магнитная энергия, ускоряющая свободные электроны пространства. Но чем сильнее ускоряются электроны, тем скорее заканчивается процесс этого ускорения. Ведь, ускоренные электроны не способны воспринять всю магнитную энергию катушки (рис.2).
Рис.2. Как работает индуктивность.
     Происходит это по двум причинам:
  Ориентация электронов по вектору скорости;
  Обеднение зарядов пространства с одного конца катушки.
  Итогом ускоренного движения электронов является повышение концентрации электронов .
где z -среднестатистическое расстояние между электронами.
     На концах катушки приращения концентрации имеют разные знаки, но модуль приращения характеризует изменение плотности энергии (давления) ..
     Электрически это приращение энергии выражается в приращении потенциала , то есть, на концах катушки, питаемой переменным током формируется волна давления, называемая электромагнитной волной.
     Иллюстрацией этого процесса служит параметр ВЗАИМОИНДУКЦИЯ, которая устанавливает связь между двумя близко расположенными катушками. Этот параметр сегодня не имеет физической интерпретации. Нам надо дать её.
На рис. 3 показаны два типа взаимного расположения связанных катушек.
Рис.3. Параллельное (а) и последовательное (б) расположение магнитосвязанных катушек.
     В варианте (а) взаимоиндукция обусловлена общностью зон давления, а в варианте (б)- общностью потока движущихся электронов. Любое другое расположение катушек ведет к снижению коэффициента взаимоиндукции.
     Так вот Никола Тесла как-то прочувствовал суть и создал свою, особенную катушку с бифилярными обмотками, которая не обедняет и не обогащает пространство электронами. А ведь это означает колоссальное приращение индуктивности. Конструкция этой катушки приведена на рис.4.
Рис.4. Легендарная катушка Тесла, работу которой никто не понимает.
     Два смежных слоя витков — это две последовательно включенные катушки, намотка которых встречная (окрашены в разные цвета). В таком случае каждая из катушек действует на очень тонкий слой пространства (по диаметру провода). Но это действие встречное, то есть, электроны внутри катушки либо сжимаются, либо растягиваются, но не «вылетают» из внутрикатушечного пространства. Это позволяет значительно растянуть во времени каждую фазу состояния. То есть, постоянная времени такой катушки значительно увеличивается, а ведь она пропорциональна индуктивности ..
     А теперь попробуйте найти такое взаимное расположение катушек, при котором потенциал или поток электронов будут общими. Нет такой возможности. Взаимоиндукция этих катушек Тесла близка к нулю. Даже если совсем вплотную расположить вторую катушку по оси (как на рисунке), то и в этом случае будет минимальная общность потока электронов.

Схема «передачи» энергии


     Вот теперь читатель готов к тому, чтобы понять простую истину: потенциалы концов катушки привязаны к потенциалам свободных электронов и давлению среды. Если проводник, связанный с одним выводом высоковольтной обмотки, вынести за пределы катушки, разность потенциалов окажется приложенной к участку «катушка-проводник» (рис.5). Здесь вместо тела экспериментатора изображена антенна- именно эту функцию играло тело. .
Рис.5. Откуда берется энергия?.
     Энергия катушки может быть идентично представлена только совокупным действием магнитных и электрических сил. То, что наблюдал Тесла -передача потенциала в пространстве, а не передача энергии. Тот эффект с проявлением энергии, который обнаружил Тесла, это отдельное явление — потенциальное управление структурой пространства. Рассмотрим его.
     Под действием электрической напряженности , где b— расстояние между катушкой и антенной, электроны приобретают скорость и кинетическую энергию. Упрощенно представляя этот процесс, можно констатировать, что огромное число свободных электронов, находящихся в промежутке b, способны дать большое приращение кинетической энергии (и потенциала, соответственно)- ..
Работу совершает ток ..      Это и есть энергия, обнаруженная Николой Тесла в однопроводной схеме. Важные нюансы работы этой схемы мы вынуждены опустить. Подчеркнем лишь, что скорость электронов напрямую зависит от напряженности, т.е. от выходного напряжения катушки. Вот где корни страстного увлечения Тесла высоковольтными установками. Не ради молний повышал он напряжение установок и башни строил, а с целью повышения эффективности передачи энергии.

Резонансы Тесла


     Напряженность -то можно бы увеличить сокращением расстояния b, да только число участвующих электронов резко уменьшается. Это вторая неразрешимая проблема для Тесла- надо еще больше увеличивать напряжение. Предел увеличения напряжения Тесла определил быстро. Сегодня мы знаем напряжение пробоя воздуха ~3 млн. Вольт-на метр. А он мечтал о гигаваттах, для чего участвующих электронов не хватало и приходилось ставить опыты по дальнодействию молний. Однако только на малых расстояниях число электронов определялось объемом шара, вписанного в дистанцию
b
. А затем оно перестало расти. Молнии похоронили мечту Тесла, -проводимость пространства определялась тонкой струёй.
     Неустанный Тесла обратил внимание еще на одну особенность процесса передачи энергии — задолго до создания пробоя наблюдалась существенная и стохастическая нестабильность передаваемой энергии. Непродолжительным эффектом наблюдался рост энергии, зависящий от частоты и расстояния b. Но и этот режим при повторении опыта не был устойчивым, он исчезал.
     Мы вынуждены констатировать, что в данном случае интуиция Тесла не помогла ему прийти к пониманию дискретной структуры пространства. Ведь, структура — это взаимное сжатие (по закону Кулона). Вырвать электрон из структуры — это и есть создание пробоя. А без этого можно только коллективное колебание допустить, но тогда напряженность не поможет, поскольку расстояние между электронами очень мало (z~0,0000001м).
     И вот здесь зарыт главный фокус резонансов. Чтобы пробоя не допускать, надо ограничить амплитуду колебаний электронов величиной
z
. Чтобы максимальную скорость электрона достичь, надо создать такое ускорение а, чтобы электрон проходил эту дистанцию в точности за время .Тогда частота колебаний должна быть равна или кратна величине . Для тех, кому это интересно, сообщаю, что это мегагерцы. В лучшем случае -сотни килогерц. Приходится брать кратные частоты с большим множителем, что само по себе -источник нестабильности. Кроме того, примеси газовых молекул и особенно -влаги, создают такую нестабильность параметров, что об использовании резонансов говорить не приходится. При такой малой амплитуде колебаний кинетическая энергия отдельного электрона мала и надежды связаны лишь с объемом, точнее — с числом электронов. Строгого оптимума на объем не существует. По нашим оценкам это соответствует расстоянию b~1м. Максимальное число колеблющихся электронов при этом ~4E+19. А кинетическая энергия отдельного электрона очень мала (не более 1Е-20)Дж. Так что вероятность получения энергии более 10-50 Дж мала. Если читателю известны достоверные случаи получения резонансного КПД больше единицы, спорить не буду (есть предпосылки для этого, но не надежные).

Почему Тесла похоронил идеи?


     Это не совсем физика. Пожалуй, — только догадки. Дело в том, что в качестве прерывателя электрической цепи катушки Тесла использовал разрядники (бесконтактных прерывателей тогда не существовало). Так вот, разрядники в силу указанной нестабильности обязаны давать широкий спектр частот. А это значит, что Тесла формировал неконтролируемо и рентгеновские колебания и СВЧ. Теперь-то мы знаем, что микроволновый диапазон колебаний вреден для всего живого. Не говоря уже о рентгеновском… В статьях о Тесла упоминается словосочетание «лучи смерти». Я думаю, что Никола Тесла заметил это на каких-нибудь живых тварях и решил, что своими изобретениями может погубить человечество.

«Трансформатор Тесла» — PDF Free Download

Постигая тайны Николы Тесла

Краевая научно-практическая конференция учебно-исследовательских работ учащихся 6-11 классов «Прикладные и фундаментальные вопросы математики и физики» экспериментальная физика Постигая тайны Николы Тесла

Подробнее

Электрический ток в газах

Электрический ток в газах В обычных условиях газы состоят из нейтральных атомов и молекул и являются диэлектриками. Распад атомов на положительные ионы и электроны называется ионизацией, обратный процесс

Подробнее

Беспроводное включение лампочки.

Беспроводное включение лампочки. //НИКАКОЙ МАГИИ, ТОЛЬКО ФИЗИКА. Изображение: Shutterstock АВТОРЫ: БАБКИНА АНАС ТАСИЯ КАТЕГОРИЯ: СВОИМИ РУКАМИ Иногда некоторые явления кажутся нам магическими фокусами,

Подробнее

На протяжении нескольких десятилетий

Òðàíñôîðìàòîð О физической сути явления трансформации токов уже сообщалось в главе, посвященной телефону. Нужно, однако, сказать еще несколько слов об изобретении этого замечательного устройства, позволившем

Подробнее

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 3 ВАРИАНТ 1

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 3 ВАРИАНТ 1 1. Три источника тока с ЭДС ξ 1 = 1,8 В, ξ 2 = 1,4 В, ξ 3 = 1,1 В соединены накоротко одноименными полюсами. Внутреннее сопротивление первого источника r 1 = 0,4 Ом, второго

Подробнее

Выполнил Руководитель:

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа «Мастерград» г. Перми Катушка Николы Тесла (Качер Бровина). Выполнил: Головизнин Егор, ученик МАОУ «СОШ «Мастерград»

Подробнее

Видеонаука 3(7). 2017

УДК 47.14; 372.853 Аудиомодулятор электрического разряда для проведения лабораторных работ по физике. Коваленок Ю.И. Пермский кадетский корпус ПФО им. Героя России Ф. Кузьмина Аннотация. Предлагаемый в

Подробнее

Тема 3.2 Переменный ток

. Вращение рамки в магнитном поле. Переменный ток 3. Трансформаторы Тема 3. Переменный ток. Вращение рамки в магнитном поле Явление электромагнитной индукции применяется для преобразования механической

Подробнее

КАТУШКА КАЧЕР БРОВИНА

муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа 28 г. Пятигорска ТЕХНИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ КАТУШКА КАЧЕР БРОВИНА Выполнили: ученики 10 класса МБОУ СОШ 28 г. Пятигорска

Подробнее

Севастополь 2016 год

Государственное бюджетное образовательное учреждение города Севастополя «Средняя общеобразовательная школа 52 имени Ф.Д.Безрукова» Рабочая программа по предмету «Физика» для 8 класса на 2016/2017 учебный

Подробнее

КОНТРОЛЬНАЯ ЛАМПА ГЕНЕРАТОРА

КОНТРОЛЬНАЯ ЛАМПА ГЕНЕРАТОРА «Что означает красная лампочка с изображением аккумулятора, загорающаяся на приборной панели моего автомобиля?» В общем случае это значит, что напряжение на выходе генератора

Подробнее

«ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ДУГА»

1 ГБОУ СОШ пос. Октябрьский г. о. Похвистнево РЕФЕРАТ (по физике) «ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ДУГА» Выполнил: Кинжалеев Максим Ученик 7 класса Руководитель: Малашко Елена Ивановна 2014 2 Содержание Введение… 2 стр.

Подробнее

U а) 2 А, б) 5 А, в) 10 А

Тест по электротехнике. Вариант 1. 1.Какие приборы изображены на схеме? а) электрическая лампочка и резистор; б) электрическая лампочка и плавкий предохранитель; в) источник электрического тока и резистор.

Подробнее

УДК :

УДК 621.317.7:621.319 УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИМПУЛЬСНОГО КОРОННОГО РАЗРЯДА С РАСШИРЕННОЙ ЗОНОЙ ИОНИЗАЦИИ И АНАЛИЗ ВЫХОДА ОЗОНА ПРИ ОБОСТРЕНИИ ФРОНТА ИМПУЛЬСОВ НАПРЯЖЕНИЯ, ПРИВОДЯЩИХ К РАЗРЯДУ, И БЕЗ ОБОСТРЕНИЯ

Подробнее

Разработка урока по физике

Учитель: Абрамова Вера Николаевна МБОУ «Покровская СОШ 1 с УИОП» Разработка урока по физике В процессе обучения наблюдается повышение внимания к продуктивной деятельности школьников. В этих условиях появляются

Подробнее

ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ. ФИЗИКА.

ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ. ФИЗИКА. Постоянный электрический ток. Сила тока, напряжение, электрическое сопротивление. Закон Ома для участка электрической цепи. Тепловое действие электрического тока. Закон Джоуля-Ленца

Подробнее

Простые устройства свободной энергии

Простые устройства свободной энергии В свободной энергии нет ничего волшебного и под «свободной энергией» я подразумеваю нечто, производящее выходную энергию без необходимости использовать топливо, которое

Подробнее

Лабораторная работа 16 Трансформатор.

Лабораторная работа 16 Трансформатор. Цель работы: исследовать работу трансформатора в холостом режиме и под нагрузкой. Оборудование: трансформатор (собирать схему для понижающего трансформатора!), источник

Подробнее

Емкостный трансформатор

Емкостный трансформатор Исходя из соображений, что Testatika — это работающий с высокой частотой электростатический асинхронный мотор/генератор,я окружил TeslaТрансформатор решетчатым жестяным экраном,

Подробнее

учебный год пгт Умба

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа 4 Принята на Педагогическом совете Протокол 1 от 30.08.2018г. Утверждаю: Директор МБОУ СОШ 4 /Кащеева И.Б./ Приказ

Подробнее

естественно-научного цикла

естественно-научного цикла Пояснительная записка. Нормативные правовые документы, на основании которых разработана рабочая программа: Федеральный компонент государственного образовательного стандарта,

Подробнее

Пояснительная записка

Пояснительная записка Рабочая программа по физике для 8 класса основной общеобразовательной школы Настоящая программа составлена на основе: Федерального компонента государственных образовательных стандартов

Подробнее

Лабораторные работы.

Лабораторные работы. Лабораторная работа 1. Сравнение количеств теплоты при смешивании воды разной температуры. Цель работы: определить количество теплоты, отданное горячей водой и полученное холодной

Подробнее

Открытый банк заданий ЕГЭ

Конденсатор колебательного контура длительное время подключён к источнику постоянного напряжения (см. рисунок). В момент t = 0 переключатель К переводят из положения 1 в положение 2. Графики А и Б представляют

Подробнее

НИКОЛА ТЕСЛА :: ГЕНИЙ И ЧЕЛОВЕЧЕСТВО :: 1 часть

                                                         

Катушка в действии — молнии в подарок на день рождения
Этого величайшего изобретателя не так уж часто упоминают в учебниках физики, хотя его именем названа единица измерения плотности магнитного потока (магнитной индукции). О нем ходит больше легенд и слухов, которые бросают сомнительную тень на гений Теслы.
Простые жители Земли не любят богов, спустившихся с Олимпа и вмешивающихся в их суетную и такую понятную жизнь.

Он открыл переменный ток, флюоресцентный свет, беспроводную передачу энергии, построил первые электрические часы, турбину, двигатель на солнечной энергии.

Он изобрёл радио раньше Маркони и Попова, получил трёхфазный ток раньше Доливо-Добровольского, и эффект Корлиак. А в патенте # 645576, выданном ему в США в 1897 году, содержатся технологии, которые сегодня мы используем для телевещания.

На его патентах, в сущности, выросла вся энергетика ХХ века. Но этого ему было мало. Тесла несколько десятилетий работал над проблемой энергии всей Вселенной.

Изучал, что движет солнце и светила. Пытался сам научиться управлять космической энергией. И наладить связь другими мирами. Все это Тесла не считал своей заслугой. Уверял, что просто выполняет роль проводника идей, идущих из эфира.

Сегодняшние физики не могут понять, как работали многие его приборы, хотя в этих приборах не было ничего необычного и сложного. Более того — современники Тесла даже не понимали, зачем он занимается многими, с их точки зрения, «странными» вещами, практического применения которым они не видели. Подобно тому, как не могли понять современники Джордано Бруно — зачем ему какие-то абстрактные миры, чуждые жизни на Земле, или Леонардо, зачем ему вертолет или энергия струй, или Галилея — кому нужны эти кратеры на Луне и мириады звезд. Тем не менее, Тесла не только изучал «ненужные направления», но и добивался на этих путях реального применения своим открытиям.

10 наиболее важных изобретений и открытий Николы Теслы:

1. Высокочастотная электротехника (высокочастотный трансформатор, электромеханический генератор ВЧ (в том числе индукторного типа)).
2. Многофазный электрический ток. Сам Тесла считал двухфазный ток наиболее экономичным, поэтому в электроустановках Ниагарской ГЭС применялся именно двухфазный электроток. Однако распространение получил все же трехфазный ток.
3. Радиосвязь и мачтовая антенна для радиосвязи. В 1891 году Тесла во время публичной лекции описал и показал принципы радиосвязи, а в 1893 году создал мачтовую антенну для беспроводной радиосвязи.

