Реферат По предмету «Физика» Тема: «Токи Фуко и их применение». Реферат токи высокой частоты и их применение

Токи высокой частоты (статья) - физика, прочее

Что такое токи высокой частоты?

Токи с частотой выше 10000 Гц называют токами высокой частоты (ТВЧ). Их получают с помощью электронных устройств.

Если поместить проводник внутрь катушки, по которой течет ток высокой частоты, то в проводнике возникнут вихревые токи. Вихревые токи нагревают проводник. Скорость нагрева и температуру легко регулировать, меняя ток в катушке.

В 

В индукционной печи можно плавить самые тугоплавкие металлы. Для получения особо чистых веществ плавку можно вести в вакууме и даже без тигля, подвесив расплавленный металл в магнитном поле. Высокая скорость нагрева очень удобна при прокатке и ковке металла. Подбирая форму катушек, можно вести пайку и сварку деталей при наилучшем температурном режиме.

В 

Индукционная плавильная печь

В 

Ток i, текущий по проводнику, создает магнитное поле B. На очень высоких частотах становится заметным влияние вихревого электрического поля Е, порождаемого изменением поля В.

Влияние поля Е усиливает ток на поверхности проводника и ослабляет в середине. При достаточно большой частоте ток течет только в поверхностном слое проводника.

Метод поверхностной закалки стальных изделий придумал и предложил российский ученый В. П. Вологдин. На высокой частоте индукционный ток нагревает только поверхностный слой детали. После быстрого охлаждения получается нехрупкое изделие с твердой поверхностью.

В 

Закалочный станок

Подробнее смотрите здесь: Индукционные нагревательные и закалочные установки

Действие токов высокой частоты на диэлектрики

На диэлектрики действуют высокочастотным электрическим полем, помещая их между пластинами конденсатора. Часть энергии электрического поля расходуется при этом на нагрев диэлектрика. Нагрев с помощью ТВЧ особенно хорош, если теплопроводность вещества мала.

В 

Высокочастотный нагрев диэлектриков (диэлектрический нагрев) широко применяется для сушки и склейки древесины, для производства резины и пластмасс.

Токи высокой частоты в медицине

УВЧ-терапия - это диэлектрический нагрев тканей тела. Смертельно опасен для человека постоянный и низкочастотный ток свыше нескольких миллиамперов. Ток высокой частоты (≈ 1 МГц), даже при силе 1 А, вызывает только разогрев тканей и используется для лечения.

"Электронож" - высокочастотный аппарат, широко применяется в медицине. Он разрезает ткани и "заваривает" кровеносные сосуды.

В 

Прочие применения токов высокой частоты

Зерно, обработанное перед посевом ТВЧ, заметно повышает урожайность.

Индукционный нагрев газовой плазмы позволяет получить высокие температуры.

Поле частотой 2400 МГц в микроволновой электропечи варит суп прямо в тарелке за 2-3 минуты.

На изменении параметров колебательного контура при поднесении катушки к металлическому предмету основано действие миноискателя.

Токи высокой частоты применяются также для радиосвязи, телевидения и радиолокации.

В 

Список источников:

1. Дмитриева, В.Ф. Физика: учебник для студенческих общеобразовательных учреждений среднего профессионального образования [Текст] / В.Ф. Дмитриева.  –6-е издание. стереотип. – М.: Издательский центр Академия, 2005. -  280-288.

В 

Интернет-ресурсы:

1. Единое окно доступа к образовательным ресурсам [Электронный ресурс].  – Режим доступа: http://window.edu.ru/window, свободный. -  Загл. с экрана. - (Дата обращения: 11.11.2014).
2. Электронно-библиотечная система «КнигаФонд» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.knigafund.ru/, для доступа к информ. ресурсам требуется авторизация. -  Загл. с экрана.  - (Дата обращения: 11.11.2014).
3. Портал естественных наук  » [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://e-science.ru/physics, свободный. -  Загл. с экрана. - (Дата обращения: 11.11.2014).­­­­­

Просмотр содержимого документа «Токи высокой частоты (статья) »

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ

Государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования

Кемеровский профессионально-технический техникум

Токи высокой частоты.

(статья)

Подготовили: преподаватели физики

Щербунова Евгения Олеговна и

Колабина Галина Алексеевна

г. Кемерово

2014

Что такое токи высокой частоты?

Токи с частотой выше 10000 Гц называют токами высокой частоты (ТВЧ). Их получают с помощью электронных устройств.

