3169

УДК 537.323

ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ ПРЕССОВАНИЯ НА ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТЕЛЛУРИДА ВИСМУТА n-ТИПА

А.Ю. Лопатин1, В.А. Юрьев1, А.А. Гребенников2, А.И. Бочаров2, В.В. Бавыкин3

1Студент, lopatin-ayu@mail.ru

2Аспирант, vladislav-al1003@rambler.ru

3Канд. ф.-м. наук, anton18885@yandex.ru

4Ведущий инженер, lekha.bocharoff@yandex.ru

5Инженер 3 категории, threeroad@mail.ru

1-4ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

5АО «РИФ», г. Воронеж

Исследовано влияние режимов холодного и горячего прессования на термоэлектрические свойства теллурида висмута n-типа. Обнаружено увеличение термоэлектрической добротности образца 2 на 3 %.

Ключевые слова: теллуриды висмута, легирование, термоэлектрическая добротность.

В работе исследовано влияние режимов холодного и горячего прессования на термоэлектрические свойства теллурида висмута n-типа, используемого для изготовления ветвей термоэлектрических генераторов. Исходные порошки смешивались в пропорции, необходимой для получения соединения Bi2Te2,4Se0,6 + 1 вес.% Te + 0,2 вес.% Hg2Cl2. Синтез материала проводился в вакуумированной кварцевой ампуле при 750 оС в течение 1 часа с периодическим качанием. Кристаллизация осуществлялась погружением ампулы с расплавом в воду. Полученный слиток дробился, выполнялся отсев фракции 0,064 – 1 мм, с последующим ее брикетированием холодным прессованием и спеканием горячим прессованием. Параметры холодного и горячего прессования приведены в таблице, где рх – давление холодного прессования, рг – давление горячего прессования Т – температура прессования, t – время выдержки под давлением.

Параметры холодного и горячего прессования образцов Bi2Te2,4Se0,6

Изменение режимов холодного и горячего прессования приводят к изменению термоэлектрических свойств материалов. Электропроводность (σ) в образце 2 снижается в среднем на 4%, термо-ЭДС (α) возрастает на 6%. Данные изменения связаны с уменьшением в образце 2 концентрации носителей заряда.

51

52

УДК 53.088.4

О НЕПРИГОДНОСТИ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ МАЛЫХ ЗНАЧЕНИЙ ТАНГЕНСА УГЛА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ «LCR ИЗМЕРИТЕЛЯ ИММИТАНСА»

А.А. Камынин Инженер-исследователь, silentcurve@gmail.com

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

Вработе выполнена оценка погрешности измерения, LCR метром, тангенса угла диэлектрических потерь. Оценка позволяет сделать вывод о том, что этот класс приборов не подходит для измерения тангенса угла диэлектрических потерь в диэлектрических материалах, значение которого меньше 0,01.

Ключевые слова: тангенс угла диэлектрических потерь, импеданс, LCR метр.

Внаши дни исследовательские лаборатории для измерения диэлектриче-

ских свойств в подавляющем большинстве случаев комплектуются «LCR измерителями иммитанса» типа Е7-20, Wayne Kerr LCR Meter и т.п. Основными достоинствами приборов данного типа являются: значительно низкая стоимость по сравнению с приборами, измерение посредством которых основано на других принципах (например, мостовой или резонансный метод); широкий частотный диапазон; габаритные размеры и простота адаптации к автоматизации измерений. Измерение диэлектрических параметров этими приборами основывается на «прямом» (непосредственном) измерении у четырехполюсника модуля импеданса |Z| и угла сдвига фаз φ. Значения остальных параметров получаются пересчетом. Угол φ связан с углом диэлектрических потерь δ (D = tg δ), как φ = π/2 – δ. Стоит отметить, что в зависимости от эквивалентной схемы замещения может меняться схемотехнический способ измерения |Z| и φ. Таким образом, измерение диэлектрических параметров: ёмкости и тангенса угла диэлектрических потерь, является косвенным измерением.

В основном, производителями оборудования приводится «инструментальная» относительная погрешность (в %) измерения |Z| - εZ, которая зависит от диапазона и значения измерения модуля импеданса и частоты измерительного поля, а погрешности других величин даются в виде пересчетных формул и таблиц, на основе которых можно выполняется расчет. Касательно тангенса угла диэлектрических потерь D, не даётся ни каких комментариев о реальном диапазоне измерения этого параметра.