4. Катушки Теслы. По сей день используются для получения искусственных молний.
5. Применение электротехнических аппаратов в медицинских целях. Тесла обнаружил, что высокочастотные токи большого напряжения (до 2 миллионов вольт) способны благотворно воздействовать на кожу, в частности, убивать микробы и очищать поры.
6. Явление вращающегося магнитного поля. Описано Теслой в 1888 году, раньше и независимо от итальянского физика Галилео Феррариса.
7. Асинхронный электродвигатель. Запатентован в 1888 году.
8. Первым (или одним из первых) наблюдал и описал катодные, рентгеновские лучи и ультрафиолетовое излучение.
9. Флюоресцентная лампа (спроектировал первым).
10. Радиоуправляемая лодка. Продемонстрирована в 1898 году


Hикола Тесла pодился 10 июля 1856 года, в селе Смиляны (Хоpватия), y отца Милyтина Теслы, сеpбского пpавославного священника, и y матеpи Геоpгины, по пpозвищy Дьюка, pождённой в семье Мандич. Hикола Тесла был четвёpтым pебёнком, его отец слыл человеком уважаемым и образованным, в доме водились книги, в том числе и фолианты, посвященные естественным наукам. Мать будущего изобретателя тоже славилась на всю округу как великолепная рукодельница, и жители соседних деревень говорили, что «даже если ее пальцы огрубеют от домашней работы, она все равно сможет завязать на реснице три узелка». Не удивительно, что уже с детства Никола отличался находчивостью и пристрастием к чтению. В семь лет он тайком отливал из сала длинные свечи, и читал по ночам тома, похищенные из отцовских шкафов.

Но тогда же стали происходить странные, необъяснимые вещи: при взгляде на жемчуг с ним случалось нечто наподобие приступа, искристость кристаллов приводила в необъяснимый восторг. «Я до сих пор чувствителен к некоторым из этих раздражителей. Стоит мне опустить прямоугольные куски бумаги в жидкость, как во рту появляется странный и неприятный привкус», – писал Тесла спустя семьдесят лет. В детстве же каждый день и каждая ночь наполнялись для него странными видениями – призраками, сказочными великанами, таинственными знаками. Это было почти сумасшествие, с истериками и непонятными болезнями.

Но именно тогда Никола Тесла впервые обнаружил в себе удивительную способность: стоило ему лишь представить в воображении какой-нибудь механизм, вроде ткацкого станка или мельницы, и он мог внимательно следить за его работой, вносить усовершенствования, проверять, как будет крутиться то или иное колесо – словно он соорудил этот механизм на самом деле. Его память оказалась столь совершенной, что хранила каждую строчку из сотен прочитанных книг, каждую картинку и каждый чертеж.

Однако, казалось емy yготована обычная сyдьба сельского подpостка, тем более что отец мечтал о дyховной каpьеpе сына и запpетил емy постyпать в Политехнический инститyт в Гpаце. Однако тyт пpоизошло то, что можно назвать “божьим пpомыслом”.
Скандал, произошедший в семье, окончился самым неожиданным образом: юный Тесла внезапно слег, заразившись какой-то непонятной болезнью. Врачи полагали, что юноша подхватил холеру, и дни его сочтены. На мгновения приходя в себя, Никола умолял отца позволить ему продолжить обучение на инженера, обещая, что если получит согласие, то «вылечит себя сам, потому что обретет волю к жизни». Потерявший все надежды отец в конце концов согласился – и тогда, к удивлению врачей, действительно произошло чудо: Тесла выздоровел за считанные дни. Но с тех пор к его странностям и причудам добавилась еще одна, сохранившаяся до самых преклонных лет: опасаясь подцепить заразу, он мыл руки при каждой возможности, и всегда носил перчатки.

Впрочем, к окончанию учебы Тесла выделялся среди соучеников не только странностями, но красотой и немалой физической силой: жгучий брюнет под два метра ростом, атлетически сложенный, он стремительно проходил по школьным коридорам, побеждал почти во всех спортивных состязаниях, и с той же легкостью получал отличные оценки по всем предметам. Говорят, что учитель еще продолжал диктовать условия задачи, когда Тесла уже давал на нее верный ответ. Его понимание математики и физики было почти интуитивным, словно он родился со всеми этими знаниями, и оставалось только вспоминать что нужно…

Вот что писал сам Тесла о появления чётких видений, сопpовождавшихся иногда сильными световыми вспышками:
“Сильные вспышки света покpывали каpтины pеальных объектов и попpостy заменяли мои мысли. Эти каpтины пpедметов и сцен имели свойство действительности, но всегда осознавались как видения.. Дабы избавиться от мyк, вызванных появлением “стpанных pеальностей”, я сосpедоточенно пеpеключался на видения из ежедневной жизни. Вскоpе я обнаpyжил, что лyчше всего себя чyвствyю тогда, когда pасслабляюсь и допyскаю, чтобы само вообpажение влекло меня всё дальше и дальше.

Постоянно y меня возникали новые впечатления, и так начались мои ментальные пyтешествия. Каждyю ночь, а иногда и днём, я, оставшись наедине ссобой, отпpавлялся в эти пyтешествия — в неведомые места, гоpода и стpаны, жил там, встpечал людей, создавал знакомства и завязывал дpyжбy и, как бы это ни казалось невеpоятным, но остаётся фактом, что они мне были столь же доpоги, как и моя семья, и все эти иные миpы были столь же интенсивны в своих пpоявлениях”. К своемy yдовольствию Тесла замечал, что может отчётливо визyализиpовать свои откpытия, даже не нyждаясь в экспеpиментах, моделях, чеpтежах. Так он pазвил свой новый метод матеpиализации твоpческих концепций. Тесла очень ясно pазгpаничивал идеи, котоpые встpаиваются в мысль благодаpя видениям, и те, что возникают пyтём пpеyвеличения.

“Момент, когда кто-то констpyиpyет вообpажаемый пpибоp, связан с пpоблемой пеpехода от сыpой идеи к пpактике. Поэтомy любомy сделанномy таким обpазом откpытию недостаёт деталей, и оно обычно неполноценно. Мой метод иной. Я не спешy с эмпиpической пpовеpкой. Когда появляется идея, я сpазy начинаю её доpабатывать в своём вообpажении: меняю констpyкцию, yсовеpшенствyю и “включаю” пpибоp, чтобы он зажил y меня в голове. Мне совеpшенно всё pавно, подвеpгаю ли я тестиpованию своё изобpетение в лабоpатоpии или в yме. Даже yспеваю заметить, если что-то мешает испpавной pаботе. Подобным обpазом я в состоянии pазвить идею до совеpшенства, ни до чего не дотpагиваясь pyками. Только тогда я пpидаю конкpетный облик этомy конечномy пpодyктy своего мозга. Все мои изобpетения pаботали именно так. За двадцать лет не слyчилось ни одного исключения. Вpяд ли сyществyет наyчное откpытие, котоpое можно пpедвидеть чисто математически, без визyализации. Внедpение в пpактикy недоpаботанных, гpyбых идей — всегда потеpя энеpгии и вpемени”.

Тесла полyчил классическое обpазование, говоpил на нескольких языках, окончил Политехнический инститyт в Гpаце (1878) и Пpажский yнивеpситет (1880). Его пеpвая должность — слyжащий телегpафного yчpеждения в Бyдапеште. Не будь генератора Теслы, и вся наша нынешняя цивилизация была бы отброшена на сто лет назад. Но тогда, в 1872 году, идея молодого студента казалась сущим бредом. Если электричество и можно использовать и передавать на расстояние, то только в виде постоянного тока – так считали все, даже самые знаменитые физики. Не существовало и моторов, работающих от переменного тока. Тесла придумал такой мотор, куда более простой и эффективный, нежели обычные электродвигатели, но и тут его никто не хотел слушать. Ведь все это существовало лишь в его воображении! Кто бы дал денег молодому 20-летнему инженеру для воплощения его идей? Только такой же сумасшедший.

А между тем заболел отец, финансовое положение семьи ухудшилось, и Тесла был вынужден срочно устроиться на работу. Сперва в телеграфную компанию в Будапеште, а затем в континентальное бюро знаменитого американского изобретателя Томаса Эдисона, располагавшееся в те годы в Париже. Здесь Тесла занимался почти тем, чем когда-то мечтал заниматься – усовершенствованием электрических машин. Но вот беда: это были чужие машины, чужие изобретения. К тому же руководство компании регулярно обманывало молодого инженера, отказываясь выплачивать обещанные вознаграждения.


23 года
Денег хронически не хватало, и Тесла увлекся азартными играми, то выигрывая, то избавляясь за одну ночь от своего небольшого жалования. Приходя под утро домой, он с презрением смотрел на себя в зеркало, закрывал глаза – и тотчас забывал о проигрыше, погружаясь в размышления над какой-нибудь физической задачей. Им владел куда более яростный азарт. Тяга к электричеству. Он жадно читал статьи в зарубежных технических журналах – а там все чаще писали о новых экспериментах российских электротехников. Лодыгин, Яблочков – эти имена тогда звучали по всему миру. И Тесла решил ехать в Санкт-Петербург.


Схема генератора и двигателя Тесла — 2 эл. цепи вместо одной

В последний момент об этом случайно узнал один из администраторов Континентальной компании, Чарлз Бечлор, в прошлом ассистент и личный друг Эдисона. Он давно уже присматривался к молодому инженеру, и хотя не мог помочь ему деньгами, но по-своему очень высоко оценил таланты Теслы. Кроме того, Белчор работал не только на Континентальную компанию. У него была и другая, менее известная работа, которую финансировало правительство США. Сейчас мы бы назвали ее промышленным шпионажем…

– Согласитесь с тем, что ваше намерение ехать в Петербург неразумно, — убеждал Бечлор юношу, — вы не слыхали о судьбе бедного Яблочкова, едва не погибшего в своей лаборатории? Этот известный во всем мире изобретатель вынужден был покинуть свою родину и искать возможности усовершенствовать свое изобретение в Париже. А вы стремитесь из Парижа в Петербург. Послушайте меня, я хочу вам помочь. Поезжайте в Америку. Я дам вам письмо к Эдисону.

И Бечлор тут же написал коротенькую записку: «Было бы непростительной ошибкой дать возможность уехать в Россию подобному таланту. Вы еще будете мне благодарны, мистер Эдисон, за то, что я не пожалел нескольких часов для убеждения этого молодого человека отказаться от мысли ехать в Петербург. Я знаю двух великих людей – один из них вы, второй – этот молодой человек».

В 1884 г. Hикола Тесла пеpеехал в Hью-Йоpк. Высадившись в Hью-Йоpке без копейки денег, он сpазy же yбедился, что это стpана больших возможностей. Пpоходя по Бpодвею, Тесла yвидел гpyппy людей, пытающихся починить электpомотоp. Он тyт же заpаботал 20$. Хотя Эдисон взял его в свою командy, отношения y них не сложились.

Система Эдисона использовала постоянный ток, для чего пpиходилось чеpез каждые несколько миль стpоить мощные станции. Тесла попытался yбедить его в том, что пеpеменный ток более эффективен и менее доpог. Hо Эдисон yпоpствовал и чyвствовал в Тесле талантливого конкypента. Гениальность этого молодого человека действительно пpевосходила достоинства самого Эдисона!
Эдисон не поддеpжал pеволюционные планы Тесла относительно использования пеpеменного тока.

В конце концов они полностью поссоpились, когда Тесла заявил Эдисонy, что сможет на пpактике подтвеpдить пpостотy создания новых машин и выгодy их использования. Эдисон пообещал емy 50 тысяч доллаpов за пpоведение таких pабот на одном пpедпpиятии. Тесла подготовил двадцать четыpе типа yстpойств и полностью пpеобpазил завод. Hа Эдисона это пpоизвело огpомное впечатление, но денег он не заплатил, объявив свое обещание пpоявлением “амеpиканского чyвства юмоpа”.
Эдисон – бpосивший все yсилия на создание энеpгосистем постоянного тока, не смог пpинять концепцию электpомашин пеpеменного тока, пpедложенных Тесла.
Но уже в октябре 1887 года, не прекращая работать на Эдисона, Никола Тесла умудрился получить патент на своё изобретение! Эдисон «почуял» опасного конкурента и публично стал его критиковать. Ученые расстались врагами. Тесла оказался на улице без работы и без денег.


Гидротурбина Теслы

Однако это не был шаг в никyда.Таланту повезло! Сумев заинтересовать некоторых бизнесменов, Тесла вскоре открывает свою собственную фирму Tesla Electric Light Company, заключает контракт с фирмой миллионера Вестингхауса Westinghouse Electric и даже участвует в сооружении ГЭС на Ниагарском водопаде! Джоpдж Вестингхаyс (George Westinghouse) сам был изобpетателем и считал Тесла гением. Он кyпил патенты на pазpаботанные Теслой системы пеpедачи и pаспpеделения многофазных токов (включая генеpатоpы, электpодвигатели и тpансфоpматоpы) и пpименил их в своей гидpоэлектpостанции на Hиагаpском водопаде.


Statue of Nikola Tesla in the State Park of the Niagara Falls

Окрыленный успехом, Тесла продолжает свои исследования и в 1888 году он открывает явление вращающегося магнитного поля, создает электрогенераторы высокой и сверхвысокой частот. В 1891 году им был построен резонансный трансформатор, позволяющий получать высокочастотное напряжение с амплитудой до нескольких миллионов вольт.

90-е года XIX века ознаменовались непримиримой борьбой двух компаний. С одной стороны это была General Electric, отстаивающая интересы Эдисона, являющегося приверженцем использования постоянного тока. Ему оппонировала компания Westinghouse Electric, создававшая свою продукцию на основе многочисленных патентов Николы Теслы в области переменного тока. Этот период вошел в историю промышленности, как «Период трансформаторных битв». Нанятые General Electric журналисты в прессе распространяли о переменном токе всяческие небылицы. В 1887 году в Нью-Джерси Эдисон долго выступал перед публикой, пороча своих конкурентов Теслу и Вестингхауса, а потом подсоединил к генератору производства Westinghouse Electric, вырабатывающему ток в 1000 вольт, металлическую пластину, на которую предварительно поместил с дюжину животных. Животные погибли. 4 июня 1888 года нью-йоркские власти приняли закон, устанавливающий новый вид смертной казни посредством электрического тока. Однако законники по-прежнему никак не могли прийти к единому мнению относительно того, какой вид тока предпочтительнее. Эдисон ратовал за то, чтобы был выбран электрический стул «на переменном токе». Он полагал, что нормальный человек не захочет пользоваться прибором, «выполненным по технологии электрического стула».

    Ответом на эти действия стали публичные физические опыты Тесла на Всемирной выставке 1893 года в Чикаго. Удивленная публика смотрела, как экспериментатор пропускал через себя электроток напряжением в два миллиона вольт. По идее, от экспериментатора не должно было бы остаться и уголька. К тому же в многочисленных выступлениях Эдисон заявлял, что переменный ток высокого напряжения убьёт любого, кто прикоснётся к проводам! Но Тесла как ни в чём не бывало стоял с улыбкой, держа в руках … горящие лампочки Эдисона!!!

В конце концов, разработки Теслы и других ученых в области однофазных трансформаторов открыли дорогу строительству электростанций и линий передач однофазного тока, который стал широко использоваться в промышленности и для бытового электрического освещения.
    Тесла продолжал научные изыскания с маниакальным упорством. Часть его идей воплотилась в виде многочисленных патентов на изобретения. В лекции, состоявшейся в 1893 году во Франклиновском университете (Филадельфия, США) Тесла высказался о возможности практического применения электромагнитных волн. «Я хотел бы, сказать несколько слов о предмете, который все время у меня на уме, который затрагивает благосостояние всех нас. Я имею в виду передачу осмысленных сигналов, быть может, даже энергии на любое расстояние вовсе без проводов. С каждым днем я все больше убеждаюсь в практической осуществимости этой схемы».

 Эти утверждения не были голословными. Еще в 1891 году во время экспериментов с колебаниями высокой частоты ученый создает один из самых оригинальных приборов своего времени. Тесле удалось соединить в одном приборе свойства трансформатора и явление резонанса. Так был создан знаменитый резонанс-трансформатор, сыгравший огромную роль в развитии многих отраслей электротехники, радиотехники и широко известный под названием «трансформатора Теслы». При создании резонанс-трансформатора пришлось решить еще одну практическую задачу: найти изоляцию для катушек сверхвысокого напряжения. Тесла занялся вопросами теории пробоя изоляции и на основании этой теории нашел лучший способ изолировать витки катушек — погружать их в парафиновое, льняное или минеральное масло, называемое теперь трансформаторным.


Схема и общий вид тансформатора Теслы

Позднее Тесла еще раз возвратился к разработке вопросов электрической изоляции и сделал весьма важные выводы из своей теории. Изобретатель предлагал использовать резонанс-трансформатор с целью возбуждения излучателя, поднятого высоко над землей и способного передавать энергию высокой частоты без проводов. Выражаясь современной терминологией, речь шла об антенне! Таким образом, за несколько лет до Попова и Маркони, уже была реализована идея беспроводной связи. Забегая вперед, скажу, что в 1943 году Верховный суд США подтвердил приоритет Теслы в изобретении радио.