Если поместить проводник внутрь катушки, по которой течет ток высокой частоты, то в проводнике возникнут вихревые токи. Вихревые токи нагревают проводник. Скорость нагрева и температуру легко регулировать, меняя ток в катушке.

В индукционной печи можно плавить самые тугоплавкие металлы. Для получения особо чистых веществ плавку можно вести в вакууме и даже без тигля, подвесив расплавленный металл в магнитном поле. Высокая скорость нагрева очень удобна при прокатке и ковке металла. Подбирая форму катушек, можно вести пайку и сварку деталей при наилучшем температурном режиме.

Индукционная плавильная печь

Ток i, текущий по проводнику, создает магнитное поле B. На очень высоких частотах становится заметным влияние вихревого электрического поля Е, порождаемого изменением поля В.

Влияние поля Е усиливает ток на поверхности проводника и ослабляет в середине. При достаточно большой частоте ток течет только в поверхностном слое проводника.

Метод поверхностной закалки стальных изделий придумал и предложил российский ученый В. П. Вологдин. На высокой частоте индукционный ток нагревает только поверхностный слой детали. После быстрого охлаждения получается нехрупкое изделие с твердой поверхностью.

Закалочный станок

Подробнее смотрите здесь: Индукционные нагревательные и закалочные установки

Действие токов высокой частоты на диэлектрики

На диэлектрики действуют высокочастотным электрическим полем, помещая их между пластинами конденсатора. Часть энергии электрического поля расходуется при этом на нагрев диэлектрика. Нагрев с помощью ТВЧ особенно хорош, если теплопроводность вещества мала.

Высокочастотный нагрев диэлектриков (диэлектрический нагрев) широко применяется для сушки и склейки древесины, для производства резины и пластмасс.

Токи высокой частоты в медицине

УВЧ-терапия - это диэлектрический нагрев тканей тела. Смертельно опасен для человека постоянный и низкочастотный ток свыше нескольких миллиамперов. Ток высокой частоты (≈ 1 МГц), даже при силе 1 А, вызывает только разогрев тканей и используется для лечения.

"Электронож" - высокочастотный аппарат, широко применяется в медицине. Он разрезает ткани и "заваривает" кровеносные сосуды.

Прочие применения токов высокой частоты

Зерно, обработанное перед посевом ТВЧ, заметно повышает урожайность.

Индукционный нагрев газовой плазмы позволяет получить высокие температуры.

Поле частотой 2400 МГц в микроволновой электропечи варит суп прямо в тарелке за 2-3 минуты.

На изменении параметров колебательного контура при поднесении катушки к металлическому предмету основано действие миноискателя.

Токи высокой частоты применяются также для радиосвязи, телевидения и радиолокации.

Список источников:

1. Дмитриева, В.Ф. Физика: учебник для студенческих общеобразовательных учреждений среднего профессионального образования [Текст] / В.Ф. Дмитриева. –6-е издание. стереотип. – М.: Издательский центр Академия, 2005. - 280-288.

Интернет-ресурсы:

1. Единое окно доступа к образовательным ресурсам [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://window.edu.ru/window, свободный. - Загл. с экрана. - (Дата обращения: 11.11.2014).

2. Электронно-библиотечная система «КнигаФонд» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.knigafund.ru/, для доступа к информ. ресурсам требуется авторизация. - Загл. с экрана. - (Дата обращения: 11.11.2014).

3. Портал естественных наук » [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://e-science.ru/physics, свободный. - Загл. с экрана. - (Дата обращения: 11.11.2014).­­­­­

kopilkaurokov.ru

Реферат - Использование высокочастотных токов в медицине

Прогревание тканей высокочастотными токами используют в следующих физиотерапевтических процедурах.

Диатермия — метод электролечения, заключающийся в местном воздействии на организм переменным током высокой частоты и большой силы, приводящем к повышению температуры тканей.

При диатермии применяют ток частоты 1-2 МГц и силы 1-1,5 А. Свинцовые электроды накладывают на тело пациента так, чтобы прогреваемый участок находился между ними. Величина напряжения 100-150 В. Плотность тока определяется площадью электродов и общим сопротивлением ткани между ними. Сильнее нагреваются ткани с большим удельным сопротивлением (кожа, жир, мышцы). Меньше нагреваются органы, богатые кровью или лимфой (легкие, печень, лимфоузлы).

Недостаток диатермии — непродуктивное выделение теплоты в слое кожи и подкожной клетчатке.

