Какими опытами можно проиллюстрировать закон электромагнитной индукции: бесконтактная манипуляция жидким металлом / Хабр — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

бесконтактная манипуляция жидким металлом / Хабр

Дабы что-то создать, нужно с чего-то начать. Современные технологии прошли долгий путь эволюции, как и любой биологический вид. Тысячи лет тому назад человек создал первое колесо, а сейчас по дорогам оживленных мегаполисов снуют автомобили, которые тяжело себе представить без этих самых колес. Отличие эволюции от технологического процесса заключается в наличии дикой идеи. Эволюция никогда не будет создавать то, в чем биологический вид не нуждается для своего выживания. Но вот наука порой отходит от этой тактики, создавая нечто совершенно ненужное, но от того не менее удивительное. Вдохновением для подобного рода творений, как показывает практика, часто становятся произведения научной фантастики как в литературном, так и в кинематографическом виде. Сегодня мы рассмотрим исследование, в котором ученые, вдохновленные кинолентой «Терминатор 2», решили разработать метод бесконтактного контроля жидкого металла. Удалось ли им воплотить в жизнь кошмар Сары Коннор, как работает данная методика, и где она может найти свое применение? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых. Поехали.

Основа исследования

В рамках бытового использования бесконтактные технологии являются не более чем удобством, а то и банальным баловством. В настольной лампе, включить которую можно взмахом руки вместо нажатия кнопки, нет особой необходимости. Однако сама идея такой футуристики на своем рабочем столе поднимает настроение.

Если же говорить про лаборатории и производственные комплексы, то бесконтактные методы манипулирования какими-либо объектами крайне важны, так как минимизируют вероятность этот объект повредить при классическом контакте. Вариантов воздействовать на объект без прямого контакта много: магнитный, акустический, оптический и т.д. Но, как говорят авторы исследования, до настоящего времени всегда были сложности с бесконтактным манипулированием свободно текущими жидкими потоками. Если точнее, то реализация четко контролируемых изменений направления или формы жидкости, особенно без нарушения формы поперечного сечения потока, является очень сложной задачей.

Мы бы не увидели множество изобретений, изменивших нашу жизнь, если бы «сложно» кого-то останавливало. А потому в данном труде ученые изучили бесконтактное манипулирование свободно текущими потоками жидких металлов (ЖМ или LM от liquid metal).

Особое внимание в последние годы привлекли жидкие металлы на основе галистана, сплава галлия (Ga), индия (In) и олова (Sn), так как проводники из этого материала обладают рядом привлекательных свойств: мягкость, растяжимость, низкая температура плавления, сохранение текучести и металлических свойств при комнатной температуре, низкая токсичность и т.д.

Изображение №1

Ученые отмечают, что LM сплавы на самом деле плохо подходят для формирования стабильных потоков жидкости из-за их огромного поверхностного натяжения и водоподобной вязкости, которые способствуют образованию капель (1A). Однако электрохимическое окисление поверхности LM в растворе основания* снижает эффективное натяжение LM до крайне низких значений.

Основание* — химическое соединение, способное образовывать ковалентную связь с протоном или с вакантной орбиталью другого химического соединения.

Такое электрохимическое манипулирование межфазным натяжением позволяет реализовать различные удивительные эффекты, такие как обратимая деформация, формирование рисунка, эффект пульсации, «сверхтекучее» проникновение через пористую среду и т.д. Что наиболее важно, присутствие оксидных частиц на LM также позволяет формировать длинные, стабильные потоки металла, когда он выходит из сопла и попадает в раствор ( 1B).

Ввиду цилиндрического поперечного сечения и металлической проводимости ученые назвали эти потоки LMW (от liquid metal wire), т.е. жидкими металлическими проводами. Толщина LMW составляет примерно 100-200 мкм.

Хотя обычно LM не реагирует на магнитные поля, ток, проходящий через провод для запуска электрохимических реакций, делает его восприимчивым к магнитным силам через

силу Лоренца* (1C).

Сила Лоренца* — сила, с которой электромагнитное поле, согласно классической электродинамике, действует на точечную заряженную частицу.

В данном труде ученые смогли управлять перемещением свободно падающих LMW при комнатной температуре именно с помощью силы Лоренца. Поскольку LM мягкий, он почти не оказывает сопротивления подобному манипулированию и, следовательно, ускоряется в радиальном направлении.

