книги / Изобретенческая реальность принципы достижения технических преимуществ в объектах техники с помощью физических явлений, свойств и эффектов

— энергия колебание электрических зарядов; — энергия движения; — энергия фототока;

— энергии цветных полос — энергии длин световых волн; — энергия стоячей оптической волны; — эталонная энергия стоячей оптической волны; — энергия линейно — поляризованного света;

— механическая или иная энергия перекрытия и открытия света;

— скрытая тепловая энергия; — энергия колебаний электронов в узлах отражательной по-

верхности, способная отразить падающий световой поток (отража- тель и зеркало);

— энергия колебаний электронов в узлах поверхности раздела сред, способная отразить падающий световой поток (оптическое во- локно, перископ);

— энергия ослабленного потока света; — кинетическая (фазовая) энергия распространения света,

приводящая к отклонению от первоначального направления; — энергия всех длин световых волн составляющих белый свет; — энергия сфокусированного света (нагрев) — (лупа, очки, реф-

рактор); — энергия рассеянного света (охлаждение) — (очки, окуляр под-

зорной трубы); — энергия отражённого и сфокусированного излучения (зер-

кальный эллипсоид); — энергия отражённого параллельного луча излучения (про-

жектор); — энергия искажённого отражения объекта;

— энергия увеличенного светового отражения объекта; — энергия сконцентрированного света.

Таблицаузловиявленийпотоковчастиц,фотоновилучистойэнер- гии № 2 показываетдвижение от процессов преобразования электри- ческой и электромагнитной энергии к производству энергий потоков частиц и электромагнитного излучения, которые в конечном итоге преобразуются в теплоту. В этом отношении таблица № 2 является продолжением таблицы электрических явлений № 1 и располагается под ней.

400

Раздел: Магнетизм

(создание магнитных полюсов N и S, круговых магнитных полей)

Магнит

Ионные узлы кристаллической решётки <—> элементарные кру- говые токи (токи Ампера) <—- ориентирование плоскостей элемен- тарных витков токов параллельно друг другу вдоль одной линии = образование магнитных полюсов N и S, магнитной силовой линии магнитного поля

Намагничивание (явления парамагнетизма и диамагнетизма) Ионные узлы кристаллической решётки <—> элементарные кру- говые токи (токи Ампера) <—- источник внешнего магнитного поля = образование магнитных полюсов, сложение (парамагнетизм) — вы- читание (диамагнетизм) внутреннего магнитного поля и внешнего

магнитного поля

Ферромагнетик

Магнитный домен 1 <—> магнитный домен 2 <—- источник внеш- него магнитного поля = ориентирование магнитных доменов вдоль магнитного поля

Эффект Виллари (обратная магнитострикция, пьезонамагничи- вание)

Опорное тело <—> магнитострикционный ферромагнетик <—- ис- точник механической деформации = изменение намагниченности

Эффект Барнетта

Опорное тело <—> ферромагнетик <—- механизм вращения = уси- ление намагниченности вдоль оси вращения, сложение атомных маг- нитных моментов с механическим моментом

Взаимодействие магнитов

Пара полюсов магнита 1 <—> пара полюсов магнита 2 <—- ориен- тирование полюсов магнитов = притяжение разноимённых полюсов, отталкивание одноимённых полюсов

Ферропорошок (карбонильное железо, окись закись железа, ни- кель)

Ферропорошок это измельчённый сухой ферромагнитный (то есть парамагнитный или намагничивающийся) материал.

Применяется в качестве магнитного индикатора в магнитопорош- ковом методе неразрушающего контроля дефектов сварных швов и литья. В местах дефектов ферропорошок меняет пространственное положение, ориентируясь по изменённому направлению силовых ли- ний магнитного поля.