   В сентябре 1898 года в Медисон-сквер-гардене (Нью-Йорк) проходила ежегодная электрическая выставка. В центре зала был устроен большой бассейн. На одной из стенок его сделали причал, к которому пришвартовывался небольшой, странный на первый взгляд кораблик с длинным тонким металлическим стержнем посредине и металлическими трубками, заканчивающимися электрическими лампочками на корме и на носу. У необычного экспоната собирались толпы зрителей. Сигналом с пульта управления ученый заставлял кораблик плыть с различной скоростью вперед и назад, проделывать сложные маневры, зажигал и гасил электрические лампы на носу и корме ее.

В Мэдисон-Сквеp-Гаpден он пpодемонстpиpовал дистанционное yпpавление маленькими лодочками, но многие люди сочли это колдовством.

«Это мое изобретение может оказаться полезным во многих отношениях. Такие суда или транспортные средства могут быть использованы для установления коммуникаций в недоступных областях с целью их изучения или осуществления различных научных, технических и торговых задач», — было написано в описании патента, полученным Теслой на это изобретение. Однако, Теслу не интересовало радио, как средство связи, его полностью увлекла идея передачи энергии в любую точку планеты без проводов.

   В 1899 году в горном районе Колорадо при финансовой поддержке друзей, Тесла организовал научную лабораторию. Там, находясь на высоте двух тысяч метров над уровнем моря, он занялся изучением грозовых разрядов и установлением наличия электрического заряда земли. Им была создана оригинальная конструкция «усиливающего передатчика», напоминающего трансформатор и позволяющего получать напряжения до нескольких миллионов вольт при частоте до 150 тысяч периодов в секунду. К этому передатчику была подключена 60-метровая мачта. Включение передатчика вызывало в атмосфере грозовые разряды с молниями длиной до 135 футов.


Лаборатория в Колорадо-Спрингс (вид снаружи и изнутри)

Hаблюдаемые во вpемя гpозы стоячие волны электpического поля пpивели Тесла к идее о возможности создания системы для обеспечения электpоэнеpгией yдаленных от генеpатоpа потpебителей энеpгии без использования пpоводов, пpиобpетшей огpомнyю известность после экспеpиментов в Колоpадо Спpингс (Colorado Springs) — он подсоединял втоpые выводы от лампочек к сыpой земле, и лампочки загоpались.

Таким обpазом, он показал, что земля пpоводит электpический ток. Это доказывало, что, наyчившись, население Земли может пользоваться безгpаничными запасами энеpгии. В дневниках Тесла “Colorado Spring Notes” можно найти его понимание данной задачи.
“Hет необходимости пеpедавать, излyчать, pасходовать и т.д. мощность, как это делает pадиопеpедатчик. Hеобходимо создать вокpyг генеpатоpа стоячyю волнy, тогда неогpаниченное число потpебителей смогyт использовать изменение величины поля в точке их pасположения для совеpшения pаботы, если они настpоены в pезонанс с колебаниями генеpатоpа”.

С помощью, катyшки pазмеpом в 200 фyтов, полюс котоpой возглавляла большая медная сфеpа, возвышающейся над его лабоpатоpией, Тесла генеpиpовал потенциалы, котоpые pазpяжались стpелами молний длиной до 135 фyтов. Гpом от высвобождаемой энеpгии мог быть yслyшан за 15 миль. Люди, идyщие по yлицам были поpажены наблюдая искpы, скачyщие междy их ногами и землей, и электpические огоньки выпpыгивающие из кpана, когда кто-нибyдь откpyчивал его для того чтобы напиться воды. Вокpyг экспеpиментальной башни пылал шаp света диаметpом в 100 фyтов. Лошади в сбpyе полyчили шоковые электpоyдаpы чеpез их металлические подковы и металлические пpедметы пpивязи на стойлах. Даже насекомые были повpеждены: бабочки стали наэлектpизованными и “беспомощно кpyжились кpyгами на своих кpылья, бьющих стpyйками синих оpеолов “Огней Святого Эльма.”

В одном из экспериментов Тесла прикрепил некий прибор к железной балке на чердаке здания, в котором находилась его лаборатория. Через некоторое время стены домов в нескольких милях от лаборатории начали вибрировать, и люди в панике выбежали на улицу. Из-за огромных молний, часто возникавших над мачтой, местные жители окрестили ученого «безумным изобретателем». И когда начались странные вибрации домов, люди сразу же заподозрили в этом Теслу. Была вызвана полиция и репортеры. Тесла успел выключить и уничтожить свой прибор, вовремя осознав, что он может стать причиной серьёзного бедствия. «Я мог бы обрушить Бруклинский мост за час», – признавался он впоследствии.

http://scienceblog.ru/2007/12/03/neveroyatnoe-elektrichestvo-nikolyi-tesla/

http://www.patlah.ru/etm/etm-24/a_energia/nikola%20tesla/nikola%20tesla.htm

Никола Тесла. История непризнанного гения

НИКОЛА ТЕСЛА
история
непризнанного
гения
• (1856-1943)
Никола Тесла – физик, инженер, изобретатель в области
электротехники и радиотехники.
Ученый широко известен благодаря своему научнореволюционному вкладу в изучение свойств электричества и
магнетизма в конце XIX – начале XX веков. Патенты и
теоретические работы Теслы дали основу для изобретения и
развития многих современных устройств, работающих на
переменном токе, многофазных систем и электродвигателя,
позволивших совершить так называемый второй этап
промышленной революции. Современники-биографы
считали Тесла «человеком, который изобрёл XX век» и
«святым заступником» современного электричества. Работы
Тесла проложили путь современной электротехнике, его
открытия раннего периода имели инновационное значение.

4. Биография (ранние годы)

Милутин Тесла – священник
Сремской епархии сербской
православной церкви, отец
Николы Тесла.
Мать – Георгина (Джука) Тесла
была дочерью священника
Смилян – деревня,
расположенная в
исторической
области Лика в
Хорватии
Гениальный изобретатель родился в Сербии в городке Смилян 28
июня 1856г. Его отец – Милутин Тесла, священник Сремской епархии
сербской православной церкви, серб. Мать — Георгина Тесла, была
дочерью священника. Отец также видел в сыне будущего
священника.

5. Дом, где родился Тесла

(Дом, где родился Тесла. На данный момент является музеем)
Вопреки воле отца Никола отправился учиться в Высшую техническую школу
города Грац (Австрия), затем – в Пражский университет. На втором курсе его
осенила идея индукционного генератора переменного тока. Профессор, с
которым Тесла поделился идеей, счел ее бредовой. Но это заключение только
подстегнуло изобретателя, и в 1882 году, уже работая в Париже, он построил
действующую модель, а в 1883 году демонстрировал работу двигателя в
мэрии г. Страсбурга.

6. Работа с Эдисоном


В 1884 году Тесла прибыл в Нью-Йорк. Он устроился на работу в компанию Томаса Эдисона в качестве
инженера по ремонту электродвигателей и генераторов постоянного тока.
Эдисон довольно холодно воспринимал новые идеи Теслы.. Весной 1885 года Эдисон пообещал Тесле 50
тыс. долларов (по тем временам сумма, примерно эквивалентная 1 млн. современных долларов), если у
него получится конструктивно улучшить электрические машины постоянного тока, придуманные Эдисоном.
Никола активно взялся за работу и вскоре представил 24 разновидности машины Эдисона, новый
коммутатор и регулятор, значительно улучшающие эксплуатационные характеристики. Одобрив все
усовершенствования, в ответ на вопрос о вознаграждении Эдисон отказал Тесле, заметив, что эмигрант
пока плохо понимает американский юмор. Оскорблённый Тесла немедленно уволился.

7. Война токов


С осени 1886 года и до весны
молодой изобретатель
вынужден был перебиваться на
подсобных работах. В этот период
он подружился с находившимся в
подобном же положении
инженером Брауном, который смог
уговорить нескольких своих
знакомых оказать небольшую финансовую поддержку Тесле.
Созданная в 1887г на эти деньги «Тесла арк лайт компани» начала
заниматься обустройством уличного освещения новыми дуговыми
лампами. Под офис своей компании в Нью-Йорке Тесла снял дом
на Пятой авеню неподалёку от здания, занимаемого компанией
Эдисона. Между двумя компаниями развязалась острая конкурентная
борьба, известная в Америке под названием «Война токов». «Война»
продолжалась свыше ста лет и закончилась в конце ноября 2007 года
с окончательным переходом Нью-Йорка с постоянного тока на
переменный.

8. Трансформатор (катушка) Теслы

В июле 1888 года известный
американский промышленник Джордж
Вестингауз выкупил у Теслы более 40
патентов, заплатив в среднем по 25
тысяч долларов за каждый.
С 1889 года Никола Тесла приступил к
исследованиям токов высокой частоты и
высоких напряжений. Изобрёл первые
образцы электромеханических
генераторов ВЧ (в том числе
индукторного типа) и высокочастотный
трансформатор, создав тем самым
предпосылки для развития новой отрасли
электротехники — техники высоких
частот.
Работа катушки Тесла
Трансформатор Теслы
В ходе исследований токов высокой частоты
Тесла уделял внимание и вопросам безопасности.
Экспериментируя на своём теле, он изучал
влияние переменных токов различной частоты и
силы на человеческий организм. Он обнаружил,
что при частоте тока свыше 700 Гц электрический
ток протекает по поверхности тела, не нанося
вреда тканям организма. Электротехнические
аппараты, разработанные Теслой для
медицинских исследований, получили широкое
распространение в мире.
Эксперименты с высокочастотными токами
большого напряжения привели изобретателя к
открытию способа очистки загрязнённых
поверхностей. Аналогичное воздействие токов на
кожу показало, что таким образом возможно
удалять мелкую сыпь, очищать поры и убивать
микробы. Данный метод используется в
современной электротерапии.
На Третьем конгрессе, проходившем в рамках всемирной
выставки 1893 года в Чикаго, были приняты международные
электротехнические единицы, такие как – Ом, Ватт, Джоуль,
Фарад, Вольт, Генри.
А посетители выставки изумлялись Николой Тесла: с
удивлением смотрели, как высокий и худой ученый пропускал
через себя электрошок напряжением в два миллиона вольт. От
смелого экспериментатора в принципе не должно было остаться
и следа, но Тесла улыбался и держал в руках ярко горевшие
электролампы. Фокус-эксперимент казался чудом. Безумный
изобретатель поражал не только простых обывателей, но и
коллег-учёных.
Никола Тесла с
неподключенной
лампой в руке,
которая работает
от поля
трансформатора
Теслы

11. Никола Тесла в лаборатории в Колорадо Спрингс

Лаборатория
снаружи

12. Тесла в своей лаборатории в Нью-Йорке

13. Проект «Ворденклиф»

14. Роллс-Ройс Фантом

15. Современный электромобиль, реализующий идеи Теслы

16. Никола Тесла – гений XX века

17. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!

Ты знаешь как все начиналось?

Хочу написать несколько слов об истории. Откуда взялись эти все формулы расчета индуктивностей, кто их придумал, когда, где…

В 1820 г. Ганс Христиан Эрстед показал, что протекающий по цепи электрический ток вызывает отклонение магнитной стрелки. Если электрический ток порождает магнетизм, то с магнетизмом должно быть связано появление электрического тока. Эта мысль захватила английского ученого М. Фарадея. «Превратить магнетизм в электричество», — записал он в 1822 г. в своем дневнике. Многие годы настойчиво ставил он различные опыты, но безуспешно, и только 29 августа 1831 г. наступил триумф: он открыл явление электромагнитной индукции. Фарадей первый в 1845 году употребил термин «магнитное поле».

В это же время американский физик Джозеф Генри также успешно проводил опыты по индукции токов, но пока он собирался опубликовать результаты своих опытов, в печати появилось сообщение М. Фарадея об открытии им электромагнитной индукции. Генри первый придумал покрывать изоляцией провод, благодаря чему появилась возможность наматывать многослойные катушки с большой индуктивностью, электромагниты. Катушка индуктивности, созданная Генри, хранится в известном Принстонском институте, профессором которого он был с 1832 г. Именно его именем названа единица измерения индуктивности.

Большой вклад в науку о магнетизме внес российский ученый Эмилий Христианович Ленц(1804 – 1865). В честь него индуктивность в физических формулах обозначается буквой L

 

Когда в 1831 г. М. Фарадей открыл электромагнитную индукцию, его соотечественник английский физик Джеймс Клерк Максвелл только родился. В дальнейшем он стал основоположником классической электродинамики и создателем теории электромагнитного поля. В 1873 году увидел свет его «Трактат об электричестве и магнетизме», который ознаменовал собой новую эру в науке об электричестве и магнетизме, да и во всей физике!
Дальнейшее развитие теория Максвелла получила в трудах нидерландского физика Н.А. Лоренца (1853—1928), который создал классическую электронную теорию

Воистину гением был сербско-хорватский ученый, изобретатель Никола Тесла (1856-1943), именем которого названа единица магнитной индукции. Это он придумал и создал генератор многофазного переменного тока. Наша современная система производства и распределения электроэнергии неразрывно связана с его именем. В 1888 Тесла открыл явление вращающегося магнитного поля, на основе которого построил электрогенераторы высокой и сверхвысокой частот. Еще при его жизни многие работы Тесла были окружены ореолом мистики и таинственности, чему в немалой степени он сам способствовал демонстрацией опытов и публикациями в прессе.


Так откуда же эти формулы?. Первые формулы для расчета индуктивностей были предложены еще в XIX веке Максвеллом и Лоренцом. Формулы включали в себя эллиптические интегралы и были достаточно сложны для практических расчетов. В тоже время они не обладали абсолютной точностью, т.к. предполагали что катушка намотана бесконечно тонким проводом. К тому же в то время еще не определились с единицами измерения индуктивности. Тесла мало пользовался расчетами и больше полагался на свою интуицию и гениальный дар.

В 1909 году японский физик Хантаро Нагаока (1865–1950) преобразовал формулу Лоренца и привел ее к виду, из которого вытекало, что индуктивность зависит исключительно от формы и размеров катушки. Вот эта формула:

KL — т.н. коэффициент Нагаока, учитывающий форм-фактор катушки, при расчете которого применялись те же самые эллиптические интегралы из формулы Лоренца.

 Если бы в то время были компьютеры, то расчет эллиптических интегралов не вызвал бы трудностей. Но тогда приходилось пользоваться толстыми таблицами и вести достаточно рутинные расчеты, что, конечно не вызывало энтузиазма у конструкторов. Это продолжалось до 1928 года, когда 25-и летний американский инженер Харольд Вилер (Harold Alden Wheeler (1903-1996)) предложил ряд простых эмпирических формул для расчета индуктивностей, которыми радиолюбители пользуются до сих пор.2 / (6*a + 9*b + 10*c )

Размерность в дюймах. Эти формулы, адаптированные к метрической системе использует и Coil32.
В Coil32 для Linux и в онлайн калькуляторе используется более сложная формула для расчета однослойных катушек, которая является усовершенствованной версией формулы, предложенной тем же Вилером в 1982 году. Ведь спустя 54 года появилась техническая возможность считать точнее по более сложной формуле.
Кроме формул для расчета индуктивностей, Вилер оставил свой вклад в радиотехнику изобретением приемника с АРУ в 1925 году, а также в области акустики, малогабаритных антенн для подвижной связи, телевидения.

Для расчета однослойных катушек известна также формула Ричарда Лундина, также американского инженера, которую он опубликовал в 1985 г. Она состоит из двух частей, одна для длинных, вторая для коротких катушек, где рассчитывается коэффициент Нагаока без применения эллиптических интегралов. Формула дает хорошее согласование с моделью Лоренца с точностью не хуже ±0.0003% Здесь онлайн калькулятор считающий по этой формуле

Что касается многослойной катушки, то формула Вилера имеет существенные ограничения по точности и расчет с применением эллиптических интегралов, «по первоисточникам» — более предпочтителен. Coil32 для Windows и Android использует численный метод расчета однослойной катушки, позволяющий учесть шаг намотки.

В. К. Рентген — гений простоты и точности эксперимента

Роберт Щербаков,
доктор педагогических наук
«Природа» №2, 2020

Вильгельм Конрад Рентген (1845–1923) — выдающийся немецкий физик, внесший вклад в электродинамику и оптику. Главным его научным открытием стало обнаружение в 1895 г. Х-лучей, вошедших в историю науки и общества под названием «рентгеновские лучи». Это открытие было отмечено в 1901 г. первой в мире Нобелевской премией по физике.

Рентген принадлежит к тем, кто пролагает новые пути.

М. фон Лауэ [1, с. 149]

В середине 90-х годов XIX в. ушли из жизни корифеи науки: только в 1894 г. в январе сошел в могилу Г. Р. Герц, в мае — А. А. Э. Э. Кундт, а в сентябре — Г. Л. Ф. фон Гельмгольц. Можно сказать, что тогда же практически завершилась и сама классическая физика с ее привычной методикой исследований, поставленными простыми экспериментами и основанными на них теоретическими выводами о законах, управляющих природой. И вряд ли кто из ученых предполагал, что кому-то повезет своими открытиями начать новую эпоху в науке. Тем не менее в конце 1895 г. В. К. Рентген обнаружил Х-лучи, в 1896 г. А. А. Беккерель — радиоактивность, в 1897 г. Дж. Дж. Томсон подтвердил существование электрона, а в 1900 г. М. Планк ввел понятие «кванта действия», или постоянной Планка. Возникло предчувствие рождения неклассической физики.