Поэтому, особый интерес представляет собой измерительный предел (погрешность измерений) D, который, по мнению автора, в виду особых «маркетологических» ухищрений производителей и импортеров «измерителей LCR», довольно часто маскируется под видом предела измерений других параметров и не приводится напрямую. Для выяснения предела измерения оценим погрешность. Для этого в виду того, что измерения D являются косвенными, а измерения φ - прямыми, можем записать:

53

где, f (ϕ)= ctg (ϕ), ∆D – абсолютная погрешность измерения D, ∆φ – «инструментальная» абсолютная погрешность измерения угла сдвига фаз.

∆ D = (1 + D2 )ε Z 100% , которое редко встречается в инструкциях по эксплуатации приборов, хотя производители ни как не комментируют его особенности. Относительная погрешность εD = 100%×∆D / D на основании выражения (1) может быть записана, как:

Полученное выражение (2) является ключевым для анализа. Проанализируем его как функцию D при фиксированном параметре εZ. Использование неравенства Коши дает минимум функции: εD ≥ 2× εZ, причем εD = 2× εZ при D = 1. Современные «измерители LCR» обладают достаточно малой погрешностью εZ ≈ 0,1 % (в основном, на частоте 1 кГц и |Z| < 1 МОм) поэтому для значений D вблизи единицы погрешность ~ (0,2 – 1) % приемлемый результат. Изучим, как ведет себя погрешность измерений D в асимптотике, т.е. вблизи нуля и при больших D, что важно для диэлектрических материалов. Уравнение асимптот можно получить напрямую из выражения (2). Заметим, что вблизи нуля слагаемое D ≈ 0 и (2) гиперболически стремится к +∞ как функция εD (D) → εZ / D. В то время как в случае больших D, слагаемое 1 / D стремится к нулю и εD (D)

→ εZ ×D.

Из выше изложенного следует, что в случае D > 1 можно получить довольно широкий диапазон измерений D (для диэлектриков) с приемлемой погрешностью. Например, при D = 10 и εZ ≈ 1 % погрешность измерений тангенса угла диэлектрических потерь составит 10%. Подобные значения D могут иметь место в полярных диэлектриках при высоких температурах, и в основном обусловлены экспоненциальным ростом сквозной проводимости.

Значительно хуже обстоит ситуация для диэлектриков с D << 1. Для оценки погрешности рассмотрим диапазон 0,001 < D < 0,01. Из представленных оценок видно, что при D < 0,01 говорить о какой либо точности измерений не имеет физического смысла: εD >> 100×εZ. Измерения с какой либо вменяемой точностью можно получить для D > 0,01.

Таким образом «LCR измерители иммитанса» НЕПРИГОДНЫ как класс приборов для измерения тангенса угла диэлектрических потерь при его значениях меньше 0,01. Т.е. подобные приборы неприменимы при измерениях высокодобротных конденсаторов и диэлектриков. Тангенс угла диэлектрических потерь подобных образцов можно измерять аппаратурой основанной на других принципах измерениях, например на мостах переменного тока, которые измеряют эту величину «напрямую». Стоит отметить, что измерение ёмкости «LCR измерители иммитанса» выполняют с вполне «вменяемой» точностью, порядка (1 – 15) % в зависимости от диапазона частот и модуля импеданса.

54

УДК 347.77

WIPO PROOF – НАДЕЖНОЕ ЦИФРОВОЕ ДОКАЗАТЕЛЬСТВО

А. Р. Шакуров 1, А. С. Самофалова2, Н. И. Барсукова3 1Инженер службы интеллектуальной собственности, стандартизации

и метрологии (СИССиМ), aleks.shakurov@mail.ru 2Инженер 2 категории СИССиМ, samofalova.94@bk.ru 3Ведущий инженер СИССиМ, po@vorstu.ru

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

Вработе представлен обзор WipoProof. Описан порядок действий, необходимый для получения сертификата, подтверждающего существование объекта интеллектуальной собственности, степень правовой охраны и вид документов, для которых возможно её испросить.

Ключевые слова: Интеллектуальная собственность, цифровой файл, ВОИС, Wipo Proof, патент.

Вэпоху постоянно растущего числа новых научных исследований и от-

крытий у изобретателей и авторов научных работ, желающих оформить плоды своих трудов как результат интеллектуальной деятельности (РИД), возникает необходимость иметь подтверждение того, что их работы были созданы раньше, чем у конкурентов. Для решения данной проблемы Всемирной органи¬зацией интеллектуальной собственности (ВОИС) разработана новая цифровая услуга Wipo Proof, позволяющая любому желающему получить свидетельство, подтверждающее существование объекта интеллектуальной собственности в конкретный момент времени, а также факт его неизменности с этого момента. Таким образом с помощью Wipo Proof возможно защитить практически любой цифровой файл, независимо от его размера и формата, включая: чертежи, эскизы, таблицы, аудиофайлы, базы данных, списки клиентов и т.д.

