163

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Пермский государственный технический университет»

В.А. Панов Автоматизация проектирвания средств и су. Физико-технические эффекты

Утверждено Редакционно-издательским советом

университета в качестве учебного пособия

Издательство

Пермского государственного технического университета

2008

УДК 53(03)

П16

Рецензенты:

канд. техн. наук, проф. Э.С. Заневский

(Пермский государственный технический университет)

канд. техн. наук, доц. В.Н. Зуев

(ЗАО В1336)

Панов, В.А.

П16 Автоматизация проектирования средств и СУ. Физико-технические эффекты : учеб. пособие / В.А. Панов. – Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та. 2008. – с.

В пособии представлено описание физико-технических эффектов по следующей схеме: Название, Входы-выходы, Графическая иллюстрация, Сущность, Математическое описание, Применение. Кроме того, изложен алгоритм «Синтеза физического принципа действия», с помощью которого можно решать технические задачи любой сложности на основании применения законов физики.

Пособие предназначено для студентов технических специальностей, а также инженеров и проектировщиков новой техники и технологии. Кроме того, оно будет полезно всем, кто интересуется физикой или использует ее в своей практической деятельности.

УДК 53(03)

© ГОУ ВПО

«Пермский государственный

технический университет», 2008

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………………………….….6

1.1. Понятие ФТЭ…………………………………….…………………….….8

1.2. Формализация описания ФТЭ…………………………………………...8

1.3. Дерево ФТЭ……………………………………………….. ……………...9

1.4. Синтез физического принципа действия……………………………..….9

1.5. Алгоритм синтеза ФПД………………………………………………….10

1.6.Классификация ФТЭ……………………………………………………...13

2.Описание ФТЭ……………………………………………………………....16

2.1. Механические эффекты……………………………………………….…16

2.1.1. Центробежная сила………………………………………………….....18

2.1.2. Гироскопический эффект…………………………………………...…19

2.1.3. Гравитация…………………………………………………………..….21

2.1.4. Электропластический эффект в металлах…………………………....23

2.2. Молекулярные явления…………………………………………………..25

2.2.1. Тепловое расширение……………………………………………….....27

2.2.2. Капиллярные явления…………………………………...……………..29

2.2.3. Фазовые переходы…………………………………………………..….31

2.3. Гидростатика и гидродинамика………………….……………………...34

2.3.1. Сорбция…………………………………………………………………34

2.3.2. Диффузия……………………………………………………………….36

2.3.3. Осмос……………………………………………………………………38

2.3.4. Цеолиты…………………………………………………………………40

2.4. Гидростатика и гидродинамика…………………………………..……..42

2.4.1. Архимеда закон………………………………………………………....43

2.4.2. Механокалорический эффект…………….……………………………45

2.4.3. Мангуса эффект……………………..………………………………….47

2.4.4. Джоуля – Томсона эффект………………..……………………………49

2.4.5. Гидравлический удар…………………………………..………………51

2.4.6. Кавитация……………………………………………………….......…..55

2.5. Колебания и волны……………………………………………………....56

2.5.1. Резонанс………………………………………………………………...60

2.5.2. Реверберация……………………………………………………….…..62

2.5.3. Акустомагнетоэлектрический эффект………………………………..63

2.6. Волновое движение……………………………………………...……….65

2.6.1. Эффект Доплера………………………………………………………..66

2.6.2. Поляризация волн……………….………………………………….….68

2.6.3. Дифракция…..………….…………………………………….……....…71

4. Дисперсияволн…………….…………………………………………....72

2.6.5.Электрические и электромагнитные явления…………………………74

2.7.1. Электрическое поле…………….……………………………….……...74

2.7.1.1. Джоуля-Ленца закон….………….………………………………..…74

2.7.1.2. Закон Кулона…………….…………………………………………...76

2.7.1.3. Электростатическая индукция…………….………………………...77

2.7.2. Магнитное поле…..………….………………………………………....79

2.7.2.1. Контур с током в магнитном поле……………………………..……80

2.7.2.2. Сила Лоренца……………………………………………………..…..81

2.7.2.3. Магнитострикция………….……………………………………..…..83

2.7.3. Электромагнитное поле…………….…………………………….……84

2.7.3.1. ЭДС Индукции…………….……………………………………..…...85

2.7.3.2. Взаимная индукция…………….…………………………………….86

2.7.3.3. Индукционный нагрев………….…………………………………...87

2.8. Диэлектрические свойства вещества…………….…………….………..88

2.8.1. Пьезоэлектрический эффект………….………………………….…….89

2.8.2. Обратный пьезоэлектрический эффект….………….………………...90

2.8.3. Пироэлектрики…………….………………………………….…….…..92

2.8.4. Электреты…..………….………………………………………………..94

2.8.5. Сегнетоэлектрики….………….………………………………………..96

2.9. Магнитные свойства вещества….………….………………………...….98

2.9.1. Закон Кюри…..………….…………………………………………….101

2.9.2. Виллари эффект….………….………………………………………...103

2.9.3. Магниторезистивный эффект…….………….……………………….104

2.9.4. Баркгаузена эффект…..………….…………………………………...106

2.9.5. Эффект Эйнштейна – Де-Хааза . ………….…………………………107

2.10. Электрические свойства вещества..……………………………..……108

2.10.1. Тензорезистивный эффект….………….………………………..…..109

2.10.2. Терморезистивный эффект………………………………………….110

2.11. Термоэлектрические и эмиссионные явления…..………….……..…112

2.11.1. Эффект Зеебека…..………….……………………………………….112

2.11.2 Эффект Пельтье…..………….……………………………………….113

2.11.3. Термоэлектронная эмиссия………………………………………....115

2.12. Гальвано- и термомагнитные явления…………….………………….116

2.12.1. Холла эффект………………………………………………………...118

2.12.2. Эттинсгаузена эффект…….………….……………………………...120

2.13. Электрические разряды в газах….………….………………………...121

2.14. Электрокинетические явления…..………….……………………...…124

2.15. Свет и вещество…………..……………………………………………125

2.15.1. Полное внутреннее отражение….………….…………………….…129

2.16. Фотоэлектрические и фотохимические явления….………….…...…130

2.16.1. Фотоэффект…..……………………………………………………....130

2.16.2. Дембера эффект…..………….………………………………………132

2.16.3. Эффект Кикоина-Носкова…………………………………………..133

2.16.4. Фотохромный эффект….………….………………………...………135

2.17. Люминесценция…..……….…………………………………...………137

2.18. Анизотропия и свет…………….……………………………...………139

2.18.1. Фотоупругость….………….………………………………...………139

2.18.2. Электрооптический эффект Керра…………….……………………141

2.18.3. Фарадея эффект….………….……………………………………….143

2.18.4 Эффект Зеемана….………….………………………………..………145

2.18.5. Дихроизм…..………….…………………………………………..….146

2.19. Явления микромира….………….……………………………………..147

2.19.1. Электронный Парамагнитный Резонанс………….……………..…151

2.19.2. Акустический Парамагнитный Резонанс………….………….……153

2.19.3. Ядерный магнитный резонанс………….……………………..…….154

2.20. Разное…..………………………………………………………….…....155

2.20.1.Фотофорез…..……………………………………………………...…156

2.20.2. Стробоскопический эффект…..………….…………………………158

2.20.3. Электрореологический эффект….………….………………………159

3. Заключение….………….……………………………………………….…162

4. Спиосок литературы………………………………………………...…….163