По существу, все началось с Рентгена. Взрыв эмоций после его открытия (как среди ученых, так и в обществе в целом) породил необычайный интерес к Х-лучам и к личности ученого. Восхищение величайшим открытием сопровождалось, как всегда, разного рода сомнениями относительно его авторства. Что неудивительно, ибо всякая слава никогда не обходится без мелочной и болезненной суеты вокруг творца.

Главное же было в том, что и Рентген, и Беккерель обратили пристальное внимание ученых на ранее запретные для познания объекты — на электронные оболочки атомов, а затем и на процессы внутри атомных ядер. Благодаря именно этим работам наиболее одаренные исследователи направили все силы на разгадку тайн этих областей материального мира. В этом-то и состоит их величайшая заслуга перед наукой и обществом.

От инженерного образования к физике эксперимента

Предшественник физической науки ХХ в. Вильгельм Конрад Рентген родился 27 марта 1845 г. под Дюссельдорфом, в вестфальском городе Леннепе (ныне Ремшайд), и был единственным ребенком в семье. Его отец был купцом и производителем одежды. Так как мать была родом из Амстердама, спустя три года после рождения Вильгельма семья переехала в Апелдорн (Нидерланды).

Первое образование Вильгельм получил в частной школе М. фон Дорна, а затем продолжил учебу в Утрехтской технической. В 1865 г. пытался поступить в Утрехтский университет, хотя по правилам этого университета он не мог быть его студентом. Он сдал экзамены в Федеральный политехнический институт Цюриха и стал студентом отделения механической инженерии. По его окончании в 1869 г. Рентген, защитив диссертацию по теме «Изучение газов» (так и не опубликованную), получил степень доктора философии.

В Цюрихе учителями В. Рентгена были математик Э. Б. Кристофель (его исследования сыграли свою роль в становлении общей теории относительности) и великий термодинамик Р. Ю. Э. Клаузиус (один из создателей термодинамики и кинетической теории газов). Но они лишь отчасти повлияли на избрание Рентгеном именно экспериментальной деятельности в области физики.

Имея на руках диплом инженера, В. Рентген не сразу определился в выборе профессии. К его счастью, он стал работать в лаборатории А. Кундта, профессора того же политехникума, посоветовавшего ему попробовать себя в физике. А когда Рентген признался, что физикой он совсем не занимался, то указал, что это можно наверстать. Так или иначе, в двадцать четыре года, будучи уже обрученным… [Рентген] начал изучать физику и заниматься ею [1, с. 138]. И до конца жизни остался верен ей.

Поверив Кундту, Рентген в качестве его ассистента последовал за ним в 1869 г. в Университет Вюрцбурга. Там он приступил к работе на кафедре физики, где позже стал ординарным профессором. Своих работ Рентген опубликовал пока еще немного, но уже в них было заметно его образцовое и довольно смелое экспериментальное искусство. При этом Рентген не был узким специалистом, хотя преимущественно занимался вопросами электромагнетизма и оптики.

Приобретя навыки, ученый создал нужные и вместе с тем простые для исследования и преподавания установки и получал на них точные результаты. Ценя ремесло в целом, он позднее вспоминал: Я всегда находил, что механическая работа именно в то время, когда дух занят менее приятными вещами, может принести настоящее удовлетворение. Всегда сразу видишь готовый и желаемый результат своих усилий, а в духовной области это далеко не всегда происходит быстро [2, с. 89].

Проработав три года в Университете Вюрцбурга, Рентген вместе с Кундтом в 1874 г. перешел в Страсбургский университет, в котором провел пять лет в качестве лектора, а с 1876 г. — и профессора. В 1879–1888 гг. он был профессором в Университете Людвига в Гиссене, а затем и директором Физического института при нем. Как раз в те годы сформировался его характер весьма сурового и замкнутого в общении профессора с соответствующим ему стилем чтения лекций и с определенной сухостью в общении со студентами, ассистентами и даже с коллегами по университету.

В 1872 г. Рентген вступил в брак с Анной Бертой Людвиг, дочерью владельца пансиона, встреченной им еще в Цюрихе, когда он учился в Федеральном технологическом институте. Брак оказался удачным (напомню о рентгеновском фото руки жены) и продолжительным. Их совместная жизнь длилась 47 лет, вплоть до кончины жены в 1919 г. Сам Рентген пережил ее на три года. Не имея собственных детей, они в свое время удочерили шестилетнюю Жозефину, дочь брата Анны.

В 1875 г. Рентген стал также профессором Академии сельского хозяйства в Каннингеме (Виттенберг). Тогда же, обучаясь у Кундта физически мыслить и работать и постигая тонкости постановки научных опытов, он обнаруживает слабое вращение плоскости поляризации света в некоторых парах и газах, помещенных в магнитное поле.

Осваивая тонкости эксперимента, он в 1888 г. опубликовал статью «Об электродинамической силе, возбуждаемой при движении диэлектрика в однородном электрическом поле», где подвел итоги опытов по вращению стеклянной шайбы между обкладками конденсатора и образованию магнитного поля у поляризованного диэлектрика. В науку вошло понятие поляризационный ток, или ток Рентгена. В 1903 г. усовершенствованный опыт поставил русский физик А. А. Эйхенвальд.

С 1888 г. Рентген возглавлял кафедру физики в Университете Вюрцбурга, в 1894 г. он был избран ректором. С 1900 г. работал в Мюнхенском университете — последнем месте его службы. Здесь М. фон Лауэ (он посещал практикум, во время которого Рентген очень обстоятельно и, видимо, с удовлетворением проверял… его… знания [1, с. 12]) спустя 12 лет после открытия Х-лучей вместе с В. Фридрихом и П. Книппингом обнаружил дифракцию этих лучей, подтвердив в итоге их электромагнитную природу.

Я искал невидимые лучи…

До открытия нового вида излучения В. Рентген исследовал пьезоэлектрические и пироэлектрические свойства кристаллов, пытаясь установить взаимосвязь электрических и оптических явлений в них, а также проводил опыты по магнетизму, послужившие одним из оснований электронной теории Х. А. Лоренца.

Важным условием, позволившим ученому совершить в науке ключевое открытие (на что постоянно претендуют десятки не менее талантливых ученых), стало то, что он, подобно М. Фарадею, Г. Герцу, М. Планку и А. Эйнштейну, был исследователем-одиночкой и таковым оставался до конца дней. Даже будучи руководителем физического института, ректором Вюрцбургского университета, Рентген и тогда не отказывался от своей неизменной привычки допоздна засиживаться в лаборатории.

Главное открытие в своей жизни Рентген совершил, когда ему было уже 50 лет [3]. С самого начала он опирался на теоретические исследования Гельмгольца по электродинамике и оптике и экспериментальные работы Герца и Ленарда, чьи опыты он высоко оценил уже в первой статье о своем открытии. Его уникальная начитанность в отдельных вопросах признавалась всеми, кто знал исследователя близко.

Он досконально знал созданные ранее приборы, которые были проверены в экспериментальной практике при изучении электрических разрядов в газах и свойств катодных лучей другими учеными, и прежде всего М. Ю. Гольдштейном, И. В. Гитторфом, У. Круксом, Ф. Э. А. фон Ленардом и др. В их опытных работах Рентген прекрасно разбирался и, мастерски владея лабораторной техникой, с вполне достаточной долей уверенности приступил к своим основополагающим исследованиям.

Вечером 8 ноября 1895 г., когда ассистенты уже ушли домой, Рентген, как обычно, продолжал работать. Он включил ток в катодной трубке (подарок, полученный от Ленарда), закрытой со всех сторон плотным черным картоном. Лежавший неподалеку бумажный экран, покрытый слоем кристаллов платиноцианистого бария, начал светиться зеленоватым светом. После выключения тока свечение кристаллов прекратилось. При повторной подаче напряжения на катодную трубку свечение в кристаллах, никак не связанных с прибором, возобновилось.

Ученый пришел к выводу, что из трубки исходит ранее неизвестное излучение, названное им Х-лучами [3, с. 28]. Опыты показали, что Х-лучи возникают в месте столкновения лучей с преградой внутри катодной трубки (тормозное излучение ускоренных электронов). Антикатод был плоским, что обеспечивало интенсивный поток Х-лучей. Благодаря этой трубке (она впоследствии будет названа рентгеновской) в течение нескольких недель им были исследованы и описаны основные свойства ранее неизвестного излучения, которое позже назвали рентгеновским.

Это излучение было способно проникать сквозь непрозрачные материалы, не отражаясь и не преломляясь. Прозрачность веществ зависела не только от толщины слоя, но и от их состава. Выяснилось, что лучи ионизируют окружающий воздух, заставляют флюоресцировать ряд материалов (кроме платиноцианистого бария это свойство было обнаружено также у кальцита, обычного и уранового стекла, каменной соли и т.д.). Лучи обладают во много раз большей проникающей способностью, чем катодные, и, в отличие от них, не отклоняются в магнитном поле.

Рентген обнаружил также, что, хотя наш глаз не реагирует на излучение, оно засвечивает фотопластинки. Им были сделаны первые снимки с помощью рентгеновского излучения. Поскольку Х-лучи не идентичны катодным лучам [3, с. 39], во многих свойствах они, по его выводам, подобны видимому свету. Но получить их дифракцию ему не удалось. Поэтому исследователь предположил, что это продольные упругие колебания эфира, тогда как свет физика того времени считала поперечными колебаниями.

О своих экспериментах ученый сообщил научной общественности. Первое сообщение «О новом виде лучей» было им сделано 28 декабря 1895 г. на заседании Физико-медицинского общества. Второе сообщение представлено 16 марта 1896 г., а третье — в мае 1897 г. Все три сообщения общим объемом всего лишь три печатных листа, по определению А. Ф. Иоффе (ученика В. Рентгена), с такой необыкновенной полнотой раскрыли природу нового явления, равной которой мы не знаем в истории науки. И это характеризует Рентгена как блестящего физика [4, с. 317].

Полученные им фотографии (снимки буссоли, ящика из дерева с разновесами в нем и самый из них поразительный, сделанный 22 декабря 1895 г. — т.е. за несколько дней до первого сообщения, — снимок левой руки госпожи Рентген) с брошюрой из трех статей он послал Дж. Дж. Томсону, Дж. Г. Стоксу, А. Пуанкаре, Э. Г. Варбургу, Р. Г. А. Кольраушу, Л. Э. Больцману, А. Г. Столетову и др. и получил от них ответные письма с признанием его заслуг, и в первую очередь его выдающегося открытия.

Однако после успешного во всех отношениях открытия Х-лучей дальнейшее исследование их свойств Рентгеном, желавшим обнаружить их дифракцию и интерференцию (для выяснения их волновых или корпускулярных свойств), несмотря на все усилия, оказались неудачными. Более того, ошибочными оказались представления о том, что X-лучи — это продольные волны в эфире, хотя подобное в те годы всеми воспринималось положительно.

Впрочем, Рентгена больше занимали опытные факты, но не само объяснение их. Так, уже в начале 1896 г. в одном из писем своему бывшему ассистенту Л. Цендеру он заметил: Какова природа лучей, мне совершенно неясно, и являются ли они в действительности продольными лучами света, для меня это второстепенный вопрос. Главное — факты [2, с. 83]. Пройдет 17 лет, прежде чем природа Х-лучей будет выяснена экспериментально, но уже другими исследователями.

Эксперименты с Х-лучами дали новые сведения и о строении вещества, а затем привели к пересмотру ряда положений классической физики. В итоге Рентген получил удовлетворение от своей работы. В 1901 г. он (его кандидатуру выдвинуло 16 физиков) опередил 10 других претендентов на Нобелевскую премию по физике и был удостоен ее первым «в знак признания исключительных услуг, которые он оказал науке открытием замечательных лучей, названных впоследствии в его честь».

Лауэ, позднее имевший самое непосредственное отношение к рентгеновским лучам, вспоминал: По моему мнению, впечатление от того открытия, которое он сделал, когда ему было 50 лет, было таким сильным, что он никогда не мог от него освободиться. Несомненно, что любое великое духовное деяние подавляет того, кто его совершил. Кроме того, Рентген, как и другие исследователи, испытал слишком много неприятностей из-за разных дурных качеств людей [1, с. 20].

Неприятностям способствовало то обстоятельство, что никаких очевидцев открытия Рентгена не было. Да и сам ученый весьма неопределенно говорил о его предыстории. Собственно, день открытия он много раз называл точно, но процесс эксперимента, проведенного 8 ноября 1895 г., нигде не был детально описан. Поэтому довольно скоро появились разного рода толки о том, что предшествовало наблюдению Рентгеном этих лучей и какова истинная заслуга самого ученого.

Они были естественны, ибо ряд ученых ранее наблюдали Х-лучи, но не придали им значения. Так, выдающийся немецкий экспериментатор Ленард (получивший Нобелевскую премию в 1905 г. за изучение катодных лучей), вначале поздравил Рентгена с его открытием, но позднее не раз называл его лишь повитухой, а себя — истинной матерью открытия. Вообще Ленард был обижен на недостаточную, по его мнению, оценку своего вклада в науку, а взамен теории относительности выдвигал «арийскую физику».

Вместе с тем сама работа с катодными трубками, позволявшая, казалось бы, так легко, как это воспринималось многими, обнаружить Х-лучи, была воспринята отдельными исследователями как своего рода стимул для поиска излучений иного рода, причем без особых усилий. Так, например, французский физик Р. П. Блондло в 1903 г. претендовал на открытие так называемых N-лучей. Как показал американский физик Р. Вуд, они были всего лишь результатом особенностей физиологии зрения исследователя.

Опубликовав в 1895–1996 гг. свои экспериментальные работы по открытию Х-лучей и изучению их свойств, Рентген больше к ним не возвращался. Все последующие успехи в исследовании рентгеновских лучей будут связаны с именами других ученых мира. В самом конце своей жизни Рентген продолжил исследования, но уже электрических свойств кристаллов.

Особенности экспериментальной деятельности Рентгена

С открытием рентгеновских лучей внимание научного мира было приковано к личности самого ученого. Оно было обусловлено искренним восхищением, а подчас и желанием разгадать те ее особенности, которые позволили именно Рентгену совершить скачок в разгадке явления, мимо которого прошло немало известных физиков того времени.

После этого открытия (причем в науке, далекой от повседневной жизни), вызвавшего взрыв эмоций в прошлом, прошло более столетия, но и сейчас остаются любопытными для нас оценки Рентгена-экспериментатора, высказанные учеными разных стран: в Германии и Великобритании, Франции и России. Приведу лишь отдельные из них.

Дж. Дж. Томсон: Открытие Рентгеном Х-лучей, или супругами Кюри радия, или продолжительные опыты Ч. Т. Р. Вильсона… Открытия, подобные этим, обязаны тому, что не может быть куплено, — именно остроте и силе наблюдательности, интуиции, непоколебимому энтузиазму до окончательного разрешения всех затруднений и противоречий, сопутствующих пионерской работе. Вот это стремление добиться большого эффекта и стоит дорого [5, с. 74].

А. Ф. Иоффе: Блестящий экспериментаторский талант, ясная и простая постановка опытов, всесторонний и тонкий анализ возможных ошибок, наивысшая точность и достоверность полученных результатов — вот черты, общие всем его 50 работам, сделавшие их классическими. Значительная часть его работ имеет измерительный характер. Рентген всегда достигал большей точности, чем другие, и многие его измерения остались рекордными и через 40 лет [3, с. 9–10].

П. Н. Лебедев: Применение Х-лучей в медицине, возможность увидать то, что, казалось, останется навеки сокрыто от глаз человеческих (скелет живого человека), самое появление этого почти сказочного диагностического приема — все это с замечательной рельефностью выделяет ту часто забываемую истину, что всякий прогресс в прикладной науке или технике обусловливается исключительно успехами в области основных наук, в области чистого знания [6, с. 153].

Т. П. Кравец: Находит тот, кто ищет. Видеть найденное умеет тот, кто не только смотрит, но и видит. И великое открытие Х-лучей могло быть сделано только физиком, обладающим и физической зоркостью, и физической проницательностью. Этими качествами Рентген обладал в неизмеримо большей степени, чем та плеяда исследователей, которая бросилась по стопам его открытия и… больше сбивала серьезных ученых, чем помогала им сомнительными открытиями [7, с. 199].

Сам Рентген не был склонен к рассмотрению теоретических проблем. Тем не менее, его открытие оказало на науку мировоззренческое воздействие, после чего она стала стремительно меняться. По оценке С. Вайнберга, важны были не рентгеновские лучи сами по себе: скорее, их открытие воодушевило физиков и заставило их поверить, что есть еще вещи, которые можно открыть, особенно, если изучать разного рода излучения. И открытия быстро последовали одно за другим [8, с. 16].

