Свободные колебания.

Собственные колебания объекта. Частота определяется внутренними свойствами самого объекта.

Собственная частота колебаний некоторых объектов:

1. Математический маятник

2. Физический маятник – твердое тело закрепленное на не подвижной горизонтальной оси, не проходящей через центр тяжести и совершающее колебания, относительно этой оси, под действием силы тяжести

где I – момент инерции; L-расстояние от центра подвеса до центра масс

3. Пружинный маятник

где k-коэффициент жесткости

4. Струна

где F-сила натяженияструны; f – частота свободных колебаний струны

Применение:

1. Измерение масс

2. Измерение размеров детали

3. Измерение толщину движения нитей

4. Для измерения усилий (для струны)

5. Измерение T (измерение сверх низких температур)

Резонанс.

Резкое увеличение амплитуды вынужденных колебаний, при приближении частоты внешних воздействий на систему к собственной частоте колебаний системы.

Вход: частота; Выход: амплитуда колебаний

Необходимые условия:

1. Тело способное совершать колебания

2. Внешнее воздействие на систему

Виды:

1. Механический

2. Электрический

Применение:

1. Разрушение объектов

2. Для выделения колебаний определенной частоты

3. Разделение объектов

4. Акустика

Лекция №6.

Электрические и электромагнитные эффекты

Классификация:

1. Эффекты электрического поля

   1. Закон Джоуля Ленса

   2. Кулона

   3. Электростатическая индукция

   4. Емкостной эффект

2. Магнитное поле

   1. Сила Лоренца

   2. Проводник(контур) с током в магнитном поле

3. Электромагнитное поле

   1. Индуктивный эффект

   2. Индукционный эффект

   3. Индукционный нагрев

   4. Вихретоковый эффект

Эффекты электрического или электростатического поля

Поле образованное неподвижными зарядами

Закон Джоуля Ленса.

Вход: электрический ток

Выход: количество теплоты

Математическое описание:

Где –коэффициент зависящий от теплоотдачи;R-сопротивление;t-время которое протекает ток

Применение:

1. В электроприборах нагревание

2. Электроплавка

3. Электросварка

Закон Кулона.

Взаимодействие точечных электрических зарядов. Вход: заряд; Выход: сила.

Математическое описание:

Сила взаимодействия между зарядами; -зависит от свойств среды

- заряды; r-расстояние между зарядами

Противоположные притягивается, противоположные отталкиваются

П рименение:

1. Опыление растений

2. Управление положением и движением частиц, капель, нитей и т.п.

3. Определение величины заряда, размеров и скорости частиц

4. Создание сил притяжение, отталкивания между слоями веществ

5. Деформация объекта

Электростатическая индукция

Наведение в проводнике или диэлектрике электрических зарядов под действием внешнего электрического поля

Вход: электрическое поле; Выход: напряженность эл.поля

Применение:

1. Защита от внешних полей (объект помещают в сферу, металлически экран)

Емкостный эффект

Зависимость емкости плоского конденсатора от диэлектрических свойств среды, площади пластин и расстояния между обкладками

Математическое описание:

Применение:

1) различные емкостные датчики измерения температур, высоты столба жидкости и др.

Эффекты магнитного поля

Магнитное поле-поле образованное движущимися зарядами или постоянным магнитом.

Это поле действует на движущиеся заряды или ток.

Сила Лоренца

Вход: скорость, магнитное поле; Выход: сила

Математическое описание:

Применение:

1. Используется в датчиках магнитного поля

Проводник или контур с током в магнитном поле.

На контур действует вращательный момент

Математическое описание:

Где S-площадь контура

Направление контура-это нормаль плоскости в которой лежит контур, альфа это угол между нормалью и вектором магнитной индукции

Применение:

1. Измерение угла поворота

2. Генераторы постоянного тока

3. Измерительные приборы

4. Электростатические приборы

Индукционный нагрев

Нагрев тока проводящих тел за счёт возбуждения в них электрических токов с помощью переменного тока

Поле генерируется устройством, которое называется индуктор-это источник магнитного поля. По законам Ленса чем больше ток тем больше нагрев

Электромагнитное поле вихревые токи в проводнике нагрев

Параметры влияющие на степень нагрева:

1. Частота электромагнитного поля, чем выше частота тем сильнее нагрев

2. Наводимое ЭДС пропорционально скорости магнитного потока

3. Количество витков

4. Удельная электропроводимость, чем больше тем сильнее нагрев

5. Магнитная проницаемость

Глубина проникновения магнитного поля находится по формуле

Применение: Нагрев деталей, Термическая обработка, Плавка

Лекция №7

Вихретоковый эффект

Изменение комплексного сопротивления катушки при её поднесении к токопроводящему телу.

Сопротивление катушки будет меняться из-за поля вихревых токов, это зависит от частоты, от магнитной проницаемости и удельной эл. Проводимости.

Математическое описание

Применение:

1. Измерение удельной электрической проводимости

2. Дефектоскопия

3. Измерение толщины покрытий

Физико-технические эффекты свойств вещества.

1. Диэлектрические свойства

   1. Пьезоэффект

   2. Обратный пьезоэффект

   3. Пироэлектрич.

   4. Электреты

   5. Сигноэлектретики

2. Магнитные свойства

   1. Закон Кюри

   2. Виллари эффект

   3. Магнитострикция

   4. Магниторезистивный

   5. Барзгаузена

3. Электрические свойства

   1. Тензорезистивный

   2. Терморезистивный

Пироэлектрики.

Вещества которые поляризуются при изменении температуры окружающей среды

; – плотность заряда;

Применяются в индикаторах излучений

Электреты.

Диэлектрики, способные длительное время находиться в наэлектризованном состоянии после снятия внешнего воздействия

Получение электретов

1. Нагрев и быстрое охлаждение диэлектрика в сильном электрическом поле-термоэлектреты

2. Освещение в сильном электрическом поле-фотоэлектреты

3. Радиоактивное облучение-радиоэлектреты

Применение:

1. Дозиметры(измерение излучения)

2. Источник электрического поля

3. Электрическая память