Смещение LMW относительно магнита также индуцирует вторичную силу в соответствии с законом Ленца (т. е. силу сопротивления, противодействующую движению на периферии магнита). Таким образом, комбинированные эффекты силы Лоренца и закона Ленца превращают металл в формы, которые отражают окружность магнита при левитации металла. Таким образом, поведение LMW зависит от положения магнита относительно LMW.

Экспериментальная установка

Галинстан вводили в ванну с электролитом через иглу диаметром 0.26 мм при контролируемом потоке (2 и 4 мкл/с).

Электроды, прикрепленные к игле шприца, прикладывали 1.5 В к металлу относительно отрицательного электрода. Расстояние между электродами составляло 5 см.

Все эксперименты проводились в растворе NaOH с концентрацией 1 моль/л, залитом в пластиковый сосуд 15х15х20 см (1D). Шприц оставался погруженным в раствор близко к стенке сосуда, чтобы находиться рядом с внешним магнитом, расположенным вровень с внешней стенкой. Положение иглы оставалось фиксированным.

Вертикальное положение (P_M) магнита определялось относительно фиксированного положения отверстия иглы. То есть, когда P_M = 0, центр магнита находится на той же вертикальной высоте, что и отверстие. Чтобы варьировать силу Лоренца и действие закона Ленца, магнит перемещали на P_M от +3 до -9 см (положительные значения означают, что магнит находится в приподнятом положении относительно отверстия).

Во время опытов напротив сосуда была расположена камера, которая вела видеофиксацию происходящего.

Результаты исследования

На 1E показаны результаты движения LMW при объемном расходе* 2 мкл/с, когда P_M изменялось от +3 до -3 см с интервалом в 1 см.

Объемный расход* — объем жидкости или газа, протекающей через поперечное сечение потока в единицу времени.

Когда положение магнита было центрировано по положению отверстия иглы (P_M = 0), LMW испытывал однородные силовые линии магнитного поля на выходе из сопла. Следовательно, он двигался по кругу под действием силы Лоренца (видео №1).

Видео №1

Однако при высоком P_M (+3 или +2 см) или низком P_M (-2 или -3 см) LMW испытывал «краевые» (т.е. расходящиеся) силовые линии из-за смещенного от центра магнита, а потому двигался по спирали.

Круговое движение LMW наблюдалось для P_M между +1 и -1 см, а спиральное — при других положениях магниты.

Объяснить эти траектории помог силовой анализ. На LMW должны действовать три основные силы: сила тяжести (G), сила Лоренца (F_L) и сила закона Ленца (F_Lenz).

G ускоряет LMW вниз. F_Lenz — это сила сопротивления, вызванная изменениями магнитного потока по мере того, как металлический провод удаляется от или приближается к магниту. Сила Лоренца, определяемая формулой F_Lenz = B·I·L (B — напряженность магнитного поля, I — ток, L — длина LMW в магнитном поле), заставляет LMW отклоняться от своего прямого нисходящего пути при выходе из сопла. При этом вязкое сопротивление только рассеивает энергию и не определяет траекторию LMW.

На 1F показаны четыре типичные последовательности кадров (четыре этапа) временной эволюции спирали при P

M = 0.

На этапе 1 (S1 от stage 1) сила Лоренца направляет LMW наружу по часовой стрелке. На этом начальном этапе силой Ленца можно пренебречь, так как LM все еще находится в однородном поле магнита.

На этапе 2 (S2) LMW движется вблизи левого края магнита. В этом месте изменения магнитного потока самые большие, и, таким образом, LMW испытывает максимальную силу Ленца и уменьшенную силу Лоренца. Таким образом, его внешнее движение замедляется в этом месте. Тем не менее новый LMW продолжает выходить из сопла и находиться под контролем относительно большой силы Лоренца. Не стоит забывать, что речь идет о жидкости, которую выпускают через отверстие непрерывно, а потому в нижней части потока ситуация отличная от той, что наблюдается ближе к соплу.

На этапе 3 (S3) LMW почти огибает край магнита. Наконец, на этапе 4 (S4) LMW полностью огибает окружность магнита и примерно принимает его квадратную форму. Все четыре этапа повторялись несколько раз, чтобы создать несколько металлических петель по периметру магнита.

Суммируя, когда LMW только выходит из сопла, на него действует сила Лоренца, в то время как сила Ленца замедляет движение потока и останавливает его на уровне окружности магнита.

Учитывая важность силы Лоренца и закона Ленца, ученые решили детальнее изучить их влияние на поведение LMW. Ранее уже было отмечено, что сила Лоренца определяется по формуле

F_Lenz = B·I·L (B — напряженность магнитного поля, I — ток, L — длина LMW в магнитном поле).