По убеждению А. И. В. Зоммерфельда, В. Рентген был типичным классиком науки. Действительно, если первой заботой романтика является поскорее покончить с противостоящей ему проблемой, чтобы освободить место для следующей, то первая забота классика — так исчерпать разрабатываемую проблему, чтобы ни он сам и никакой другой его современник не был бы в состоянии полученные результаты улучшить [9, с. 134]. Применительно к Рентгену это абсолютно так, о чем убедительно свидетельствует сама манера его исследования.

Его осторожность в оценке опытных и теоретических исследований проявлялась в следующем. Он 10 лет не признавал существование электрона. Лично проверил опыты Фридриха — Книппинга, прежде чем согласиться с выводами Лауэ об электромагнитной природе Х-лучей. Скептически относился к теории относительности. Его недоверие к новым открытиям объяснялось невозможностью лично проверить теоретические выводы выдающихся ученых. Но квантовую физику он принял, о чем свидетельствует выдвижение им М. Планка и Н. Бора на Нобелевскую премию.

Однако научные заслуги Рентгена из-за особенностей его личности не пострадали. Ибо, по замечанию того же Кравеца, космические лучи, наше знакомство с элементарными частицами современной физики (нейтронами, позитронами, протонами, нейтрино, мезонами) и др. — все это было бы невозможно без того сдвига, который последовал в физике в результате открытия Х-лучей. Невозможен был бы и последний шаг — открытие и использование атомной энергии [7, с. 197].

Коллеги и ученики Рентгена

Как известно, знакомство В. Рентгена с немецкими коллегами (без чего научная деятельность его была бы затруднена) началось с А. Кундта, известного ученого, создателя школы экспериментаторов (к ней принадлежали как сам Рентген, так и Э. Варбург, О. Винер, В. Гальвакс, Ф. Пашен, Г. Рубенс, Э. Кон и др., а также талантливые русские исследователи П. Н. Лебедев, Б. Б. Голицын, В. А. Михельсон, Д. А. Гольдгаммер).

В научном мире его высоко ценили, о чем свидетельствует, например, сообщение Герца родителям о том, что профессор Рентген из Гисена поздравил его с экспериментами по доказательству существования электромагнитных волн, заметив при этом, что это — лучшая из работ последних лет в области физики. Со временем Рентген сблизится с такими выдающимися учеными, как Г. Гельмгольц, Г. Р. Кирхгоф, Х. А. Лоренц, несмотря на их принадлежность к классу теоретиков.

Отношения Рентгена и его учеников зависели от оценки ими своих опытных данных. По воспоминаниям Зоммерфельда, насколько сильно поведение Рентгена и его мнение зависят от научной добросовестности в работе его ученика, может судить тот, кто видел, как Рентген все снова и снова придумывает возражения и контрольные опыты, как он борется с недоказанными умозаключениями и заставляет наблюдателя крепко держаться экспериментальных фактов [9, с. 130].

Авторитет Рентгена-экспериментатора в мире был высок. В 1911 г. Берлинской академией ему была предложена должность академика, предполагавшая проведение исследований по физике в соответствии с его заслугами как самого знаменитого из немецких физиков. Но после переговоров 66-летний Рентген, уже завершивший главные этапы своего творчества, в итоге отклонил это предложение, сохранив за собой руководство институтом в Мюнхене.

Рентген внушал глубокое уважение и как директор института, и как преподаватель, устрашая всех особой строгостью экзаменатора. Свои лекции (перед которыми, по свидетельству его ученика В. Фридриха, студентов каждый раз охватывало лихорадочное волнение) он читал без единого шутливого слова и без малейшей улыбки. Рентген принадлежал к блестящим ораторам, но, так как он говорил очень тихо, в аудитории обычно были заняты только первые три ряда.

Особенно тщательно он готовил демонстрационные опыты, которые проходили у него с большой точностью. Благодаря постановкам все новых экспериментов его деятельность всегда была на высшем научном уровне. Вероятно, эта его основательность, — писал Фридрих, — была причиной того, что его лекции казались молодым, восторженным студентам несколько сухими, однако тому, кто приходил уже со знанием физики, они давали чрезвычайно много [2, с. 97].

Хотя Рентген предпочитал экспериментальную работу и не был математиком, он искусно владел математическими средствами. Не нуждаясь, по словам Зоммерфельда, в математическом костыле [9, с. 135], он формулы в статьях применял редко. Но, как ученый, был не против участия своих студентов в еженедельных коллоквиумах и неформальных собраниях, проводимых тем же Зоммерфельдом, выдающимся теоретиком и талантливым педагогом.

Многие ученые, начавшие свой путь в науке под его опекой, со временем заняли кафедры в университетах. Прежде всего, это М. Вин, Л. Цендер, П. П. Кох, Э. Вагнер, Р. Ладенбург, П. Прингсгейм, В. Фридрих и др. На их научной и педагогической деятельности благотворно сказалось влияние стиля Рентгена как ученого и преподавателя, а также его неповторимой, во многом уникальной личности. Хотя он так и не стал организатором научной школы как таковой.

Одним из последних учеников Рентгена целых 20 лет был русский ученый Иоффе, вместе с которым он проводил исследования механических и электрических свойств кристаллов. Итогом их совместных усилий стали в 1913 и 1922 гг. две статьи по данной теме [4]. Со временем Иоффе, высоко ценивший своего учителя, достиг значительных успехов на научном поприще и создал свою научную школу, во многом определившую успехи советской науки в последующие десятилетия.

С годами Рентген все больше замыкался в себе, его связь с коллегами ограничивалась собственно научными и деловыми отношениями, а также часами досуга — прогулками и отдыхом на природе. Ученый не посещал съездов естествоиспытателей, в обыденной жизни он общался лишь с ближайшими ассистентами и старинными друзьями.

От лучей Рентгена к новым исследованиям их свойств и природы

Исследования, связанные с рентгеновскими лучами, тут же привели к открытию радиоактивности А. Беккерелем и супругами М. Кюри и П. Кюри. При этом следует заметить, что открытие первого родилось из заблуждения Пуанкаре о том, что Х-лучи это один из видов фосфоресценции. Из проверки Беккерелем этого заблуждения и родилось его открытие.

Русские физики И. И. Боргман, П. Н. Лебедев и О. Д. Хвольсон, каждый в свое время, написали Рентгену о своем восхищении его экспериментами. Они повторяли их на лекциях российским студентам в условиях, сходных с демонстрациями опытов Рентгена. Писали также и о том всеобщем восторге, который они испытали от созерцания рентгеновских снимков, особенно медицинского содержания.

Уже 4 февраля 1896 г. Рентгену была послана телеграмма, в которой сообщалось, что студенческая молодежь, собравшаяся в физической лаборатории С.-Петербургского университета на блестящую демонстрацию рентгеновых лучей профессором Боргманом и его ассистентами Гершуном и Скобельцыным, горячо приветствует профессора Рентгена с его великим открытием [10, с. 542].

Очень скоро трубки Рентгена нашли применение в медицине. Так, 13-летний Дж. Франк (будущий Нобелевский лауреат), сломавший в 1896 г. руку, по своей инициативе получил ее снимок на установке для опытов Рентгена. Тогда же Лебедев, (проводя наблюдения за Х-лучами, он защищал только лицо) обнаружил, что его незакрытая борода после облучения осталась в его руках. Чем дольше ученые работали с Х-лучами, тем больше была вероятность облучения.

Появление в Первую мировую войну массы раненых и искалеченных побудило ввести в обиход рентгенодиагностику. Об этом свидетельствует служба рентгенологов М. Кюри и ее дочери И. Кюри на французском участке фронта и Л. Мейтнер — на немецком. Все трое — выдающиеся физики, первые две — Нобелевские лауреаты.

Рентгеновский аппарат, созданный американским изобретателем Т. А. Эдисоном, служил с мая 1896 г. на рентгеновской выставке в Нью-Йорке для демонстрации посетителям возможности увидеть собственную руку на светящемся экране. Но после того как помощник, обслуживавший аппарат, умер от тяжелых ожогов, изобретатель прекратил дальнейшие опыты с рентгеновскими лучами.

К Рентгену не раз обращались представители промышленных фирм с предложениями о покупке прав на использование изобретения. Но ученый отказывался патентовать открытие, не считая его источником дохода. Со временем рентгеновские трубки получили широкое распространение и применялись во многих странах. Появились новые направления науки и техники — рентгенология, рентгенодиагностика, рентгенометрия, рентгеноструктурный анализ и др.

Тем временем свойства и возможности рентгеновского излучения продолжали занимать умы научного сообщества. О его важности для науки 20-го столетия, как удобного инструмента при исследованиях в области атомной физики, а также в астрономии, свидетельствуют Нобелевские премии, присужденные после Рентгена ученым самых разных стран. Остановлюсь лишь на отдельных, наиболее значимых.

В 1912 г. по просьбе Лауэ немецкие ученые Фридрих и Книппинг на опытах обнаружили дифракцию рентгеновских лучей, что позволило Лауэ теоретически обосновать их волновой характер и подтвердить реальность атомов, измерить расстояние между частицами кристаллической решетки. С применением структурного анализа, составляющей которого стали Х-лучи, началось изучение атомной структуры вещества. Лауэ в 1914 г. за открытие дифракции рентгеновских ручей на кристаллах был удостоен Нобелевской премии.

Тогда же английский ученый У. Л. Брэгг вывел формулу межплоскостных расстояний в кристаллах в соответствии с длиной волны Х-лучей и углами отблеска. Позднее он подчеркнул, что с помощью Х-лучей удалось узнать точное расстояние от первого до следующего слоя атомных групп, подобного первому. С этого момента благодаря рентгеновскому анализу кристаллография основывалась на точных сведениях о расположении атомов внутри кристалла. У. Г. Брэгг и У. Л. Брэгг, отец и сын, в 1915 г. за заслуги в исследовании структуры кристаллов с помощью рентгеновских лучей были удостоены Нобелевской премии.

Во введении к книге «Рентгеновские лучи и строение кристаллов» (1929) У. Л. Брэгг вполне справедливо заметил: Для того, чтобы усвоить содержание и успех нового учения (о природе рентгеновских лучей), необходимо иметь сведения как о рентгеновских лучах, так и о кристаллографии. Так как эти отрасли знания до сих пор не были связаны друг с другом, то следует ожидать, что многие, интересующиеся их новым развитием, встретят препятствие в удручающем невежестве в той или другой из них [11, с. 28].

Ч. Г. Баркла в 1904 г. получил поляризацию рентгеновских лучей, что позволило определить их как электромагнитное излучение и доказать их волновую природу. В 1906 г. он открыл характеристическое рентгеновское излучение химических элементов и флюоресцентную составляющую этого излучения. В 1917 г. он был удостоен Нобелевской премии по физике «за открытие характеристического рентгеновского излучения элементов».

Шведский физик М. К. Г. Сигбан развил методы получения Х-спектров, определил длины волн излучения, изучил рентгеновские спектры химических элементов, обнаружил и измерил дисперсию лучей, уточнил уравнение Вульфа — Брэгга, изготовил дифракционную решетку для мягкого излучения и создал рентгеновский вакуум-спектрограф. За открытия и исследования в области рентгеновской спектроскопии в 1924 г. ученый был удостоен Нобелевской премии.

В 1922 г. американский физик А. Х. Комптон обнаружил, что электрон частично поглощает порцию рентгеновского излучения, а остальную излучает в виде кванта меньшей частоты, а значит — с увеличенной длиной волны излучения. Таков был эффект Комптона [12]. Но он не ограничился только опытами, а вдобавок к этому теоретически обосновал феномен. В 1926 г. вышла в свет его книга «Рентгеновские лучи и электроны», а в 1927 г. ему присуждена Нобелевская премия.

И наконец, американский ученый Р. Джаккони с 1970-х годов проводил изыскания, которые привели его к открытию источников рентгеновского излучения в космосе. В 2002 г. он был удостоен Нобелевской премии за создание рентгеновской астрономии и изобретение рентгеновского телескопа. К тому времени раздел наблюдательной и теоретической астрофизики, исследующий источники космического рентгеновского излучения, существовал уже десятилетия.

За «бортом» Нобелевских премий остались многие открытия, посвященные Х-лучам. Ч. Г. Дарвин в 1913 г. создал теорию дифракции этих лучей. Г. Г. Дж. Мозли в 1913–1914 гг. вывел закон, связывающий частоту спектральных линий характеристического рентгеновского излучения с порядковым номером излучающего химического элемента (закон Мозли). П. Й. В. Дебай и П. Шеррер в 1916 г. предложили метод изучения структуры материалов с помощью дифракции рентгеновских лучей (метод Дебая — Шеррера).

При изучении рентгеновских лучей были случаи, когда один и тот же эффект обнаруживали двое-трое ученых. В такой ситуации оказался русский кристаллофизик Г. В. Вульф, оценивший проведенные У. Г. и У. Л. Брэггами эксперименты с рентгеновскими лучами и кристаллами. Он теоретически осмыслил их и повторил, а в феврале 1913 г. вывел формулу, сходную с брэгговской, называемой у нас формулой Вульфа — Брэгга.

Повседневная жизнь Вильгельма Рентгена

В жизни Рентген был скромным человеком. Когда принц-регент Баварии наградил его за вклад в науку орденом, дававшим право на дворянский титул с прибавлением к фамилии частицы «фон», он не счел для себя возможным принять дворянское звание. Когда 10 декабря 1901 г. ученый получил диплом лауреата Нобелевской премии, золотую медаль и денежный чек, он отказался читать Нобелевскую лекцию.

Отказался он и от членства в Прусской академии. По воспоминаниям Иоффе, по своим политическим взглядам Рентген был либералом… противником монархии, а к царскому самодержавию относился настолько враждебно, что отказывался принять царские ордена. Рентген презирал антисемитов и расистов. Но он не понимал и коммунистов, а во время революции в Баварии в 1918 г. держался в стороне [13, с. 30].

Во время Первой мировой войны, когда правительство Германии обратилось к населению с просьбой помочь государству деньгами и ценностями, ученый отдал свои сбережения, включая Нобелевскую премию. После начала войны он решил, что не имеет морального права в это тяжелое для немцев время жить лучше других, и потому в конце жизни ему приходилось себе во многом отказывать.

На многих языках мира открытое Рентгеном явление по сей день называют Х-лучами, но по-русски, по-немецки, по-голландски, по-фински, по-датски, по-венгерски, по-сербски и на некоторых других языках — рентгеновским излучением. Названия научных дисциплин и методов, связанных с применением этого излучения, производятся уже от имени Рентгена: рентгенология, рентгеновская спектроскопия, рентгеновские спектры, рентгеновская астрономия, рентгенография, рентгеновская камера и т.д.

В 1918 г. в Петрограде по инициативе М. И. Немёнова и А. Ф. Иоффе был создан первый в мире Государственный рентгенологический и радиологический институт, включивший в себя медико-биологический, физико-технический и радиевый отделы (в 1921 г. из института выделились Государственный физико-технический рентгенологический институт — ныне Физико-технический институт имени А. Ф. Иоффе РАН и Радиевый институт). В нем Рентгену был установлен в 1920 г. временный, а в 1928 г. — постоянный памятник. При этом рентгеновские аппараты для СССР пока еще закупались за границей.

По достижении предельного возраста В. Рентген передал кафедру Мюнхенского университета В. Вину (автору закона распределения энергии в спектре черного тела, нобелевскому лауреату за 1911 г.). У Рентгена были родственники в США, и он даже хотел эмигрировать туда для работы в Колумбийском университете в Нью-Йорке, но остался в Мюнхене, где и продолжалась его карьера. Умер великий ученый 10 февраля 1923 г. от рака и был похоронен в Гисене.

В 1931 г. вышла книга американского врача-рентгенолога О. Глассера, ученика П. Книппинга (ученика В. Рентгена). Из нее видно, что уже в 1896 г. открытию Рентгена в мире (кроме России) было посвящено 1040 статей. В России в «Журнале Русского физико-химического общества», не считая статей самого Рентгена, на «рентгеновскую» тему вышло 103 публикации [14].

После смерти Рентгена улица Лицейская в Петрограде была названа его именем. В его честь названы внесистемная единица экспозиционной дозы фотонного ионизирующего излучения — рентген (1928) и искусственный химический элемент рентгений с порядковым номером 111 (2004). В 1964 г. Международный астрономический союз присвоил его имя кратеру на обратной стороне Луны.