401

Ферромагнитная жидкость (парамагнетик)

Ферромагнитная частица 1 (нано —размерная) <—> растворитель + ПАВ <—> ферромагнитная частица 2 (нано — размерная) <—- меж- молекулярное взаимодействие (смачивание и поверхностное натя- жение) = коллоидный раствор взвешенных пар ферромагнитных ча- стиц в жидкости без остаточной намагниченности (парамагнитная жидкость)

Ферромагнитнаяжидкость<—-внешнеемагнитноеполе = поляриза- ция магнитной жидкости,изменение вязкости (уплотнение жидкости)

Магнитнореологическая жидкость

Ферромагнитная частица 1 (крупинка) <—> растворитель + ПАВ <—> ферромагнитная частица 2 (крупинка) <—- внешнее магнитное поле = поляризация магнитной жидкости,твёрдое или пластичное со- стояния жидкости

Магнитное уплотнение подвижного соединения

Система «корпус — вал» <—> магнитная жидкость <—- источник магнитного поля (магнит) = перепад (градиент) магнитного поля в за- зоре между валом и корпусом, поляризация и уплотнение магнитной жидкости, магнитное противодействие перепаду давления сред

Электромагнетизм(электрическоеобразованиемагнитногополя, открытие Эрстеда)

Макроуровень: проводник (на изоляторе) <—> свободные электро- ны <—- источник электрического поля = упорядоченное движение электронов (ток),образование кругового магнитного поля вокругпро- водника

Микроуровень:ионныеузлыпроводника <—>свободныеэлектроны <—-электрическое поле = направленноедвижение электронов,образо- вание кругового магнитного поля вокругдвижущихся электронов

Ионы узлы проводника и движущиеся свободные электроны — это внутренняя (микро уровневая) пара противоположных элементов со- ответствует проводнику и источнику электрического поля — внешней (макро уровневой) паре противоположных элементов.

К трате дешёвого компонента относится электрическая энергия, например от электробатареи.

Обретением ценного является круговое магнитное поле вокруг проводника или вокруг движущихся электронов.

Электромагнит, соленоид (многовитковый проводник) Круговой виток 1 соленоида <—> круговой виток 2 соленоида <—-

источник электрического тока = образование магнитных полюсов N и S, внутреннего и внешнего магнитного поля, притяжение витков, сжатие соленоида

402

Железный сердечник <—> соленоид <—- источник электрическо- го тока = втягивание сердечника, многократное усиление магнитного потока соленоида

Соленоид 1 <—> соленоид 2 <—- источник электрического тока = притяжение разноимённых полюсов,отталкивание одноимённых по- люсов, втягивание и выдвижение малого соленоида в соленоид боль- шего размера

Правило Э. Х. Ленца

Магнит <—> плоский неферромагнитный проводник <—- меха- низм взаимного движения = индуцированный ток, магнитное поле индуцированного тока, при возрастании потока внешнего магнит- ного поля образуются одноимённые полюса и разноимённые полюса при ослаблении

Магнитное поле, возникающее у индуцированного тока, противо- действует изменениям внешнего магнитного поля, вызывающего ин- дукцию.

Закон Ампера

Проводник 1 <—> проводник 2 (на изоляторах) <—- источник элек- трическоготока= круговыемагнитныеполявокругпроводников,обра- зование механических сил притягивания и отталкивания проводников

Самоиндукция (электромагнитнаяинерциятока,накопительмаг- нитной энергии)

Соленоид (на изоляторе) <—> электрический ток <—- механизм изменения магнитного потока = э. д. с. самоиндукции, электрическая инерция тока (замедление нарастания и исчезновения питающего тока), расход энергии электрического тока на образование магнит- ного поля и возврат запасённой таким образом энергии либо в виде электрической энергии,либо в виде тепла или механической энергии

Электромагнитная трансформация (трансформатор)

Соленоид 1 <—> замкнутый железный сердечник <—> соленоид 2 <—-источник переменного электрическоготока = изменение замкну- того магнитного потока, индуцированное э. д. с. (индуктивное напря- жение),трансформация напряжений переменного тока

Индукционный двигатель (производство механической энергии) Макроуровень: магнит <—> проводник <—- источник электриче- ского тока = образование механических сил притягивания и отталки-

вания проводника, момент сил, механическая энергия Электромагнит <—> проводник <—- источник электрического тока