А вот действие закона Ленца определяется скоростью изменения магнитного потока: ∂Ø_B / ∂t ～ B·v, где v — скорость (v = L/t) LMW. Следовательно, чтобы изучить влияние этих сил, можно было варьировать значения B и VFR (объемного расхода). На изображении ниже представлены результаты при всех протестированных вариантах VFR и P_M = 0.

Изображение №2

На 2A показана траектория LMW при VFR = 2 мкл/с и B = 0.1 Тл. Траектория представляет собой «поворотный полукруг», движущийся по часовой стрелке. То же происходит и для южного (S) полюса, направленного наружу, за исключением того, что LMW движется против часовой стрелки.

Увеличение VFR до 4 мкл/с при сохранении B = 0.1 Тл (2B) увеличивает длину LMW на одинаковый отрезок для всех стадий. Другими словами, увеличенная скорость потока уменьшает количество времени, необходимое для достижения каждой стадии. Например, LMW достиг стадии 4 через 0. 62 секунды, тогда как при скорости потока 2 мкл/с требуется 0.87 секунды. Подобная картина наблюдалась и при увеличении магнитного поля до 0.2 Тл с сохранением скорости потока (2C и 2D).

При аппроксимации становится видно, что поведение LMW при 0.2 Тл аналогично поведению при 0.1 Тл при той же скорости потока (сравнение 2А и 2С). Это вполне ожидаемо, говорят ученые, так как эффект Лоренца (радиальное ускорение) и Ленца (радиальное замедление) линейно зависят от B. Это сходство становится очевидным при сравнении скоростей и диаметров LMW (2Е).

При VFR = 2 мкл/с скорость может достигать примерно 20 см/с за 0.7 секунды, а при VFR = 4 мкл/с скорость достигает 35 см/с всего за 0.45 секунды. Ускорение вызывает уменьшение диаметра провода (черные точки на 2E).

Согласно второму закону Ньютона (∂p/∂d = — ρ · ∂v/∂t, где ρ — плотность, а p — давление LMW) уменьшение диаметра приводит к увеличению скорости. Увеличение скорости приводит к дальнейшему уменьшению диаметра провода, вызывая дополнительное ускорение. Уменьшение диаметра провода соответствует его удлинению, что может еще больше увеличить силу Лоренца.

Изображение №3

В экспериментах, показанных на изображении №2, металл сразу же подвергается действию силы Лоренца при выходе из сопла, поскольку P_M = 0. Смещение магнита ниже по отношению к положению сопла позволяет изучить поведение LMW в рамках закона Ленца (изображение выше). Сила эффекта закона Ленца зависит от магнитного поля и скорости LMW.

Первым делом ученые запустили подачу металла через сопло без магнита, чтобы исследовать скорость LMW в зависимости от расстояния от сопла (вставка на 3A). Изначально LMW выходит из сопла в виде небольшого шарика, который гравитация вытягивает вниз, что приводит к формированию цилиндрической формы. Это ускорение приводит к тому, что ведущая бусинка достигает максимального значения ~25 см/с в положении -6 см от сопла. За пределами этого положения скорость LMW становится стабильной. Изменение скорости можно описать экспоненциальной функцией.

Теперь, имея в распоряжении профиль скорости LMW, ученые перемещали магнит в разные положения, чтобы исследовать роль скорости в поведении LMW. На 3A различные положения магнита отмечены как B (-4 см), C (-5 см), D (-6 см) и E (-9 см). На 3B—3E показаны траектории LMW для различных P_M (положений магнита).

При P_M = -4 см металлический провод совершает спиральное движение по часовой стрелке в небольшой области вблизи верхнего левого края магнита. Траектория становится больше при P_M = -5 см. Значительные изменения происходят при P_M = -6 см. В результате траектория LMW отлично повторяет ту же квадратную форму окружности магнита (видео №2).

Видео №2

То же самое наблюдается и при P_M = -9 см. Объясняется это тем, что при -9 см и -6 см достигается достаточный эффект закона Ленца, чтобы удержать жидкий металл на периферии магнита. А комбинация силы Лоренца и эффекта закона Ленца заставляет LMW вращаться по часовой стрелке.

Для демонстрации разнообразия форм, достижимых за счет этого эффекта, ученые провели несколько опытов с различными конфигурациями магнита при P_M = -6 см.

Роль магнита очевидна при его горизонтальном перемещении (3F и видео №3) с разной скоростью. Это показывает, что формирование паттерна (фигуры из LMW) может быть динамичным.