Местная дарсонвализация — метод электролечения, заключающийся в местном воздействии на организм слабым импульсным током высокой частоты и высокого напряжения.

При дарсонвализации применяют ток частотой 100-400 кГц и напряжением в десятки кВ. При этом к телу пациента прикладывается только один стеклянный электрод, заполненный графитом (рис. 17.2).

Рис. 17.2.Дарсонвализация лица (а), десен (б)

Графит, стекло и поверхность тела, к которой приложен электрод, образуют конденсатор С1 (рис. 17.3). Второй электрод находится внутри корпуса прибора. Этот электрод, тело пациента и находящийся между ними слой воздуха образуют конденсатор С2. Электрическая схема подключения показана на рис. 17.3. Она включает два конденсатора и резистор R, изображающий сопротивление прогреваемого участка.

Рис. 17.3.Электрическая схема дарсонвализации

При частоте 100-400 кГц импеданс цепи обеспечивает силу тока в цепи I = 10-15 мА. В воздушном промежутке между электродом Э и поверхностью тела возникает электрический разряд, который

стимулирует в коже положительные для нее физиологические процессы и вызывает деструкцию оболочек микроорганизмов.

Токи высокой частоты используются и в хирургических целях.

Диатермокоагуляция — прижигание, «сваривание» ткани. При этом применяется ток плотностью 6-10 мА/мм2, в результате чего температура ткани повышается и ткань коагулирует.

Диатермотомия — рассечение тканей при помощи электрода в форме лезвия, который дает узкий ровный разрез без капиллярного кровотечения. При этом плотность тока составляет 40 мА/мм2.

Электрохирургическое воздействие сопровождается меньшими кровопотерями.

БИЛЕТ№281) Некоторые специальные разновидности механических волн. Ударная волна, поверхностные волны, автоволны. Эффект Доплера и его использование в медицине.

1. Ударные волны. При распространении звуковых волн скорость колебания частиц не превышает нескольких см/с, т.е. она в сотни раз меньше скорости волны. При сильных возмущениях (взрыв, движение тел со сверхзвуковой скоростью, мощный электрических разряд) скорость колеблющихся частиц среды может стать сравнимой со скоростью звука. При этом возникает эффект, называемый ударной волной.

При взрыве нагретые до высоких температур продукты, обладающие большой плотностью, расширяются и сжимают тонкий слой окружающего воздуха.

Ударная волна — распространяющаяся со сверхзвуковой скоростью тонкая переходная область, в которой происходит скачкообразное возрастание давления, плотности и скорости движения вещества.

Ударная волна может обладать значительной энергией. Так, при ядерном взрыве на образование ударной волны в окружающей среде затрачивается около 50 % всей энергии взрыва. Ударная волна, достигая объектов, способна вызвать разрушения.

2. Поверхностные волны. Наряду с объемными волнами в сплошных средах при наличии протяженных границ могут существовать волны, локализованные вблизи границ, которые играют роль волноводов. Таковы, в частности, поверхностные волны в жидкости и упругой среде, открытые английским физиком В. Стреттом (лордом Релеем) в 90-х годах 19 века. В идеальном случае волны Релея распространяются вдоль границы полупространства, экспоненциально затухая в поперечном направлении. В результате поверхностные волны локализуют энергию возмущений, созданных на поверхности, в сравнительно узком приповерхностном слое.

Поверхностные волны — волны, которые распространяются вдоль свободной поверхности тела или вдоль границы тела с другими средами и быстро затухают при удалении от границы.

Примером таких волн могут служить волны в земной коре (сейсмические волны). Глубина проникновения поверхностных волн составляет несколько длин волн. На глубине, равной длине волны λ, объемная плотность энергии волны составляет приблизительно 0,05 ее объемной плотности на поверхности. Амплитуда смещения быстро убывает при удалении от поверхности и на глубине нескольких длин волн практически исчезает.

3. Волны возбуждения в активных средах.

Активно возбудимая, или активная, среда — непрерывная среда, состоящая из большого числа элементов, каждый из которых обладает запасом энергии.

При этом каждый элемент может находиться в одном из трех состояний: 1 — возбуждение, 2 — рефрактерность (невозбудимость в течение определенного времени после возбуждения), 3 — покой. В возбуждение могут перейти элементы только из состояния покоя. Волны возбуждения в активных средах называют автоволнами. Автоволны — это самоподдерживающиеся волны в активной среде, сохраняющие свои характеристики постоянными за счет распределенных в среде источников энергии.