Для того, чтобы воспользоваться услугой, пользователю необходимо создать учетную запись на сайте ВОИС, загрузить свой файл и провести оплату в размере 20 швейцарских франков. После проведения оплаты, пользователь получает токен – цифровой отпечаток загруженного файла, имеющий уникальный номер с отметкой даты и времени его создания (рис. 1).

Рис. 1. Этапы получения свидетельства Wipo Proof

55

Это помогает предотвращать неправомерное использование и присвоение, а также обеспечивать охрану интеллектуальной собственности на всех этапах ее создания: от замысла до коммерциализации.

В любой момент действительность токена можно проверить, указав его номер и загрузив исходный файл. Срок действия токена составляет 5 лет, после чего его можно продлить еще на такой же период. Кроме того, пользователь за дополнительную плату имеет возможность получить сертификат – «печатную» версию токена, подписанный сотрудником ВОИС (рис. 2). Однако стоит отметить, что если пользователь каким-либо образом изменит исходный файл, будь то даже простое изменение форматирования, действующий на него токен поте-

ряет свою актуальность, и на измененную версию файла необходимо будет получать новый.

Обратиться за получением услуги может как лично автор, так и юридическое лицо, оказывающее услуги в сфере ИС.

Важно отметить, что Wipo Proof не заменяет системы регистрации ИС и не предоставляет охрану в той мере, как патенты или свидетельства о государственной регистрации Тем не менее Wipo Proof является весомым доказательством того, что пользователь уже владел РИД в

конкретный момент времени, и может стать первым шагом обеспечения защиты своей интеллектуальной собственности для изобретателей и авторов научных работ, желающих в дальнейшем подать заявку на патент или оформить свидетельство о государственной регистрации.

Сервис Wipo Proof прошел сертификацию и соответствует стандартам в области обеспечения безопасности и охраны получаемой от клиентов информации.

Литература

1. WIPO PROOF надежные цифровые доказательства для ваших интеллектуальных активов. - URL: https://wipoproof.wipo.int/wdts/about-wipoproof.xhtml (дата обращения: 03.04.2021)

56

УДК 537.9

ДИНАМИКА ТЕЛ

С.А. Сороколетов 1, М.Л. Макарова 2 1Ученик, sorokoletov.serzh258@mail.ru 2Учитель, mml.10@yandex.ru МБОУ «СОШ №10 г. Лиски»

В данной работе были изучены труды учёных-физиков, произведены опыты с рычагом и трубкой Ньютона.

Ключевые слова: динамика тел, рычаг, трубка ньютона, золотое правило механики, правило моментов.

Целью моей проектной работы было доказательство важности изучения теоретической механики, возможности использования ее в повседневной жизни для решения конкретных инженерных задач.

Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:

1.изучить развитие и становление науки о механике;

2.охарактеризовать историческую ценность исследуемых периодов для человечества.

Источниками, используемыми в процессе исследования, являются труды

исочинения трех известных математиков и мыслителей (Архимед, Галилей, Ньютон).

Согласно «Золотому правилу» механики выигрывая в силе, мы проигрываем в расстоянии.

Для меньшей энергозатратности и облегчения труда все простые механизмы основаны на этом правиле. Мы проделали опыт с рычагом, и убедились в этом правиле.

Рычаг – это твёрдое тело имеющее ось вращения. Подвесив на левой части рычага:

на расстоянии 6см=0,06м (l1) мы подвесили 2Н, мы принимаем его за момент 1 (М1).

на расстоянии 12см=0,12м (l2) мы подвесили 1Н, мы принимаем его за момент 2 (М2).

Подвесив на правой части рычага:

на расстоянии 6см=0,06м (l3) мы подвесили 4Н, мы принимаем его за момент 3 (М3).

Только после этих действий ось уравновесилась. Это связано с условиями равновесия рычага. Рычаг находится в равновесии тогда, когда силы, действующие на него, обратно пропорциональны плечам этих сил.

Равновесие рычага можно доказать и математически:

M1=F1·l1= 2H · 0,06м = 0,12;

M2=F2·l2= 1H · 0,12м = 0,12;

M3=F3·l3= 4H · 0,06м = 0,24.

57

Правило моментов гласит – рычаг находится в равновесии, если момент силы, вращающей его по часовой стрелке, равен моменту силы, вращающей его против часовой стрелки.

Из опыта можно сделать вывод, что М1 + М2 = М3; 0,12 + 0,12= 0,24. Галилео Галилей проводил опыты бросая различные предметы с Пизан-

ской башни, и открыл что ускорение свободного падения не зависит от веса тела. Исаак Ньютон продолжил изучать тему свободного падения тел и изобрёл механизм по созданию вакуума, что позволило ему доказать, что все тела независимо от их массы, падают с одинаковым ускорением. Мы решили провести такой же опыт.