Видео №3

Кроме того, некоторые сложные формы можно реализовать с помощью двух магнитов, которые расположены в различных конфигурациях. Например, форма ∞ в конфигурации I (3G и видео №4) или форма числа 8 в конфигурации III (3I и видео №6).

LMW также может вращаться вокруг одного магнита, только меняя полюса север/юг (N/S), как в конфигурации II (3H и видео №5) и конфигурации IV (3J и видео №7).

Видео №4-7:

Видео №4

Видео №5

Видео №6

Видео №7

Левитация LMW по периметру магнита управляется эффектом закона Ленца.

А электрический ток, возникающий в результате электрохимического окисления поверхности, играет важную роль в силе Лоренца. При этом эффект закона Ленца может подавить ток в LMW. Чтобы проиллюстрировать этот эффект, ученые измерили электрический ток, проходящий через LMW при различных условиях:

отсутствие LMW и магнита;
свободное падение LMW без магнита;
свободно падающий LMW с магнитом, расположенным в разных положениях.

Изображение №4

В первом случае ток составляет ∼0.4 мА при фиксированном внешнем напряжении в 1.5 В. Во втором случае ток увеличивается примерно в 200 раз до ~ 80 мА по мере формирования LMW. Скачек тока возникает из-за окислительной поверхностной реакции. Ток линейно увеличивается с длиной LMW из-за увеличения площади поверхности с увеличением длины. В третьем случае измеренные токи показывают периодические колебания, связанные с наматыванием проводов по периметру и, в конечном счете, их падением. Это происходит с разной частотой и величиной в зависимости от положения магнита (изображение №4).

Интересно, что измеренные токи в присутствии магнита меньше, чем ожидалось, по сравнению со свободно падающим проводом. Различия между расчетным током (i_e) и измеренным током (i_m) значительны (4C, 4F и 4I).

Для количественного объяснения действия закона Ленца был применен закон электромагнитной индукции Фарадея. Для LMW, вращающегося в магните, индуцируется потенциал (U): U = ∮(E+ v·B)dl, где E — электрическое поле вдоль LMW. Член ∮Edl в правой части уравнения показывает вклад действия закона Ленца, а ∮v·Bdl — сила Лоренца, действующая при движении LMW. При расположении магнита в положениях P_M = 0, -6 и -9 см расчетные значения ∮Edl составили: -0.18, -0.81 и -1.63 В соответственно. Для сравнения, рассчитанные значения потенциала, индуцированного силой Лоренца (∮v·Bdl), составили всего лишь 0. 00625, 0.01 и 0.014 В. Таким образом, эффект закона Ленца должен быть в первую очередь ответственен за значительное падение тока.

Для более детального ознакомления с нюансами исследования рекомендую заглянуть в доклад ученых и дополнительные материалы к нему.

Эпилог

В рассмотренном нами сегодня труде ученые, используя 1.5 В и обычный магнит, смогли продемонстрировать уникальную способность бесконтактным образом направлять свободно движущиеся LMW (провода из жидкого металла). Это позволяет создавать захватывающие эффекты, включая вращательное движение, левитацию и ускорение.

Левитация LMW достигалась за счет эффекта закона Ленца, контролирующего ток по всей длине провода. А вращение и ускорение LMW осуществлялось посредством силы Лоренца.

Одним из важных аспектов, позволивших реализовать этот удивительный опыт, является материал, из которого состояли LMW, а именно галистан — сплав галлия, индия и олова. Дело в том, что поток воды часто разделяется на капли в процессе падения. Но вот жидкий металл формирует тонкую и непрерывную струю, что и позволяет преобразовывать этот поток в разные формы посредством тока и магнитного поля.

Ученые считают, что их методика бесконтактного манипулирования жидкостями может найти свое применение как в исследовательских лабораториях для изучения свойств различных жидкостей, так и в производстве, где контакт с объектом может привести к ухудшению его характеристик. Будет ли когда-то разработан робот, похожий по своему функционалу на Т1000, пока сложно сказать. Но данное исследование явно заставит людей, считающих ИИ погибелью человечества, нервничать чуть больше.

Благодарю за внимание, оставайтесь любопытствующими и хорошей всем рабочей недели, ребята. 🙂

Немного рекламы

Спасибо, что остаётесь с нами. Вам нравятся наши статьи? Хотите видеть больше интересных материалов? Поддержите нас, оформив заказ или порекомендовав знакомым, облачные VPS для разработчиков от $4.99, уникальный аналог entry-level серверов, который был придуман нами для Вас:Вся правда о VPS (KVM) E5-2697 v3 (6 Cores) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps от $19 или как правильно делить сервер? (доступны варианты с RAID1 и RAID10, до 24 ядер и до 40GB DDR4).