Характеристики автоволны — период, длина волны, скорость распространения, амплитуда и форма — в установившемся режиме зависят только от локальных свойств среды и не зависят от начальных условий. В табл. 2.2 представлено сходство и различие автоволн и обычных механических волн.

Автоволны можно сопоставить с распространением пожара в степи. Пламя распространяется по области с распределенными запасами энергии (по сухой траве). Каждый последующий элемент (сухая травинка) зажигается от предыдущего. И таким образом распространяется фронт волны возбуждения (пламя) по активной среде (сухой траве). При встрече двух очагов пожара пламя исчезает, так как исчерпаны запасы энергии — вся трава выгорела.

Описание процессов распространения автоволн в активных средах используется при изучении распространения потенциалов действия по нервным и мышечным волокнам.

Уда́рнаяволна́ — поверхность разрыва, которая движется внутри среды, при этом давление, плотность, температура и скорость испытывают скачокПове́рхностные акусти́ческие во́лны (ПАВ) — упругие волны, распространяющиеся вдоль поверхности твёрдого тела или вдоль границы с другими средамиАвтоволны (англ. autowaves[прим. 1]) — это самоподдерживающиеся нелинейные волны в активных средах (т.е. содержащих распределённые источники энергии). Эффект Доплера состоит в изменении частоты колебаний, воспринимаемой наблюдателем, вследствие относительного движения источника колебаний и наблюдателя.

Эффект наблюдается в акустике и оптике.

Получим формулу, описывающую эффект Доплера, для случая, когда источник и приемник волны движутся относительно среды вдоль одной прямой со скоростями vИ и vП соответственно. Источник совершает гармонические колебания с частотой ν0относительно своего равновесного положения. Волна, созданная этими колебаниями, распространяется в среде со скоростью v. Выясним, какую частоту колебаний зафиксирует в этом случае приемник.

Возмущения, создаваемые колебаниями источника, распространяются в среде и достигают приемника. Рассмотрим одно полное колебание источника, которое начинается в момент времени t1 = 0

и заканчивается в момент t2 = T0(T0 — период колебаний источника). Возмущения среды, созданные в эти моменты времени, достигают приемника в моменты t'1 и t'2 соответственно. При этом приемник фиксирует колебания с периодом и частотой:

Найдем моменты t'1 и t'2для случая, когда источник и приемник движутся навстречу друг другу, а начальное расстояние между ними равно S. В момент t2 = T0это расстояние станет равным S — (vИ + vП)T0, (рис. 2.2).

Рис. 2.2.Взаимное расположение источника и приемника в моменты t1 и t2

Эта формула справедлива для случая, когда скорости vи и vп направлены навстречу друг другу. В общем случае при движении

источника и приемника вдоль одной прямой формула для эффекта Доплера принимает вид

Для источника скорость vИ берется со знаком «+», если он движется в направлении приемника, и со знаком «-» в противном случае. Для приемника — аналогично (рис. 2.3).

Рис. 2.3.Выбор знаков для скоростей источника и приемника волн

Рассмотрим один частный случай использования эффекта Доплера в медицине. Пусть генератор ультразвука совмещен с приемником в виде некоторой технической системы, которая неподвижна относительно среды. Генератор излучает ультразвук, имеющий частоту ν0, который распространяется в среде со скоростью v. Навстречу системе со скоростью vтдвижется некоторое тело. Сначала система выполняет роль источника (vИ= 0), а тело — роль приемника (vTl= vТ). Затем волна отражается от объекта и фиксируется неподвижным приемным устройством. В этом случае vИ = vТ, а vп = 0.

Применив формулу (2.7) дважды, получим формулу для частоты, фиксируемой системой после отражения испущенного сигнала:

При приближении объекта к датчику частота отраженного сигнала увеличивается, а при удалении — уменьшается.

Измерив доплеровский сдвиг частоты, из формулы (2.8) можно найти скорость движения отражающего тела:

Знак «+» соответствует движению тела навстречу излучателю.

Эффект Доплера используется для определения скорости кровотока, скорости движения клапанов и стенок сердца (доплеровская эхокардиография) и других органов. Схема соответствующей установки для измерения скорости крови показана на рис. 2.4.

Рис. 2.4.Схема установки для измерения скорости крови: 1 — источник ультразвука, 2 — приемник ультразвука

Установка состоит из двух пьезокристаллов, один из которых служит для генерации ультразвуковых колебаний (обратный пьезоэффект), а второй — для приема ультразвука (прямой пьезоэффект), рассеянного кровью.