Литература
1. Лауэ М. Статьи и речи. М., 1969.
2. Гернек Ф. Пионеры атомного века. М., 1974.
3. Рентген В. О новом роде лучей. М.; Л., 1933.
4. Иоффе А. Ф. Избранные труды Т. 1. Л., 1974.
5. Капица П. Л. Научные труды. Наука и современное общество. М., 1998.
6. Лебедев П. Н. Собрание сочинений. М., 1963.
7. Кравец Т. П. От Ньютона до Вавилова. Л., 1967.
8. Вайнберг С. Мечты об окончательной теории: Физика в поисках самых фундаментальных законов природы. М., 2004.
9. Зоммерфельд А. Пути познания в физике. М., 1973.
10. Томас В. К. Три письма русских физиков // Успехи физических наук. 1966; 90(3): 541–544.
11. Вульф Г. В. Физика и кристаллография // Успехи физических наук. 1922; 3: 15–28.
12. Комптон А. Рассеяние рентгеновских лучей как частиц // Эйнштейновский сборник. 1986–1990. М., 1990; 398–404.
13. Иоффе А. Ф. Встречи с физиками. Мои воспоминания о зарубежных физиках. Л., 1983.
14. Френкель В. Я. Двойной юбилей: 150-летие со дня рождения Вильгельма Конрада Рентгена (1995 г.) и 100-летие со дня публикации статьи об открытии рентгеновских лучей (1996 г.) // Физика твердого тела. 1996; (9): 2609–2630.


Август Адольф Эдуард Эберхардт Кундт (1839–1894) — немецкий физик-экспериментатор в области акустики, оптики, металлооптики и молекулярной физики. Создатель одного из первых физических институтов и первой международной школы экспериментаторов, в том числе и российских. Его учениками были П. Н. Лебедев, Б. Б. Голицын, Д. А. Гольдгаммер.

Буссоль (фр. boussole) — геодезический инструмент для измерения углов при съемках на местности, специальный вид компаса. Имеет визирное приспособление. Шкала буссоли часто бывает направлена против часовой стрелки.

Стивен Вайнберг (1933 г. р.) — американский физик-теоретик в области физики элементарных частиц, теории гравитации, космологии. Один из авторов единой модели слабого и электромагнитного взаимодействия, лауреат (вместе с Ш. Л. Глэшоу и А. Саламом) Нобелевской премии по физике 1979 г.

Катушка

Тесла — Aviat Networks

  • 15 июля 2011 г.
  • Переменный ток, Aviat Networks, Джордж Вестингауз, Гульельмо Маркони, изобретение, Никола Тесла, Нобелевская премия по физике, Радио, катушка Тесла, Томас Альва Эдисон, Томас Эдисон , беспроводная связь, беспроводные технологии

Изображение из Википедии

Я с большим удовольствием делюсь со всеми вами своим скромным и самым искренним почтением Николе Тесле, гению и пионеру в том, что сегодня является нашей работой и страстью, беспроводной связью коммуникации.

На этой неделе, 10 июля, мы празднуем 155-летие со дня рождения Теслы, одного из самых важных изобретателей в истории. Тесла освоил такие дисциплины, как физика, математика и электричество, и считается отцом переменного тока и основателем электротехнической промышленности. Его самым известным изобретением была одноименная катушка Тесла, которая была источником электромагнитной энергии в ранних системах беспроводной телеграфии вплоть до 1920-х годов.

Среди его наиболее важных изобретений были радио, катушки для электрического генератора переменного тока, (электрический) асинхронный двигатель, искровая лампа, генератор переменного тока и пульт дистанционного управления.Однако немногие из этих машин были признаны изобретенными Тесла. Несмотря на то, что у него был удивительный ум, он был провидцем и умным человеком, как мало кто из них, он был загадочным и непонятным персонажем, противоречивым и неспособным получить какую-либо пользу от своих изобретений, и даже видел, как другой человек получил Нобелевскую премию за одно. собственных изобретений.

Люди ассоциировали его со странными экспериментами, секретным оружием и несбыточными теориями, которые выходили за рамки утопии и даже граничили с безумием.Помимо электромагнетизма и электротехники, работа Теслы включает несколько дисциплин, таких как робототехника, баллистика, механика, информатика, ядерная и теоретическая физика, что позволило ему даже поставить под сомнение некоторые теории Альберта Эйнштейна. Функциональные изобретения являются источником технологически продвинутой цивилизации настолько элементарным образом, что, как говорили, Тесла был тем, кто изобрел 20-й век.

Краткая биография Николы Теслы

Никола Тесла (10 июля 1856 г. — 7 января 1943 г.) родился в Симильян, где в то время была Австро-Венгерская империя, которая сегодня является частью Хорватии.Гений с ранних лет в качестве студента, увлеченный математикой и естественными науками, он был в состоянии запоминать целые книги и производить сложные математические вычисления, к смущению своих профессоров.

Его отец, который был ортодоксальным пастором, подтолкнул его к тому, чтобы следовать его религиозному призванию, но Тесла был более мотивирован инстинктом развития его матери, что побудило ее изобрести гаджеты, такие как механическая миксер для яиц, чтобы помогать ей по хозяйству. Тесла изучал машиностроение и электротехнику в Австрии и физику в стране, которая впоследствии стала Чехословакией, и работал в нескольких электрических и телефонных компаниях по всей Европе.

Важно выделить дополнительный аспект, связанный со свободной энергией. Тесла был гением, который считал, что энергия должна быть бесплатной, поэтому многие из его изобретений никогда не получали этого преимущества. К сожалению, его точка зрения превратила многих влиятельных людей того времени в его заклятых врагов, таких как Томас Альва Эдисон и Джордж Вестингауз, среди прочих.

Тесла был великим человеком с уникальной силой характера — до такой степени, что он выдержал с большим стоицизмом, когда Гульельмо Маркони получил Нобелевскую премию по физике 1909 года, используя радиопатенты Теслы.

Уважаемые коллеги, в качестве последней дань уважения Тесле, позвольте мне попросить вас уделить немного времени поиску в Интернете и прочитать огромное количество доступной информации о нем. Наслаждайтесь этим и делитесь им, и давайте сделаем это нашей лучшей данью этому великому изобретателю, который оставил нам не только свои учения о технологиях, но и послание смирения.

Спасибо, что поделились этим почтением.

Эмануэль Джаралампидис
Инженер по поддержке продаж, Aviat Networks

Статьи по теме

Подробнее

25 цитат Николы Теслы, чтобы стать изобретателем своей мечты

Один из величайших изобретателей всех времен, Никола Тесла, «Гений, который осветил мир» , хорошо известен благодаря катушке Тесла (которая заложила основу для беспроводных технологий), разработке электрической системы переменного тока. , а также приписывают открытие вращающегося магнитного поля.

Тесла также является автором многих других великих изобретений, но из-за того, что он забыл записать многие из своих идей, другие использовали их в своих интересах, чтобы стать богатыми и знаменитыми.

Tesla никогда особо не заботилась о деньгах; больше всего он хотел обеспечить мир бесплатным электричеством. Однако такому проекту были нужны инвесторы, и, несмотря на то, что они были найдены, они в конце концов начали сомневаться в его системе. Это привело к банкротству, и башню, которую он построил, пришлось продать, чтобы покрыть свой долг.

Никола Тесла никогда не выходил замуж, так как думал, что отношения помешают его работе. Но поскольку большинству из нас нужна другая душа, чтобы составить нам компанию и понять нас, у Теслы были очень особые отношения со своими голубями, вплоть до

Тесла показал нам, что все возможно, когда вы достаточно стараетесь, его наследие продолжает жить. в этот день, и мы будем вечно благодарны этому прекрасному уму. Вот 25 цитат Николы Теслы, чтобы открыть для себя гений и стать изобретателем своей мечты.

Если вы хотите раскрыть секреты вселенной, думайте об энергии, частоте и вибрации.

Меня не волнует, что они украли мою идею … Меня волнует, что у них нет своей собственной.

Современные ученые думают не ясно, а глубоко. Чтобы ясно мыслить, нужно быть в здравом уме, но можно думать глубоко и быть совершенно безумным.

Из всего, больше всего мне нравились книги.

Пусть будущее скажет правду и оцените каждого по его работе и достижениям. Настоящее принадлежит им; будущее, ради которого я действительно работал, принадлежит мне.

Наши достоинства и наши недостатки неразделимы, как сила и материя. Когда они расходятся, человека больше нет.

Я не думаю, что вы можете назвать много великих изобретений, которые были сделаны женатыми мужчинами.

У меня постоянно нарастает чувство, что я первым услышал приветствие одной планеты другой.

Если бы вашу ненависть можно было превратить в электричество, она бы осветила весь мир.

Мой мозг — только приемник, во Вселенной есть ядро, из которого мы черпаем знания, силы и вдохновение.

Каждый должен рассматривать свое тело как бесценный дар того, кого он любит больше всего, изумительное произведение искусства неописуемой красоты и тайны, недоступной человеческому пониманию, и настолько тонкое, что слово, дыхание, взгляд, нет, мысль может его повредить.

Все, что было великим в прошлом, высмеивалось, осуждалось, боролось, подавлялось — только для того, чтобы все более мощно и победоносно выходить из борьбы.

Жизнь есть и всегда будет уравнением, которое невозможно решить, но оно содержит некоторые известные факторы.

Мы жаждем новых ощущений, но вскоре становимся к ним равнодушными. Чудеса вчера стали обычным явлением сегодня

Изобретения — важнейший продукт творческого разума человека.Конечная цель — полное господство разума над материальным миром, подчинение человеческой природы человеческим нуждам.

Если бы вы только знали величие чисел 3, 6 и 9, то у вас был бы ключ ко Вселенной.

То, что один человек называет Богом, другой называет законами физики.

Индивидуальность эфемерна, расы и нации приходят и уходят, но человек остается.

Дело не в любви.Это любовь, которую вы дарите.

Но инстинкт выходит за рамки знания. У нас, несомненно, есть определенные более тонкие волокна, которые позволяют нам воспринимать истины, когда логическое умозаключение или любое другое произвольное усилие мозга бесполезно.

Факты в этой связи настолько поразительны, что кажется, будто Творец сам спроектировал эту планету электрически…

Большинство людей настолько поглощены созерцанием внешнего мира, что совершенно не замечают того, что происходит внутри них.

Конечно, одни планеты не обитаемы, а другие есть, и среди них должна существовать жизнь во всех условиях и на всех фазах развития.

Мир может прийти только как естественное следствие всеобщего просвещения и слияния рас, и мы все еще далеки от этого блаженного осознания.

Анализируя события своей прошлой жизни, я понимаю, насколько тонкими являются влияния, которые определяют наши судьбы.

vol.1 Когда впервые появились катушки и электромагниты? | Чудеса электромагнетизма | Журнал TDK Techno

Беспроводные карты IC используют электромагнитную индукцию для беспроводной связи

Во-первых, познакомьтесь с двумя персонажами-талисманами, которые будут сопровождать нас в нашем путешествии открытий на протяжении всей серии статей.Парень с довольно большой головой, увенчанной большим вопросительным знаком, — «Магмаг». Он любит задавать вопросы, всегда задаваясь вопросом, почему и почему. Его приятель — маленький мальчик, носящий антенну в форме катушки. Его называют «Кудрявый», он полон любопытства и быстро улавливает информацию. Как легко видеть, эти два символа представляют собой магнит и катушку. Они попадают в самые разные приключения. Давайте присоединимся к ним в путешествии по чудесам электромагнетизма.

Когда магнит быстро перемещается вперед и назад рядом с катушкой, в катушке начинает течь ток.Это явление называется электромагнитной индукцией и должно быть известно из экспериментов, которые часто проводятся на уроках естествознания в школе. Электромагнитная индукция — это самая основная и важная «характеристика», которую Magmag и Curly могут нам показать. Это принцип, который делает возможными и электродвигатель, и генератор.

Мобильные телефоны и смартфоны становятся все более умными и даже могут функционировать как электронные деньги, подобно беспроводным IC-картам в наши дни.В настоящее время электронные деньги по-прежнему разделены на несколько различных систем, но предпринимаются попытки создать международный стандарт, который позволит использовать их где угодно. Беспроводные карты IC используют электромагнитную индукцию для беспроводной связи. И карта, и устройство чтения / записи содержат катушки, которые взаимодействуют через магнитную связь. Магнитная энергия, посылаемая устройством чтения / записи, используется для управления микросхемой, встроенной в карту, что позволяет карте функционировать и выполнять операции чтения / записи без необходимости в батарее.Это возможно, потому что катушки не только могут создавать магнитное поле, они также могут собирать и сохранять его.

Изучение электромагнетизма — все началось с эксперимента Эрстеда

По мере того, как мы отправляемся в путь открытий, давайте посмотрим, откуда пришли Магмаг и Керли.Явление электромагнитной индукции было открыто Фарадеем в 1831 году, но знаменитый эксперимент Эрстеда, проведенный десятью годами ранее, в июле 1820 года, обычно считается фактическим началом изучения электромагнетизма. Когда Эрстед пропустил ток через проводник во время эксперимента с гальванической ячейкой, он заметил, что магнитная стрелка, которая оказалась рядом с проводником, слегка подергивалась. (По некоторым данным, это впервые заметил студент или помощник Эрстеда.)

Сообщение

Эрстеда о магнитном эффекте, вызванном током, оказало огромное влияние на научный мир и вызвало множество последующих экспериментов. Идея превратить проводник в катушку (а именно корни Керли), вероятно, возникла у экспериментаторов в разных местах независимо друг от друга, но в истории науки с ней обычно ассоциируется имя Поггендорфа.Он поместил магнитную иглу в катушку и также убедился, что чем больше витков у катушки, тем больше будет отклонение иглы.

Вскоре после этого Гей-Люссак, который в основном известен своими исследованиями газов, обнаружил, что ток в проводнике может превращать стальную иглу в магнит без прямого контакта. Вставив сердечник из стального железа в катушку и пропустив через катушку ток, сердечник превратился в постоянный магнит. Человек, который разработал метод намагничивания, который используется до сих пор, был Араго, экспериментальная установка которого известна как диск Араго или колесо Араго.

Следуя по стопам Керли, предок Магмага увидел свет в научном мире Европы 19 века. Конечно, природные магниты были известны еще в эпоху до нашей эры, а метод трения естественных магнитов о железо для создания искусственных магнитов использовался с древних времен. Но идея использования электричества в катушке возникла только в 19 веке, после того, как реальные эксперименты стали возможны благодаря открытию гальванической батареи и гальванической ячейки в 1800 году.

«Правило винта правой руки» упрощает понимание закона Ампера

После того, как Эрстед открыл магнитный эффект тока, изучение магнетизма также быстро продвинулось. Например, когда ток проходит через проводник, проложенный перпендикулярно куску плотной бумаги, железный порошок, рассыпанный по бумаге, будет аккуратно уложен в концентрический узор.
Это явление похоже на то, что происходит при рассыпании порошка железа вокруг магнита. Под влиянием открытий Эрстеда многие ученые проводили такие эксперименты, и было установлено, что ток не только может создавать магнитное поле, но и свойства этого магнитного поля такие же, как у естественного магнита.

Если мы рассмотрим проводник с текущим током как магнит, вполне вероятно, что два таких проводника должны вести себя аналогично двум магнитам, способным притягивать и отталкивать друг друга.Чтобы доказать, что это так, Ампер сконструировал подвижные катушки с прямоугольной формой проводника и провел серию экспериментов в строго контролируемых условиях. Он обнаружил, что когда ток течет в одном направлении в обоих проводниках, проводники притягиваются друг к другу, в то время как ток, текущий в противоположном направлении, вызывает отталкивание.

Как опытный математик, Ампер смог выразить магнитное поле, создаваемое током, в виде математической формулы. Это стало основой для новой дисциплины, которую Ампер назвал «электродинамикой».«Направление силовых линий магнитного поля относительно направления тока можно легко визуализировать, представив, как вбить правый винт в материал. Это правило правого винта представляет собой упрощенное представление закона Ампера, который определяет поведение в математических терминах.

Катушка, через которую протекает ток, ведет себя как стержневой магнит, но какой из концов катушки становится полюсом N, а какой полюс S зависит от направления намотки катушки и направления тока.Это может показаться знакомым, поскольку эта тема часто возникает на экзамене или в викторине по физике. Как показано на иллюстрации, есть различные способы запоминания задействованного принципа. Наиболее полезным может быть метод 3, поскольку он полностью соответствует основному принципу. Все, что вам нужно помнить, это тот факт, что силовые линии магнита выходят на полюсе N и возвращаются к полюсу S. ток течет.

Гений преобразований Эрвина Хана — ISMRM

[Блох и Перселл]. И я сказал Бартлетту: «Могу я это сделать?» И он сказал: «Давай». Заведующий отделением узнал об этом и отправил меня в Гарвард для изучения аппарата Перселла, Паунда и Блумбергена. Я был там на неделю, и они очень хорошо ко мне отнеслись. И я это настроил.Сначала я использовал коммерческое радио, оно было очень грубым и имело узкую полосу пропускания. Затем я начал использовать известное мне радарное оборудование, чтобы получить более широкую полосу пропускания и улучшить разрешение. И я посмотрел на уравнения Блоха и увидел, что могу пульсировать h2 или магнитное поле H0, и я не знал, почему они хотели пульсировать магнитное поле H0. Принцип был там, поэтому я включил h2.