Dell R730xd в 2 раза дешевле в дата-центре Maincubes Tier IV в Амстердаме? Только у нас 2 х Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 ТВ от $199 в Нидерландах! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB — от $99! Читайте о том Как построить инфраструктуру корп. класса c применением серверов Dell R730xd Е5-2650 v4 стоимостью 9000 евро за копейки?

Игровое поле. Доп.материалы к лекции: «11 Признаков Игры

В этой рубрике сайта будут материалы о ближнем и дальнем Игровом Поле: Земле, ближнем и дальнем Космосе, о «Тонком Игровом Поле» (типы взаимодействий), параллельных Вселенных, темной массе, темной энергии, вакууме. Возможно, что именно изменения, происходящие в Игровых Полях, являются причиной эволюции различных форм жизни на нашей планете и не только.

Модель «Тонких Игровых Полей»

В Игре «Жизнь» (Conway), которая является наглядным приложением к теории клеточных автоматов, игровое поле: двумерное-равномерное-бесконечное. А если изменить эти параметры?

Модель прогнозирования землетрясений

Фрагмент фильма «9 лет с экстрасенсами» (Киевская студия научно-популярных фильмов, 1989, автор сценария и режиссер В.Олендер).

Визуальные модели эволюции Вселенной.

Черные сланцы (маятник эволюции)

Что является причиной эволюции на нашей планете? Наш ответ: мутации микроорганизмов, планктона, водорослей, морских организмов, млекопитающих и т. д., а что является причиной мутаций?

Бычков В., Зайцев Ф.(анонс)

Бычков В., Зайцев Ф. Презентация книги «Математическое моделирование электромагнитных и гравитационных явлений по методологии механики сплошной среды» в МГУ 17.04.2019.

Борис Бояршинов (анонс, видео)

Борис Бояршинов в студии образовательного канала СГУ ТВ. Общение шло на тему эфиродинамики и её последних достижений.