= образование механических сил притягивания и отталкивания, мо- мент сил, механическая энергия

403

Микроуровень: вращающиеся упорядоченные электроны (магни- та) <—> ионный остов проводника <—- направленное движение элек- тронов (ток) = сила Лоренца,ударыдвижущих электронов по ионному остову проводника по направлению действия силы Лоренца, увлече- ние всего проводника по направлению действия силы Лоренца, обра- зование движения проводника, механической энергии

Движущиеся направленно электроны (в ионном остове прово- дника) и вращающиеся упорядоченные электроны — это внутренняя (микро уровневая) пара противоположных элементов соответству- ет магниту и проводнику с электрическим током — внешней (макро уровневой) паре противоположных элементов.

К тратам дешёвого компонента относится электрическая энергия, например, от электросети.

Обретением ценной энергии является механическая энергия. Проводник с током — активный элемент, отдающий механическую

энергию.

Магнит это пассивный элемент, принимающий магнитную энер- гию проводника и энергию, потраченную на его намагничивание.

Электромагнит это пассивный элемент, принимающий энергию электрического тока для намагничивания и магнитную энергию про- водника.

Электромагнитный вакуумный захват

Ферромагнитная жидкость (в капилляре) <—> соленоид (вокруг капилляра) <—- источник электрического тока = втягивание ферро- магнитной жидкости в капилляр и выдвижение — при изменении на- правления магнитного поля

Электромагнитный насос (реактивный судовой движитель) Электропроводящая жидкость (в канале) <—> электромагнит (во-

круг канала) <—- источник переменного электрического тока = из- менение потока магнитного поля, индуцированный ток в жидкости, увлечение жидкости по направлению действия силы Лоренца, пере- мещение жидкости, напор жидкости

Сельсин — система (пара сельсинов, соединённых электрически) Сельсин 2 <—> источник переменного тока <—> сельсин 1 <—- ис- точник вращения ротора = образование самосинхронизации, следя-

щее вращение ротора сельсина 2, механическая энергия

Магнитострикция (тормозное устройство)

Опорноетело <—> магнитострикционный ферромагнетик (железо, никель, кобальт, их сплавы, содержащие парные магнитные домены) <—- источник магнитного поля = деформация (расширение или сжа- тие) тела, перестройка магнитных доменов

404

Магнитный указатель

Источник магнитного поля <—> висмут (плоская спираль) <—- ис- точник электрического тока = электрическое сопротивление равное напряжённости магнитного поля

3. Таблица узлов и магнитных явлений

405

406

Виды узлов группы 0 (сверху вниз):

— витки токов Ампера 1–2 образованы парой витков вращаю- щихся микротоков;

— ферромагнетик образован структурой парных магнитных до- менов, имеющих магнитные полюса;

— магнит — магнит образован парой магнитных систем содержа- щих магнитные полюса;

— ферропорошок — намагниченная деталь образуют систему,

состоящую из измельчённого сухого ферромагнитного материала и намагниченной детали;

— магнитная жидкость — магнит образуют систему из ферро-

магнитной жидкости и магнита; — магнитнореологическая жидкость — магнит образуют систе-

му из магнитнореологической жидкости и магнита; — магнит — проводник образован постоянным магнитом и про-

водником без тока;

— витки 1–2 проводника (парные витки) образуют соленоид (ка- тушку);

— виток проводника — магнит образуют поворотный узел витка в магнитном поле;

— плоский проводник — магнит образуют пару немагнитного и магнитного тел;

— проводник —проводникобразован парой проводников безтока; — соленоид — соленоид образован парой многовитковых прово-

дниковых спиралей без тока; — соленоид образован парными витками многовиткового прово-

дника; — соленоид1–2(трансформаторныйузел)образованпароймного-

витковых обмоток проводника на замкнутом железном сердечнике; — соленоид — железный сердечник образован многовитковой проводниковой спиралью без тока и железным цилиндрическим те-

лом внутри него; — соленоид — магнитная жидкость образован многовитковой

проводниковой спиралью без тока и магнитной жидкостью; — соленоид — проводящая жидкость образован многовитковой

проводниковой спиралью без тока и проводящей жидкостью; — сельсин 1–2 образован парой сельсинов электрически соеди-

нённых друг с другом; — ферромагнетик — магнит образован структурой парных маг-

нитных доменов ферромагнетика и магнитом; — висмутовая спираль — магнитное поле образованы магнит-

ным полем измерения и спиралью чувствительной (электросопротив- лением) к напряжению магнитного поля.