Пример. Определить скорость кровотока в артерии, если при встречном отражении ультразвука (ν0= 100 кГц = 100 000 Гц,v = 1500 м/с) от эритроцитов возникает доплеровский сдвиг частоты νД= 40 Гц.

Решение. По формуле (2.9) найдем:

v0= vР”v/2v0= 40x1500/(2x100 000) = 0,3 Рј/СЃ.

2) Действие постоянного тока. Действие переменного тока (НЧ, ЗЧ, УЗЧ). Пороговые значения.

Впервые закономерности действия постоянного тока на нерв нервно-мышечного препарата исследовал в 19 веке Пфлюгер. Он установил, что при замыкании цепи постоянного тока, под отрицательным электродом, т.е. катодом возбудимость повышается, а под положительным – анодом снижается. Это называется законом действия постоянного тока. Изменение возбудимости ткани (например, нерва) под действием постоянного тока в области анода или катода называется физиологическим электротоном.

В настоящее время установлено, что под действием отрицательного электрода – катода потенциал мембраны клеток снижается. Это явление называется физическим катэлектротоном. Под положительным – анодом, он возрастает. Возникает физический анэлектртон. Так как, под катодом мембранный потенциал приближается к критическому уровню деполяризации, возбудимость клеток и тканей повышается. Под анодом мембранный потенциал возрастает и удаляется от критического уровня деполяризации, поэтому возбудимость клетки, ткани падает. Следует отметить, что при очень кратковременном действии постоянного тока (1 мс и менее) МП не успевает измениться, поэтому не изменяется и возбудимость ткани под электродами.

Постоянный ток широко используется в клинике для лечения и диагностики. Например, с помощью него производится электростимуляция нервов и мышц, физиопроцедуры: ионофорез и гальванизация.

Переме́нный ток (англ. alternating current) — электрический ток, который с течением времени изменяется по величине и направлению или, в частном случае, изменяется по величине, сохраняя своё направление в электрической цепи неизменным. Пороговые значения силы тока. Предельный ток. Для переменного тока частотой 50 Гц установлены пороги: Ощутимый ток (1 — 3 мА). Неотпускающий ток (10 — 15 мА). Ток, вызывающий паралич дыхательных мышц (60 — 80мА). Фибрилляционный (смертельный) ток (100 мА при t > 0,5 c). Безопасная для человека сила тока составляет 0,3 мА. Предельная сила тока при времени воздействия 1 секунда составляет 50 мА, а при времени 3 с. — 6 мА.БИЛЕТ№29 1) Энергетические характеристики механической волны. Объемная плотность энергии, поток энергии, интенсивность механической волны.

Упругая волна в процессе своего распространения вовлекает все новые и новые частицы в колебательное движение, то есть сообщает им энергию, необходимую для колебаний. Таким образом, волна переносит энергию. Эта энергия передается от одних частиц к другим со скоростью распространения волны.

В 

В 

Будем называть плотностью энергии w — энергию колеблющихся частиц в единице объема среды. Выберем прямоугольную площадку S, перпендикулярную направлению распространения волны и построим на ней параллепипед с длиной ребра, численно равной скорости v распространения волны (рис. 1.6).

В 

В 

Р РёСЃ. 1.6

В 

Волна, вошедшая в этот параллепипед через основание, пройдет его за одну секунду и сообщит всем частицам его объема Sv энергию, равную w Sv. Энергию Ф, переносимую волной в единицу времени через площадку, перпендикулярную направлению распространения волны, называют потоком энергии.

Р¤ = w Sv (1.31)

Поток энергии — скалярная величина (измеряется в ваттах). Поток энергии в различных точках среды может иметь разную величину. Для локальной характеристики переноса энергии вводится векторная величина j — плотность потока энергии, численно равная энергии переносимой волной в единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную направлению распространения волны. Из определения следует, что

j = Р¤/S = w v

В векторной форме

j = w v (1.32)

Вектор j плотности потока энергии упругой волны называют также вектором Умова. Среднее по времени значение j ср плотности потока энергии называют интенсивностью I волны.