Беседа с космонавтом

Беседа с космонавтом: об МКС, об НЛО, и о полете на Марс

ГЛАВНАЯ. О ПРОЕКТЕ. История проекта. НОВОСТИ. КОМАНДА. ПАРТНЁРЫ. ТВОРЧЕСТВО. ТЕСТЫ GO-RA. ТЕСТЫ ВИКИУМ. ВОПРОСЫ — ОТВЕТЫ. ОТЗЫВЫ. ВИДЕО и ФОТО: Телеграмм-канал. Хроники семинаров. Интервью. Демо-режимы: Управляемый инсайт — близнецовый режим. Информационный след. Летучая мышь. Поисковый режим. Траекторное управление. Биоинформационные дистанционные взаимодействия. Спящая красавица. «Телепатия». Занятия-упражнения: Сеанс Анси-Москва. Поединки вслепую. Дуальные загрузки. Конструирование будущего — самопрограммирование. Трансляция состояния. Синхронизация действий и мышления. Перенос точки наблюдения. Эксперт-операторные танцы. Трансляция образов. КА-50. Йога для начинающих. Ночевка в лесу. Паровозики. В поисках равновесия. Битва хоров. Проверка огнем — тестирование эмоционального интеллекта. Сплочение коллектива. Переключение внимания. Читать с закрытыми глазами. Смс-сообщение. ГРАФИК ОБУЧЕНИЯ. ЛЕКЦИИ и ДОП. МАТЕРИАЛЫ: «ВВОДНАЯ ЛЕКЦИЯ». «КАК ВАРИТЬ СУП» » и «11 ПИ — РЭ. КРАТКО». «АЗБУКА ДЛЯ ЭЗОТЕРИКОВ И ГУМАНИТАРИЕВ»: След. Тень. Мера и эталон. Качества-способности-навыки-умения. Структуры-свойства. Эмерджентность. Время (длительность и одновременность). Автоволновые процессы. Восприятие-осознание-информация и энергия. Голография-интерференция. Согласованность. Что изучает математика. «ГДЕ ЖИВЕТ ВЕРА»: СВЯЗЫВАНИЕ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ: Собака Павлова. Цыплята Роуза. Синестезия звучащие краски. Дама с собачкой. Мальчик и петух. Голубятня. Манипуляции — Дэйл Карнеги. Кабачковая икра. Сучок и уголек. Сахар в крови. Влияние среды на будущее. ГИПНАБЕЛЬНОСТЬ и ВНУШАЕМОСТЬ: Эффективность внушений-Авторитет. Человек — амфибия. Как меняется восприятие под гипнозом. Секреты эстрадного гипноза. Гипноз в криминалистике. Высокогипнабельные — Волшебный клубок. ИЗУЧЕНИЕ ГИПНАБЕЛЬНОСТИ: Лит.обзор. Материалы и методы. Тестирование гипнабельности — Стэнфордская шкала гипнабельности. Серия 1 — Директивный гипноз. Серия 2 — Самостотельное воспроизведение в уме событий прошлого. Субъективные показатели состояний (ЯО и ИЭ). Объективные показатели состояний: Вегетативные: ЧСС и КГР. ЭЭГ: Спектральная мощность. ЭЭГ: Когерентность. ЭЭГ: Омега-комплексность. ЭЭГ. Трансформация: Радикальное изменение эмоции при переходе А -Д.. Верификация эмоций. Гипноз и программа «Феникс» — В.М.Звоников. Гипноз — Л.П.Гримак. Гипноз — А.Н.Чистяков. Гипноз — В.Г.Мессинг и О.П.Мигунова. Плацебо: «гипнабельность или результат эффективного внушения». Символ удачи. Самопрограммирование. «ВОСПРИЯТИЕ и ОСОЗНАНИЕ»: Восприятие процессов. Мощность процессов и восприятие. Восприятие прошлого -«Звездные треки». Зависимость восприятия «времени» от эмоционального состояния. Через Вселенную со скоростью света. Мерность восприятия и Геометрия. 6-мерная Вселенная по Р..Бартинии. Тактильно-зрительный аппарат. Восприятие субсенсорных стимулов. АЧХ слуха и зрения. Нормальное восприятие — Число кадров за 1 секунду. Способы изменения восприятия и мышления — ИСС. ЭМОЦИИ и ЧУВСТВА: Что чувствует амеба в горячей воде. Верификация эмоций. Рыбалка-Чем чувства отличаются от эмоций? «Триггер». О ценности «времени». Сознание и подсознание. «Субличности». Санирование подсознания. Модельное восприятие информации. Визуальные иллюзии. Переход «А — Д | Д — А». «ПОЛЯ — НАЛЕВО, ПОЛЯ — НАПРАВО»: Спонтанный инсайт. Управляемый инсайт. Мозг человека — сверхвозможности и запреты. Биополе глазами физика. Биоинформационные дистанционные взаимодействия. Калибровка моделей. ИПВ под гипнозом. «ЧТО ПРИСНИЛОСЬ ЧЕРНОМУ КОРОЛЮ»: НАУЧНОЕ ИЗУЧЕНИЕ СНОВ. ВОСПРИЯТИЕ «ВРЕМЕНИ» ВО СНЕ. ПРИМЕРЫ СНОВ и ИХ РАСШИФРОВКИ. ОС — Патриция Гарфилд. ОС — Карлос Кастанеда. Практические занятия по ОС. Дуальные загрузки. «ЧТО ТАКОЕ — Х, ЧТО ТАКОЕ — П» = «ВСЕ ЛИ У НАС ДОМА»: Чувство справедливости у обезьян и человека. Роль капитала в 21 веке. Признаки плутократии. Делать вовремя. Эксперимент Розенхана. Мы изменили диагноз. «ЧУЖАЯ ДУША — ПОТЕМКИ»: Встреча ученых с Далай-ламой XIV. Как я была Дж.Фордом. Интервью с Бернаром Вебером. Быть Андрэ Моруа. Мистики и маги Тибета. Ч.1. Мистики и маги тТибета. Ч.2. Стихи под диктовку «Владимира Высоцкого». С.Гроф — «Капитан и боцман». Кукушка. «ИГРА «ЖИЗНЬ» (Conway). «НАЗАД В СВЕТЛОЕ БУДУЩЕЕ»: Самопрограммирование. Измененные состояния сознания. Двойное связывание. Многовариантность. Кровь — средство от смерти. «11 ПИ-РЭ. ПОДРОБНО»: Автор: Игровое Поле. Большие правила: Участники: Убеждения-ценности-идеалы: Лавуазье — значение личного опыта. Легальный и нелегальный бизнес. Разговор с пограничником. Анатолий Васильевич и ЧОП. Памяти Чубайса. Магический рэкет. Случай с Альфредом Джусом Айером. Эффект Барнума. Почему внушения не всегда действуют. Почему он так поступает? Воспитание в Бельгии. Разговор у костра. О новом человеке и педагогических системах. Утюг и Поход к Солнцу. Успеваемость в школе. Желания-потребности-намерения: Действия физические: Внешние ресурсы: Отрицательные деньги. Золото и золотой стандарт. Секреты Сталинской экономики. Как устроены мировые финансы. Блеф западного благополучия. Русская модель для сборки. Внутренние ресурсы: Знания. Что изучает математика. Отрицательное свойство точных моделей. Пример поверхностного суждения. Знаки и символы. Звуки и образы — Понимание и осознание. Цифры и числа — Количество. Мерность восприятия и геометрия. Ноты и паузы — Статика и динамика. QR-коды — Способ кодирования информации. Навыки и умения. Когнитивные способности. Внимание. Память. Мышление. Причинно-следственные связи. Логический трюк Льюиса Кэролла. Понятийное мышление — Парадокс Пиаже. Базовые операции мышления. Понятийное мышление — Л.С.Выготский. Ошибки интерпретаций. Корпускулярно-волновой дуализм. Ошибки мышления у космонавтов. Жадность или глупость. «Накаркал» (считываем или воздействуем). Как меняют мышление занятия музыкой. Упражнения от мистиков и магов Тибета. Развитие воображения. Синестезия — звучащие краски. Гении и таланты. Особенности мышления у шахматистов. Быстрее калькулятора. Моделирование — Действия модельные. Траекторное управление Модельное восприятие. Модельное воздействие. Результат-Душевное состояние: «КАК СТАТЬ БЕЛОЙ КОРОЛЕВОЙ»: ЛИТЕРАТУРА. РЕКОМЕНДОВАННЫЕ ФИЛЬМЫ.