Вшкольной лаборатории мы взяли трубку Ньютона. Она представляет собой стеклянную трубку запаянную с одной стороны, а с другой стороны крышка с клапаном подачи и перекрытия подачи воздуха.

Втрубке находятся 3 тела: пёрышко, дробинка и кусок пробки. Когда в трубке присутствует воздух все три изучаемых объекта упадут в разное время.

Далее мы откачали из трубки воздух с помощью насоса Камовского, тем самым создав вакуум. И при перевороте трубки все три тела упали одновременно, не смотря на то, что их масса была разной.

Так удалось доказать, что в пустоте предметы разного веса падают с одинаковой скоростью. Скорость падения не зависит от веса. Падающие предметы веса не имеют. Смысл опыта в демонстрации независимости ускорения свободного падения от массы и других свойств падающих тел.

Заключение В ходе работы над курсовым проектом выполнены поставленные задачи:

•изучено развитие и становление науки о механике.

•охарактеризована историческая ценность исследуемых периодов для человечества.

•исследованы труды и сочинения трех известных математиков и мыслителей (Архимед, Галилей, Ньютон).

Литература

1.Исследование статики, кинематики и динамики механической системы. – Электрон. дан. – Режим доступа: https://www.bibliofond.ru/view.aspx?id=903398

2.Механика Архимеда. – Электрон. дан. – Режим доступа: https://studwood.ru/1636581/meditsina/mehanika_arhimeda

58

УДК 537.9

СИЛА ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ

А.С. Пелипас1, Г.А. Жидкин2, М.Л. Макарова3 1Ученик, pelipas3567@mail.ru 2Ученик, netu19665@mail.ru 3Учитель, mml.10@yandex.ru

МБОУ «СОШ №10 г.Лиски»

Изучена сила поверхностного натяжения и проведено два опыта, которые доказывают данное явление.

Ключевые слова: сила поверхностного натяжения, коэффициент поверхностного натяжения.

Сила поверхностного натяжения (FH), - сила, обусловленная взаимодействием молекул жидкости, вызывающая сокращения площади ее свободной поверхности. Направленная сила поверхностного натяжения по касательной к поверхности жидкости, перпендикулярного к участку контура, на которой она

Коэффициент поверхностного натяжения зависит от природы граничащих сред и от температуры. Мы решили изучение темы начать с проверки вышесказанного утверждения, и определения коэффициента поверхностного натяжения воды двумя разными способами.

Способ №1

Определение коэффициента поверхностного натяжения методом отрыва проволочной рамки от поверхности жидкости.

При расчетах коэффициента поверхностного натяжения удобнее использовать соотношение между силойk M поверхностного натяжения и длинной границы поверхностного слоя F= .

После того, как проволочная рамка, коснувшись поверхности воды, «при-

липла» к ней, изменил массу противовеса до «отрыва» рамки от поверхности воды. Вычислим коэффициент поверхностного натяжения по формуле:

При t =19 , k =t,tt>u×v,wt,W> =0,07 m; При t =4 , k =t,tt>x×v,wt,>y =0,074 m.

Способ №2

59

Таблица 1. Экспериментальные данные

В банку наливаем чистую воду при комнатной температуре. С помощью проволочной петли медленно опускаем на поверхность воды не смачиваемые водой пластмассовые шарики(от бутылочек изпод дезодоранта). Шарики пла-

Если в сосуд с водой при комнатной температуре в котором плавает шарик, осторожно налить мыльный раствор, то через некоторое время шарик тонет. Примесь растворимых в воде веществ снижает поверхностное натяжение.

Выводы:

1.Коэффициент поверхностного натяжения зависит от температуры жид-

кости.

2.С увеличением температуры жидкости коэффициент поверхностного натяжения уменьшается (т. к. с увеличением температуры благодаря избытку энергии среднее расстояние между молекулами возрастает, поверхностный слой становится более рыхлым, чем внутренние участки жидкости, что приводит к избыточной энергии в поверхностном слое и уменьшению коэффициента поверхностного натяжения).

3.Поверхностное натяжение чистой воды больше поверхностного натяжения мыльного раствора (молекулы воды уходят вглубь - это означает, что силы втягивающие молекулы воды внутрь, больше, чем силы, втягивающей молекулы воды на поверхность; т. е. чистая вода уменьшает свою поверхность сильнее, чем мыльная вода).

Литература

1.Сила поверхностного натяжения. – Электрон. дан. – Режим доступа: https://tepka.ru/fizika_10-2/58.html

2.Поверхностное натяжение. – Электрон. дан. – Режим доступа: https://urok.1sept.ru/articles/661956

60