407

Виды энергий, направляемые на образование магнитных явлений группы 1 (сверху вниз):

— ориентирование витков требуется энергия внешнего магнит- ного поля;

— пьезонамагничиванию (ферромагнетика) требуется механи- ческая энергия деформации;

— осевому усилению намагниченности (ферромагнетика) тре-

буется механическая энергия вращения;

— притяжению — отталкиванию магнитов требуется энергия для ориентирования имеющихся магнитных полюсов;

— ориентированию частиц ферропорошка требуется внешнее магнитное поле;

— поляризации, изменению вязкости и плотности магнитной и магнитнореологической жидкостям требуется энергия внешнего магнитного поля;

— электромагнетизму (открытию Эрстеда — установлению маг- нита перпендикулярно прямому протяжённому проводнику) требует- ся энергия электрического тока;

— обвиванию тонким и гибким проводником полюсов магни-

та требуется энергия электрического тока;

— электронамагничиванию витков проводника требуется энер- гия электрического тока;

— повороту витка проводника в магнитном поле нужна энергия электрического тока;

— правилу Ленца (противодействию изменениям магнитного поля при движении неферромагнитного элемента) нужна энергия внешнего магнитного поля,вызывающего в нём индуцированныйток;

— закону Ампера (притяжению — отталкиванию прямых парал- лельных проводников) требуется энергия электрического тока;

— втягиванию — выдвижению соленоидов требуется энергия электрического тока;

— самоиндукции (замедлению процессов поступления и исчезно- вения питающего тока) нужна энергия собственного магнитного по- тока, вызывающего индуцированный ток, направленный против из- менений питающего тока;

— электромагнитной трансформации требуется энергия пере-

менного электрического тока; — втягиванию вовнутрь соленоида железного сердечника тре-

буется энергия электрического тока; — умножениюмагнитногопотокасоленоидатребуетсявведение

в него железного сердечника и энергия электрического тока; — перемещению магнитной жидкости внутри соленоида нужна

энергия электрического тока;

408

— отбрасыванию проводящей жидкости (морской воды) требу-

ется энергия переменного электрического тока (эффект электромаг- нитной индукции);

— электромагнитной самосинхронизации требуется энергия переменного электрического тока;

— магнитострикции ферромагнетика требуется энергия магнит- ного поля;

— изменению электрического сопротивления висмута требует-

ся энергия магнитного поля.

Видыэнергий,получаемыеотмагнитныхявленийгруппы2(сверху вниз):

— энергия магнитного поля; — энергия бесконтактной передачи движения;

— энергия пространственной визуализации дефектов; — энергия жёсткого соединения; — энергия механического воздействия на поверхность детали;

— энергия противодействия перепаду давлений сред; — энергия гашения механических колебаний;

— энергия механического крепления детали; — энергия гашения и стабилизации механических колебаний; — энергия кругового магнитного поля; — энергия электромагнитного поля; — энергия момента вращения;

— энергия гашения колебаний неферромагнитного проводни-

ка (энергия индуцированного тока); — механическая энергия вращения;

— механическая энергия силовых перемещений; — запас магнитной энергии; — энергия колебаний электрического тока;

— энергия трансформированного переменного электрическо- го тока;

— механическая энергия перемещения рейки прибора; — энергия импульса поступательного движения; — энергия силового притяжения и удержания; — энергия коммутации; — энергия возвратно-поступательного перемещения; — энергия напора; — энергия реакции потока;

— энергия синхронизирующего момента вращения; — энергия механических колебаний; — энергия фиксации подвижной детали;

— энергия электрического аналога напряжённости магнитно- го поля.

409