Эксперимент по электромагнитной индукции | Научный проект

Научный проект

Электричество переносится током , или потоком электронов. Одной из полезных характеристик тока является то, что он создает собственное магнитное поле. Это полезно во многих типах двигателей и приборов. Проведите этот простой эксперимент с электромагнитной индукцией, чтобы лично убедиться в этом явлении!

Обратите внимание, как ток может создавать магнитное поле.

Скачать проект

Предмет

Наука

Что произойдет, если батарея будет подключена и переключатель включен? Будет ли напряжение батареи влиять на магнитное поле?

Тонкая медная проволока
Длинный металлический гвоздь
Батарея фонаря 12 В
Батарея 9 В
Кусачки
Тумблер
Изолента
Скрепки

Отрежьте длинный отрезок провода и присоедините один конец к плюсовому выходу тумблера.
Оберните проволоку не менее 50 раз вокруг гвоздя, чтобы получился соленоид .
После того, как провод закроет гвоздь, прикрепите его к отрицательной клемме 12-вольтовой батареи.
Отрежьте короткий кусок провода, чтобы соединить положительную клемму аккумулятора с отрицательной клеммой тумблера.

Включите выключатель.
Поднесите скрепки к гвоздю. Что происходит? Сколько скрепок вы можете подобрать?
Повторите эксперимент с батареей 9В.
Повторите эксперимент с батареями 9 В и 12 В, расположенными последовательно (если вы не знаете, как расположить батареи последовательно, ознакомьтесь с этим проектом, в котором объясняется, как это сделать).

Ток, проходящий через цепь, делает гвоздь магнитным и притягивает скрепки. Батарея 12 В создаст более сильный магнит, чем батарея 9 В. Последовательная цепь создаст более сильный магнит, чем отдельные батареи.

Электрические токи всегда создают свои собственные магнитные поля. Это явление представлено правилом правой руки:

Если вы сделаете рукой знак «Большой палец вверх» следующим образом:

Ток будет течь в направлении, на которое указывает большой палец, и направление магнитного поля изменится. быть описано направлением пальцев. Это означает, что когда вы меняете направление тока, вы также меняете направление магнитного поля. Ток течет (что означает поток электронов) от отрицательного конца батареи через провод к положительному концу батареи, что может помочь вам определить направление магнитного поля.

Когда тумблер включен, ток будет течь от отрицательной клеммы батареи по цепи к положительной клемме. Когда ток проходит через гвоздь, он индуцирует или создает магнитное поле. Аккумулятор 12В производит большее напряжение ; следовательно, производит более высокий ток для цепи того же сопротивления. Большие токи будут индуцировать большие (и более сильные!) магнитные поля, поэтому гвоздь будет притягивать больше скрепок при использовании большего напряжения.