DF: Вы во время войны были инструктором по радарам?

EH: В радарах используется диапазон X [8–12 ГГц], и они бьют две микроволновые частоты вместе, чтобы получить промежуточную частоту 30 МГц, как в радио, только она широкополосная, в отличие от радио, и может возбуждать большее количество ядер.У нас был опыт в этом, поэтому мы его настроили. Затем мы использовали мультивибратор для создания прямоугольных волн и синхронизации.

Молодой Эрвин Хан сидит на скале Ламберт Доум в парке Йосемити, из альбома для вырезок Эрвина Хана. Предоставлено Национальной лабораторией Лоуренса Беркли.

DF: Что побудило вас использовать счетчик импульсов мультивибратора?

EH: Это так называемый счетчик Хиггинботэма. Он прибыл из Лос-Аламоса, и, возможно, они использовали его для бомбовых систем.Некоторые подробности исследования атомной бомбы стали известны довольно рано после войны. Я думаю, что информация была неофициально доступна через сплетни, а некоторые были опубликованы вскоре после окончания войны в небольшом журнале, небольшом буклете, который был очень ценным. И мне помогло много людей с точки зрения информации, и вместе с хорошим техником мы настроили инструмент (рис. 2, 3). Я вставил его, потому что увидел, что это может значительно упростить задачу. Это было после моей диссертации, когда я перестраивал свой аппарат.Когда я это делал, я был пост-доктором. Я начал это до того, как получил степень, в глубине души я думал, что это можно сделать, но я должен был закончить свою тему, которая была на провале Раби.

DF: Мультивибратор интересен тем, что удобен для синхронизации последовательности импульсов.

EH: Ну, я хотел измерить времена релаксации и то, как они меняются со временем во время [химической] реакции. Для этого я хотел измерить интервалы кривых затухания. Я хотел измерить абсциссу роста или распада T1 или T2, чтобы увидеть не все, а отдельные части.Итак, после моей диссертации я остался и развил способность применять ВЧ-импульсы, а именно оставлять промежуток между импульсами, в то время как Блох все время оставлял ВЧ включенным. Все сделали. Однако с системой мультивибратора я мог провести эксперимент, включив его и определив, где он будет пересекать синусоидальную волну, и узнать, какое расстояние было во времени, и, следовательно, я мог создать суперпозицию сигналов на наземной камере [мгновенная камера , предшественник поляроида, использовавшийся для отображения выходных данных осциллографов], многократно повторяв эксперимент (рис.4).

DF: Но каковы были ваши намерения для этого?

EH: Ну, в то время я менял время между импульсами, чтобы получить очень точное измерение абсциссы. Я хотел измерить химические реакции, глядя на T1 и T2 реагентов по мере протекания реакции. В бакалавриате я изучал химию. Это то, что меня интересовало, и я знал о уравнениях скорости, а также о настраиваемых схемах, как делал настраиваемые схемы на флоте.Я объединил все эти вещи.

DF: Мне интересен ваш прибор по сравнению с прибором лаборатории Перселла.

EH: У них не было РЧ-импульсов, никто другой не пульсировал, не то, как пульсировал я. Нет, ну, у радара есть импульсы, самое близкое, а импульсы использовались на подводных лодках, на линкорах и тому подобное. Но для этого было другое приложение. Радар был моим делом, потому что я учил его во время войны. Но это мог сделать кто угодно.

Феликс Блох обменивается рукопожатием с Эрвином Ханом.Любезно предоставлено Национальной лабораторией Лоуренса Беркли.

DF: Я знаю, что Торри делал аналогичную работу, но имел ли он возможность изменить время?

EH: Нет, ну Торри включил ступенчатую функцию магнитного поля и настроился на резонанс. А потом, как только он настроился, у него разрушение. Он мерял флопы Раби, как и я, неосознанно. Он включал H0 на определенный интервал, а затем выключал поле H0 через определенные интервалы.

DF: Он не использовал два импульса?

EH: Нет, он менял приложение поля H0 на резонанс.Другими словами, он будет прецессировать до тех пор, пока поле будет включено, но как только он отключит поле, у него ничего не будет выходить из резонанса. Таким образом, он не мог получить эхо или FID вне резонанса. Все, что он сделал, это включил и выключил поле постоянного тока.

DF: Вы знали о его работе?

EH: Нет, я ничего об этом не знал. В своей докторской диссертации я говорил о нутации, называемых колебаниями флопа Раби, но Торри проделал тот же эксперимент, он опередил меня, опубликовав его первым.Хотя моя диссертация была провальной для Раби, Чарли Слихтер неверно ее истолковал. Он все время говорил людям, что я обнаружил эхо, будучи аспирантом, но впоследствии я обнаружил эхо. В своей статье 1949 года я говорил только о FID и сказал, что в следующий раз расскажу об эхо.

DF: Ваша статья 1949 года была первым описанием импульсной последовательности?

EH: Верно.

DF: Коллега попросил меня спросить, что вас больше всего вдохновляет в работе?

EH: Когда я обнаружил эхо.

DF: В какой момент вы почувствовали, что действительно что-то получили?

EH: Когда я обнаружил, что так много переменных зависят от эха и подвержены воздействию. Я видел биения, я видел не только экспоненциальный распад, но и другие эффекты, диффузию, химический сдвиг, кросс-связь, J-связь. Я сразу получил парочку таких эффектов. Я был в восторге.

DF: Все это было за день, за ночь или за неделю?

EH: В неделю. Мне случилось сузить РЧ-импульс, и я случайно получил эту штуку и сказал: «Эй, что происходит?» Что там справа, а я сказал, что с аппаратом что-то не так! Я пнул его, и он ушел.Я еще сузил пульс, эхо стало больше! Тогда я понял, что у меня что-то есть. Первое, что я увидел, было эхо, а потом впервые ПИД. FID не появился первым, сначала появилось эхо. Затем я снова применил импульс в известное время (рис. 5, вверху). В то же время позже я увидел спиновое эхо, пересекающее нулевую линию при равном количестве циклов поля смещения Δω (3 Гаусса на 60 циклах). Спиновое эхо возникло точно в той же точке, где поле является магнитным.Тогда с обеих сторон это похоже на взмах Блоха — снизу вверх и вверх вниз.

Я понял, что FID был произведен, но Δω выводил его из резонанса. Я отключил широкое поле смещения, и это было красиво (Рис.4). Мне это было не нужно. Я просто поддерживал постоянное поле стабильным, лучше регулируя ток H0. Поле смещения было отключено после обнаружения спинового эха (рис. 5 внизу). Мне это не понадобилось, если H0 был достаточно стабильным. Я также понял, что радиочастотным импульсам требуется больше мощности. Пришлось отрегулировать как ток основного поля, так и настроить h2.На самом деле я делал радикальные вариации как минимум по четырем параметрам. Я все максимизировал. Я был пионером в использовании развертки для прохождения через резонанс, но я нашел это, переместив Δω в точку перехода через нуль, когда поле смещения равно нулю, и я мог отключить поле смещения, поскольку H0 находился в резонансе.

Рисунок 1. Первая импульсная последовательность. Для измерения T1 мультивибратор постепенно изменял время между первым импульсом h2 и вторым импульсом h2, показанным с разными временными задержками (Hahn, Phys.Rev.76, 145 (1949)). Адаптация адиабатического быстрого перехода Блоха, предоставленная Эрвином Л. Ханом.

Рис. 2. Аппарат, на котором было обнаружено спиновое эхо. Слева в центре: генератор импульсов мультивибратора Хиггинботама и таймер. Внизу в центре: наземная камера.

Рис. 3. Магнит, который Хан «вытащил» из циклотрона и использовал для своего устройства магнитного резонанса.

DF: Как все прошло после того, как вы впервые увидели эхо?

EH: Собственно на неделю пропало эхо.Все мои параметры были отключены. Был у меня один день. Я подумал, возможно, мультивибратор дает сбой. Глюк. А потом он вернулся, и я перестал возиться и начал варьировать параметры — изменить B, затем изменить параметр A и т. Д., И я обнаружил, что могу начать оптимизировать этот забавный сигнал. Я отключил осциллирующее поле смещения, когда настраивал систему на резонансную частоту Лармора. Это помогло стабилизировать ситуацию. Это был сильноточный магнит Varian, и его трудно было контролировать с помощью слабого тока. Я вздохнул с облегчением, потому что был на грани отказа и пропустил бы все открытие, и его было бы легко упустить.Сначала я подумал, что это может быть волна-убийца, но я обратился к уравнениям Блоха и обнаружил значение того, что изменение амплитуды H0 или h2 математически делает то же самое. Однажды я сделал нарциссическое замечание, я сказал: «Почему эти парни не сделали это первыми, они должны быть экспертами». Я просто варьировал столько параметров, сколько мог, боролся с нестабильностью и некомпетентностью схемотехники и вел тщательный учет, чтобы пройти через джунгли слепоты.

DF: Вы ходили вокруг и говорили об этом с людьми?

EH: Да.Арнольд Нордзик был профессором в Иллинойсе и входил в мой диссертационный комитет. Он был физиком-теоретиком, и магнитный резонанс только что пришел, поэтому я показал ему работу. Два дня спустя, когда он работал на токарном станке, он посмотрел на него, сказал, что это интересно, и вернулся к своему токарному станку. Он не был заинтересован. Он строил аналоговый компьютер. Он был так занят своим усилителем.

DF: Должно быть, первые дни в МРТ были захватывающими?

EH: Все признание получил Лаутербур.Но замыкал тыл Мэнсфилд. Лаутербур придерживался обратной проекции, и я помню, как он читал лекцию в Вашингтоне со сцены, поворачиваясь и глядя на меня: «И Хан, тебе не нужно использовать импульсы». Затем появился Мэнсфилд с эхопланарной визуализацией с фазовым и частотным кодированием. На самом деле, я должен сказать, что слышал, что Мэнсфилд выдвигал меня на [Нобелевскую] премию несколько раз, но не Лаутербур.

Эрвин Хан с детьми из альбома для вырезок Эрвина Хана. Предоставлено Национальной лабораторией Лаверенса Беркли.

DF: Как насчет градиентного эха?

EH: Я описал это, и Боб Паунд предложил мне опубликовать. Люди завладели им и расширили его. Во всяком случае, вот как все прошло.

DF: (ссылаясь на Hahn, J. Geophysical Res. 65, 776 (1960)). Интересно, как вы полностью описали изменение направления тока в градиентной катушке, и сигнал будет максимальным, когда длительность двух градиентных импульсов мы одинаковы.

EH: Верно, это снова гонка вперед и назад.Он перефокусирован в том смысле, что продолжает двигаться в том же направлении, но вы меняете фазу, и в целом это одно и то же. Просто потому, что вы что-то крутите, это новое изобретение? Я думаю, одно порождает другое; это в том же роде. Я не обратил на это особого внимания, поскольку понял, что это очевидно. Это очевидно! Я назвал это методом Блоха, потому что он пронесся мимо.

Теперь разница между Перселлом и Блохом состоит в том, что Перселл смотрел на поглощение, они смотрели на метр и они смотрели на добротность катушки.Блох динамично смотрел на сигнал. Перселл использовал стандартный оптический подход к изучению поглощения фотонов, но метод Блоха оказался эквивалентным. Это действительно была большая битва. Вначале два лагеря сказали — что мы здесь делаем? Вы делаете что-то другое. В конце концов они пришли к соглашению, что делают то же самое.

DF: Как другая работа повлияла на ваше мышление?

EH: Лави почувствовал резонанс, как я помню, однажды в неформальной беседе сказал Рамси, его аспирант.Блумберген отметил, что Джулиан Швингер (получивший Нобелевскую премию вместе с Фейнманом) разработал теорию квантовой механики, которая объяснила, что делает ступенчатая функция, и проверила динамические уравнения Блоха. Это было уравнение Швингера, которое я вспомнил, когда впервые использовал импульсы. Я получил важный намек на его уравнение из диссертации Блумбергена, это было для меня большим стимулом. Пожалуйста, процитируйте меня по этому поводу. Позже Блумберген получил Нобелевскую премию, правда, вместо этого за лазер, но я признавал его несколько раз.

Рис. 4. Спин-эхо и сигналы ПИД. Второй РЧ-импульс не был коррелирован по фазе с первым РЧ-импульсом, вызывающим биения во втором ПИД (видны как 4 изогнутые следы разной высоты при повторных экспозициях, наложенных на камеру Land). Спиновое эхо (крайнее справа) не изменилось. Предоставлено Эрвином Ханом.

Рис. 5. Вверху: последовательность импульсов, используемая для обнаружения спинового эха. Внизу: оптимизированная последовательность импульсов. Настройка на ларморовский резонанс позволила отключить поле качающегося смещения.Чем выше мощность импульса h2, тем сильнее спиновое эхо и сигналы ПИД. Предоставлено Эрвином Ханом.

DF: Вы объединили свои знания об импульсах в радаре с магнитным резонансом, и вы делали это до спектроскопии и до МРТ. МРТ по своей сути является применением импульсных последовательностей, и она не может существовать без эха. Это из-за ваших изобретений, а не из-за спектроскопии.

EH: Спектроскописты потратили много времени на популяризацию того, что они сделали, и публикацию об этом на протяжении многих лет, а я этого не делал.Это не привлекло ко мне внимания. Это поставило их в центр внимания. Вот что случилось.

DF: Но это не имеет значения, потому что ваш вклад в МРТ — это введение эхо-сигналов и импульсных последовательностей. Историю нельзя изменить, я просто хочу напомнить и рассказать ученым МРТ о вашей работе.

EH: Ну, прекрасно, прекрасно, но уже поздно.

DF: Еще не поздно узнать, откуда пришли фундаментальные инновации.

EH: Ну ладно.

DF : С каждым годом МРТ становится все более важной для медицины и науки, поэтому важно знать, откуда взялась трансформационная работа по созданию всей области МРТ. Многим людям кажется большой несправедливостью то, что Эрвин Хан не получил или, по крайней мере, не разделил Нобелевскую премию за многочисленные открытия в области магнитного резонанса. Питер Мэнсфилд написал в эпилоге своей автобиографии 2013 года: «Я могу категорически сказать, что без вклада Эрвина Хана в принципы спин-эхо, сегодня не было бы МРТ … его вклад был и остается краеугольным камнем всей концепции и реализации МРТ. поскольку он используется, не только в сверхвысокоскоростной визуализации того типа, с которым я был лично связан, но также и во многих общих аспектах МРТ в том виде, в каком они развивались и существуют в настоящее время.”

В прошлом году Ричард Эрнст написал мне по электронной почте: «Для меня очевидно, что медаль ISMRM для Эрвина — слишком маленькая награда для него. Несомненно, он заслуживает Нобелевской премии !! И я пробовал это более 10 раз безуспешно. Может быть, в этом или в следующем году! »

Дэвид Файнберг работает в области импульсных последовательностей МРТ для быстрой визуализации, измерения скорости и диффузии. Он руководил этапом оптимизации в Human Connectome Project, создавая усовершенствованные аппаратные средства импульсной последовательности и градиента для диффузии и фМРТ.Несколько изобретенных им импульсных последовательностей сейчас широко используются; визуализация внутреннего объема (увеличенная), частичная визуализация Фурье, двукратная перефокусировка SE-диффузии, градиентное и спиновое эхо (GRASE) и варианты EPI, включая обратный EPI, мультиплексированный EPI и различные методы одновременной работы с несколькими срезами. В начале своей карьеры он опубликовал самые ранние МРТ-изображения скорости кровотока в сосудистой сети человека, а также скорости спинномозговой жидкости и движения мозга. Он был первым председателем исследовательской группы ISMRM по количественному потоку и движению, которая стандартизировала построение скоростных фазовых изображений.Он является первым изобретателем ASL 3D GRASE, который становится популярным для клинических приложений. Его текущее исследование в качестве главного исследователя проекта BRAIN Initiative заключается в разработке МРТ-сканера с очень высоким разрешением для нейробиологии человека. Он является членом ISMRM, президентом Advanced MRI Technologies и профессором U.C. Беркли.

Никола Тесла: Искра гения (биографии Лернера): 9780822549208: Доммермут-Коста, Кэрол: Книги

Из журнала школьной библиотеки

Класс 5–9? Многие читатели, возможно, слышали о катушке Тесла, но немногие понимают, что это такое, или много знают о ее изобретателе.Эта книга частично заполняет этот пробел, поскольку в ней рассказывается история жизни этого человека, но в ней почти не делается попыток объяснить множество изобретений, которые лежат в основе использования переменного тока и беспроводной передачи. Он был сложным персонажем — гением, шоуменом, невротиком, отшельником и всегда больше интересовался подарить миру дешевую энергию, чем собирать деньги на свои патенты — что может объяснить, почему мы обычно приписываем изобретение радио Маркони, а не Тесле. Его внутренняя сложность приводит к некоторой путанице в тексте, но результат намного предпочтительнее скудости информации в других местах.Повсюду появляются черно-белые фотографии хорошего качества.? Маргарет Чатем, ранее работавшая в Библиотеке Смиттауна, Нью-Йорк,
Copyright 1995 Reed Business Information, Inc.