Заявление об отказе от ответственности и меры предосторожности

Education.com предоставляет идеи проекта научной ярмарки для ознакомления только цели. Education.com не дает никаких гарантий или заявлений относительно идей проекта научной ярмарки и не несет ответственности за любые убытки или ущерб, прямо или косвенно вызванные использованием вами таких информация. Получая доступ к идеям проекта научной ярмарки, вы отказываетесь и отказаться от любых претензий к Education.com, возникающих в связи с этим. Кроме того, ваш доступ к веб-сайту Education.com и проектным идеям научной ярмарки покрывается Политика конфиденциальности Education.com и Условия использования сайта, включая ограничения об ответственности Education.com.

Настоящим предупреждаем, что не все проектные идеи подходят для всех отдельных лиц или во всех обстоятельствах. Реализация любой идеи научного проекта следует проводить только в соответствующих условиях и с соответствующими родителями. или другой надзор. Чтение и соблюдение мер предосторожности всех материалы, используемые в проекте, является исключительной ответственностью каждого человека. Для дополнительную информацию см. в справочнике по научной безопасности вашего штата.

Законы электромагнитной индукции Фарадея

Введение:

Электромагнитная индукция:

Майкл Фарадей установил, что эксперимент Эрстеда имел противоположный эффект. Когда магнитный поток, связанный с проводником, изменяется, он объяснил, как ЭДС может создаваться на концах проводника. Этому явлению было дано название электромагнитная индукция. Открытие этого явления возвестило революцию в мире производства электроэнергии.

Объяснение:

Эксперименты Фарадея:

Круглый изолированный провод из одного (или) более витков, соединенный с чувствительным гальванометром G. Здесь N-S — стержневой магнит, который можно перемещать относительно катушки.

Фарадей заметил, что:

Гальванометр показывает внезапное отклонение всякий раз, когда есть относительное движение между катушкой и магнитом. Это означает, что катушка индуцируется током.
Отклонение временное. Оно длится до тех пор, пока продолжается относительное движение между катушкой и магнитом.
Отклонение больше, когда магнит движется быстро, и меньше, когда магнит движется медленно.
Направление отклонения меняется на противоположное, когда один и тот же полюс (северный или южный) перемещается от катушки, а не к катушке.
Движение магнита означает, что количество магнитных силовых линий, пронизывающих катушку, меняется.
Максимальный ток наблюдается при перемещении магнита внутрь и наружу катушки с наибольшим числом витков. Минимальный ток наблюдается, когда магнит вдвигается и выводится из катушки с наименьшим числом витков.

Выводы:

Электродвижущая сила (ЭДС) индуцируется в катушке всякий раз, когда существует относительное движение между источником магнитного поля (магнитом) и катушкой.

Когда магнит и катушка приближаются друг к другу, поток, связанный с катушкой, увеличивается, вызывая ЭДС. Магнитный поток, связанный с катушкой, падает по мере того, как магнит и катушка удаляются друг от друга, в результате чего снова индуцируется ЭДС. Эта ЭДС будет существовать только до тех пор, пока изменяется поток.

В результате действия этой ЭДС начинает течь электрический ток, и гальванометр отклоняется. Отклонение в гальванометре будет до тех пор, пока магнит и катушка находятся в относительном движении.

ЭДС индукции возникает в катушке всякий раз, когда происходит относительное движение между катушкой и магнитом. Ток и заряд индуцируются в цепи, если катушка находится в замкнутой цепи. Это явление называется электромагнитной индукцией.

Закон Фарадея об электромагнитных помехах:

1.

Первый закон:

Всякий раз, когда величина магнитного потока, связанного с катушкой, изменяется, в катушке индуцируется ЭДС.

2.

Второй закон:

Величина ЭДС индукции в цепи прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока, связанного с цепью.

ε = – N dΦ _B / dt

Где,

ε – индуцированное напряжение

N – количество витков в катушке

Φ _B – магнитный поток

t – время

Знак минус означает, что ЭДС всегда противодействует любому изменению магнитного потока, связанного с цепью.

Резюме

Электромагнитная индукция — это явление, при котором ток индуцируется в цепи из-за изменения связанного с ней магнитного потока.
ЭДС возникает при изменении магнитного потока, связанного с замкнутой цепью. Эта ЭДС называется ЭДС индукции , а производимый ток известен как индуцированный ток .
Первый закон Фарадея: Всякий раз, когда происходит изменение магнитного потока, связанного с цепью, в цепи индуцируется ЭДС и, следовательно, ток.