Из списка книг

Gr. 5-9. Автор прослеживает жизнь и карьеру эксцентричного, но блестящего изобретателя и пионера в области электричества, начиная с его рождения в Хорватии и заканчивая его техническим образованием в Европе и его последующими успехами и неудачами в Америке. Менее знакомое имя в этой стране, чем его коллега-изобретатель и соперник, Томас Эдисон, Тесла открыл и усовершенствовал принцип переменного тока (AC) в отличие от постоянного тока Эдисона (DC).Автор приписывает изобретение радио Тесле, а не Маркони, и обсуждает новаторскую работу Теслы в области робототехники. Иногда текст бывает бессвязным, а большая часть материала носит анекдотический характер. Тот факт, что автор является членом Мемориального общества Теслы и явным «фанатом», становится очевидным, но это разумный выбор для библиотек, ищущих более широкий спектр биографий для младших читателей, особенно в области науки. , а также для разработки коллекций, предлагающих мультиэтнический взгляд на человеческие достижения.Есть много черно-белых фотографий, несколько технических чертежей с основными пояснениями того, как работали различные изобретения, а также краткая библиография книг и статей. Жанна Тринер

Что такое катушка Тесла? Как работает катушка Тесла?

Термин «катушка Тесла» по своей сути содержит в себе гениальный элемент. Это чудо техники гордится тем, что названо в честь одного из самых плодовитых и загадочных ученых в истории — Николы Теслы. Никола Тесла считается пионером использования переменного тока (А.С.) и имеет за плечами список других изобретений, которые действительно изменили мир. Однако была одна идея, которой Тесла была просто одержима — бесплатная доставка и передача энергии по беспроводной сети. Звучит безумно, правда? Тем не менее, именно это Тесла намеревался сделать со своей катушкой Тесла.

(Фото: Дж. Герхард Даниэль Громанн / Wikimedia Commons)

Работа катушки Тесла

Короче говоря, катушка Тесла — это радиочастотный осциллятор, который приводит в действие резонансный трансформатор с двойной настройкой для получения высоких частот. напряжения с малыми токами.Теперь, чтобы лучше понять, что такое радиочастотный генератор, давайте сделаем еще один шаг назад и сначала разберемся с электронным генератором. Электронный осциллятор — это, прежде всего, электронная схема, которая генерирует электрический сигнал, который часто является синусоидальной или прямоугольной волной. Генераторы преобразуют постоянный ток из источника питания в сигнал переменного тока. Электронный генератор, который генерирует сигналы в радиочастотном диапазоне (от 100 кГц до 100 ГГц), называется радиочастотным генератором.

(Фото предоставлено Omegatron / Wikimedia Commons)

Резонансный трансформатор работает по концепции резонансной индуктивной связи, когда вторичная обмотка трансформатора слабо связана, поэтому она резонирует. Особенность резонансного трансформатора заключается в том, что одна или обе цепи, присутствующие в трансформаторе, состоят из конденсатора, подключенного параллельно ему. Эта связь цепи трансформатора и конденсатора превращает ее в цепь настройки. Схема настройки или LC-схема используется либо для генерации сигналов на определенной частоте, либо для выделения сигнала на определенной частоте из более сложного сигнала, который также известен как полосовой фильтр.

Сравниваете ли вы первую запатентованную модель или более современные, во всех них есть одно общее — искровой разрядник. Функциональность искрового промежутка заключается в возбуждении колебательного электрического сигнала из резонансного контура. Уникальная конструкция катушки обеспечивает низкие резистивные потери энергии при высоких напряжениях, которые производит катушка Тесла.

Теперь, когда мы понимаем различные компоненты такой катушки, мы можем полностью погрузиться в работу катушки Тесла.Во-первых, резонансный трансформатор повышает напряжение до очень высокого уровня, до точки, где высокое напряжение начинает прыгать через искровой промежуток. Типичное напряжение составляет от 5 до 30 киловольт. Конденсатор в цепи образует настроенную цепь с первичной обмоткой L1 аппарата. Искровой разрядник играет роль переключателя в первичной цепи. Катушка Тесла (L1, L2) вместе с искровым разрядником генерирует высокое выходное напряжение при соединении вместе.

Математические нюансы катушки Тесла

Есть три важных математических нюанса или основы, на которых построена работа катушки Тесла.Двумя основными характеристиками являются частота колебаний и выходное напряжение . Во-первых, давайте посмотрим на частоту колебаний. Для получения максимально возможного напряжения от катушки Тесла необходимо убедиться, что первичная и вторичная цепи резонансного трансформатора настроены так, чтобы резонировать друг с другом. Резонансные частоты первичного и вторичного контуров определяются значениями f1 и f2 . Обычно частота вторичного контура ( f 2) не регулируется.Однако первичный можно отрегулировать с помощью крана. Условия резонанса приведены ниже:

В отличие от обычных трансформаторов, выходное напряжение резонансного трансформатора не прямо пропорционально коэффициенту числа витков, как в случае обычного трансформатора. Его можно рассчитать через сохранение энергии. Когда цикл начинается, и искра запускает всю энергию из первичной цепи, W1 накапливается в конденсаторе C1 .Если V1 — это напряжение, при котором происходит пробой искрового промежутка, которое обычно близко к пиковому выходному напряжению питающего трансформатора T , эта энергия составляет:

Статьи по теме

Статьи по теме

Когда уровень энергии превышает 85% мощности, он переходит во вторичный контур. На пиковом уровне энергии системы напряжение на вторичной стороне составляет В2 , запасенная энергия составляет Вт2 , а конденсатор во вторичной цепи — C2 .Если предположить, что потерь энергии не происходит, W1 и W2 будут равны. Это показывает, что потери энергии при беспроводной передаче теоретически можно было бы свести к минимуму.

Беспроводное электричество здесь (серьезно)

Я стою рядом с американским гением хорватского происхождения в полупустом офисе в Уотертауне, штат Массачусетс, и меня вот-вот зажжут до хрустящей корочки. Или я вот-вот стану свидетелем величайшего прогресса в области электротехники за сто лет.Возможно оба.

В любом случае, все, о чем я могу думать, это о моем электрике Билли Салливане. У Салливана 11 татуировок и голос, маринованный в Джеке Дэниелсе. Во время моего недавнего ремонта дома он зарычал на меня, когда я подошел слишком близко к его открытой электрической панели: «Я — Человек сока!» он крикнул. «Держись подальше от моего сока!»

Он был прав. Только боги возятся с электронами. Только дурак выстрелит в них в воздух. И все же я нахожусь в конференц-зале с ученым, который намеренно дает 120 вольт вылететь из стены.

«Не волнуйтесь», — говорит доцент Массачусетского технологического института и обладательница гениальной стипендии Макартура в 2008 году Марин Солячич (произносится как SOLE-ya-cheech ), разработавшая коробку, которую он собирается включить. «Вы будете в порядке.»

Мы оба переводим взгляд на отключенный от сети телевизор Toshiba, стоящий в пяти футах от него на складном столе. Он, должно быть, шутит: к нему не подключен шнур питания. Это выключено. Темный. Тихий. «Ты готов?» он спрашивает.

Если Солячич прав — если его электроны на свободном расстоянии могут включить этот непривязанный телевизор из другого конца комнаты, — он совершит физический подвиг, настолько тонкий и настолько глубокий, что может изменить мир.Это также могло сделать его миллиардером. Я задерживаю дыхание и прикрываю промежность. Солячич щелкает выключателем.

Солячич — не первый человек, , который попытался запитать удаленные электронные устройства, посылая электроны по воздуху. Он даже не первый человек с Балкан, который попробовал. Большинство согласны с тем, что сербский изобретатель Никола Тесла, который стал родоначальником многих изобретений, которые определяют современную электронную эру, был первым, кто выпустил электроны из-под поводка в 1890 году.

Тесла основал свою идею беспроводного электричества на концепции, известной как Электромагнитная индукция, открытая Майклом Фарадеем в 1831 году, утверждает, что электрический ток, протекающий по одному проводу, может вызвать протекание тока в другом проводе, расположенном поблизости.Чтобы проиллюстрировать этот принцип, Тесла построил две огромные башни «Мировой державы», которые будут транслировать ток в американский воздух, который будет удаленно приниматься электрическими устройствами по всему миру.

Мало кто верил, что это может сработать. И, честно говоря, это не так. Когда Тесла впервые включил свою башню в Колорадо-Спрингс высотой 200 футов и напряжением в 1 000 000 вольт, из нее вырвались разряды электричества длиной 130 футов, искры подскочили до кончиков пальцев ног прохожих, а трава вокруг лаборатории засветилась синим светом.Это было слишком, слишком рано.

Но пристегните резиновые сапоги; Мечта Теслы сбылась. После более чем 100 лет разбитых надежд несколько компаний выходят на рынок с технологиями, которые могут безопасно передавать энергию по воздуху — прорыв, который предвещает прямую и переносную развязку нашего электронного века. В конце концов, до этого момента фраза «мобильная электроника» была ложью: насколько портативен ваш ноутбук, если он должен питаться каждые четыре часа, как эмбрион, через шнур? Насколько мобильным станет ваш телефон, если он отключается после долгого отключения от розетки? И насколько гибким будет ваш бизнес, если ваше производственное пространство не может сместиться из-за того, что вы не можете перемещать потолочные светильники?

Мир вот-вот излечится от расстройства привязанности.

БЕСПРОВОДНАЯ СИСТЕМА ПИТАНИЯ: ПРАЙМЕР

TECH 1: Индуктивная муфта
Доступность: Апрель

>> ПЕРВАЯ БЕСПРОВОДНАЯ СИСТЕМА ПИТАНИЯ представляет собой индуктивное устройство, очень похожее на то, что Тесла видел в своем мечты, но намного меньше. Он выглядит как коврик для мыши и может передавать энергию по воздуху на расстояние до нескольких дюймов. Катушка с питанием внутри этой площадки создает магнитное поле, которое, как предсказывал Фарадей, заставляет ток течь через небольшую вторичную катушку, встроенную в любое портативное устройство, такое как фонарик, телефон или BlackBerry.Электрический ток, который затем течет во вторичной катушке, заряжает бортовую аккумуляторную батарею устройства. (Этот iPhone в вашем кармане еще не был оснащен этой крошечной катушкой, но, как мы увидим, ряд компаний собирается представить продукты, которые есть.)

Практическая польза от этого подхода огромна. Вы можете поставить любое количество устройств на зарядную площадку, и они будут заряжаться без проводов. Больше нет путаницы из кабелей питания или беспорядка зарядных станций. Более того, поскольку вы невидимы для магнитных полей, создаваемых системой, электричество не будет течь в вас, если вы будете отклоняться между устройством и планшетом.Также отсутствуют открытые «горячие» металлические соединения. И колодки умны: их встроенные катушки управляются интегральными схемами, которые знают, разрешено ли устройству, сидящему на них, получать питание, или оно вообще нуждается в питании. Таким образом, вы не будете заряжать ключи от машины. Или перезарядите фонарик.

На данный момент доминирующим игроком в этой технологии является компания Fulton Innovation из Мичигана, которая представила свой первый набор потребительских товаров с беспроводной зарядкой на выставке Consumer Electronics Show в начале этого года.В апреле новая система eCoupled на базе контактных площадок Fulton будет доступна для полиции, пожарно-спасательных служб и подрядных организаций — первоначальный рынок составляет около 700 000 автомобилей в год. Система интегрируется в консоль грузовика, разработанную и произведенную Leggett & Platt, гигантом коммерческих стеллажей с оборотом 4,3 миллиарда долларов; он позволяет заряжать что угодно, от совместимого перезаряжаемого фонарика до КПК. Инструменты и другие устройства, которые сейчас разрабатываются в таких компаниях, как Bosch, Energizer и других, будут выглядеть так же, как их обычные предки.К концу этого года такие компании, как Philips Electronics, Olympus и Logitech, создадут стандарт для продуктов, от фонарей и дрелей до мобильных телефонов и пультов дистанционного управления для телевизора.

TECH 2: Радиочастотный сбор
Доступность: Апрель

>> ИНДУКЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ — это только начало. Некоторые из наиболее впечатляющих примеров беспроводного электричества основаны на так называемой радиочастоте или РЧ. Хотя они менее эффективны, они работают на расстояниях до 85 футов.В этих системах электричество преобразуется в радиоволны, которые передаются по комнате, затем принимаются так называемыми сборщиками энергии и преобразуются обратно в постоянный ток низкого напряжения. Представьте детекторы дыма или часы, батарейки в которых не нужно менять. Звучит банально? Подумайте: в ноябре прошлого года, чтобы сэкономить на затратах на рабочую силу, General Motors отменила регулярную замену батарей в настенных часах 562 в своем штаб-квартире Милфордского испытательного полигона. Эта технология уже используется Министерством обороны.В этом году он будет доступен потребителям в виде нескольких небольших приборов и беспроводных датчиков; по дороге они появятся в беспроводных ящиках, в которые вы сможете бросить любую электронику для подзарядки.

TECH 3: Магнитно-связанный резонанс
Доступность: 12-18 месяцев

>> ИЗОБРЕТЕННЫЙ СОЛЯСИКОМ Массачусетского технологического института (который окрестил его WiTricity), этот метод может обеспечить питание всей комнаты, если комната заполнена с включенными устройствами.Хотя WiTricity использует две катушки — одну с питанием, а другую — нет, как и в системе eCoupled, — она ​​радикально отличается следующим образом: катушки Солячича не должны располагаться близко друг к другу для передачи энергии. Вместо этого они зависят от так называемого магнитного резонанса. Подобно акустическому резонансу, который позволяет оперной певице разбивать стекло по комнате, вибрируя его с правильной частотой звуковых волн ее голоса, магнитный резонанс может вызвать энергетический отклик в чем-то далеком. В этом случае ответом является поток электричества из приемной катушки в устройство, к которому она подключена.Единственное предостережение заключается в том, что принимающая катушка должна быть правильно «настроена», чтобы соответствовать активной катушке, таким образом, когда перещипывание струны D на любом настроенном пианино приведет к вибрации всех струн D, но оставит все остальные ноты неподвижными и беззвучными. (Это объясняет, почему Солячич считает механизмы, которые создают эти частоты, и форму катушек совершенно секретной.)

Важно то, что WiTricity не зависит от прямой видимости. Катушка с питанием в вашем подвале может обеспечить беспроводное питание остальной части дома.С котом все будет хорошо? «Биологические организмы невидимы и не подвержены влиянию магнитного поля», — говорит Солячич. Пока я обдумываю это заявление, он говорит мне, что компания пока не раскроет имена своих партнеров, потому что эти партнерские отношения не были официально оформлены, но они включают в себя крупные бренды бытовой электроники и некоторых заказчиков оборонной промышленности США.

По традиции с тех пор, как Никола Тесла и Томас Эдисон сердито разошлись в 1885 году, огромный потребительский спрос на беспроводное электричество порождает острую конкуренцию.В ноябре прошлого года консорциум производителей объединился вокруг системы Fulton eCoupled. Но Fulton и WiTricity — не единственные компании, борющиеся за вывод на рынок беспроводной электроэнергии. WiPower из Альтамонте-Спрингс, Флорида, также создала индукционную систему и заявляет, что тоже близка к объявлению о партнерстве. А Powercast, RF-система из Питтсбурга, продает беспроводные рождественские украшения и тестирует промышленные датчики для выпуска этим летом.

Так же, как Тесла высмеивал своих сомневающихся, называя их «не более чем микробами ужасной болезни», в этой все более ожесточенной битве неизбежны некоторые обзывания.WiPower, например, настаивает на том, что технологический подход eCoupled имеет несколько проблем. «Их система очень чувствительна к регулировке, и я слышал, что есть проблема с нагревом», — говорит генеральный директор Райан Ценг. «Наша система более элегантна, намного дешевле и ее проще интегрировать производителям». Между тем Powercast называет Дэйва Баармана, директора по передовым технологиям Fulton Innovation, «безответственным» за то, что он задается вопросом вслух, могут ли решения с РЧ-питанием быть опасными для кардиостимуляторов и инвалидных кресел с электроприводом.«Это чушь конкуренции», — говорит Стив Дэй, вице-президент Powercast по маркетингу и стратегическому планированию. «Баарман говорил это в течение нескольких лет, потому что то, что мы делаем, в конечном итоге заменит то, что делает он».

Но когда я стою, прикрываясь, в этом безликом пригородном конференц-зале, такие препирательства переходят в фоновый шум. Потому что с яркими вспышками молний Tesla и голубой травой в моей голове возникает большой вопрос: сможет ли Солячич, сотрудник Фонда Макартура, включить телевизор Toshiba через комнату? Или я буду купаться в магнитном поле, настолько сильном, что все мои молекулы выровнены так, чтобы смотреть на истинный север?

После того, как он щелкает выключателем, маленький телевизор в пяти футах от него оживает.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.