I = j СЃСЂ (1.33)

Выразим энергетические характеристики волны через рассмотренные ранее параметры — амплитуду и частоту. Для этого воспользуемся полученным ранее выражением для энергии механических колебаний (см. раздел «Свободные колебания» курса лекций «Физические основы механики»). Полная механическая энергия Е частицы массой m, колеблющейся с амплитудой А и частотой , равна

E = mA 2 пЃ· 2 /2 (1.34)

Рассмотрим единичный объем среды. Масса этого единичного объема равна плотности среды . Тогда плотность энергии w, то есть полная механическая энергия колебаний частиц единичного объема среды согласно (1.34) составит

w = пЃІ A 2 пЃ· 2 /2 (1.35)

Подставив полученную плотность энергии в (1.32) и учтя (1.33), получим для интенсивности I упругой волны выражение

I = пЃІ A 2 пЃ· 2 v/2 (1.36)

В процессе распространения волны в среде происходит частичное поглощение энергии. Энергия механических колебаний благодаря наличию сил трения превращается в тепло, вследствие этого интенсивность волны уменьшается. Обычно поглощаемая энергия пропорциональна интенсивности волны. Используя это условие, можно получить следующее выражение, характеризующее убывание интенсивности плоской волны вдоль направления ее распространения (вдоль оси х):

I = I 0e -пЃўп‚ x (1.37)

где  — коэффициент затухания, характеризующий поглощающие свойства среды, I 0 — начальная интенсивность в точке х = 0.

Рассмотрим теперь энергетические характеристики электромагнитных волн. Электромагнитная волна представляет собой процесс совместного распространения в пространстве электрического и магнитного полей. Каждое из этих полей обладает энергией. Следовательно, в пространстве, по которому проходит электромагнитная волна, распределена энергия. Плотность этой энергии, то есть энергия w, заключенная в единице объема, является суммой плотностей энергии электрического и магнитного полей. Напомним выражения для плотности w E энергии электрического поля и плотности w H энергии магнитного поля (см. разделы «Энергия электрического поля» и «Энергия магнитного поля» курса лекций «Электричество и магнетизм»).

w Р• = пЃҐ 0пЃҐ Р• 2 /2

w H = пЃ­ 0пЃ­ H 2 /2

Суммарная плотность w энергии электромагнитного поля, таким образом, равна

w = пЃҐ 0пЃҐ Р• 2 /2 + пЃ­ 0пЃ­ H 2 /2 (1.38)

Если учесть связь (1.25) между величинами Е и Н в электромагнитной волне, то плотность энергии w можно выразить либо через Е 2, либо через Н 2, либо через произведение ЕН

w = пЃҐ 0пЃҐ Р• 2 = пЃ­ 0пЃ­ H 2 = = (1.39)

Плотность потока энергии электромагнитной волны обозначают буквой S. По аналогии с плотностью потока упругой волны (формула (1.32)), S выражается через плотность энергии

S= w v (1.40)

С учетом (1.39) модуль вектора S равен

S = EH (1.41) Вектор S называют вектором Пойнтинга. Он направлен в сторону распространения электромагнитной волны. Величина вектора Пойнтинга периодически меняется во времени, так как величины Е и Н являются периодическими функциями времени. На практике важной величиной является среднее по времени значение модуля вектора Пойнтинга, называемое интенсивностью I волны.

I = S СЃСЂ = w СЃСЂ v = (1.42)

Электромагнитные волны могут распространяться в вакууме. В этом случае суммарная энергия электромагнитной волны не изменяется, так как отсутствует поглощающая среда. При распространении в среде, обладающей проводимостью, электрическое поле волны передает свою энергию зарядам среды, приводя их в движение, то есть, возбуждая токи. В результате энергия волны расходуется на джоулево тепло. Электромагнитная волна может также взаимодействовать с атомами и молекулами вещества, передавая им свою энергию. Описанные процессы рассеяния энергии электромагнитной волны приводят к ее ослаблению при распространении в среде. Для плоской электромагнитной волны при невысоких интенсивностях поглощение происходит по закону, описываемому формулой (1.37).

2) Действие высокочастотного токаВысокочастотные токи не опасны и даже применяются с лечебной целью. В основе методов высокочастотной электротерапии лежит воздействие на организм переменных токов, электрических, магнитных и электромаг- нитных полей высокой, ультравысокой и сверхвысокой частоты. Все мето- ды высокочастотной электротерапии обладают общими признаками, что позволяет отнести их к одному разделу физиотерапии.

Во-первых, основным действующим фактором всех методов высоко- частотной терапии считается переменный ток, который либо непосредст- венно подводится к телу пациента, либо возникает в тканях и средах орга- низма под влиянием переменных высокочастотных полей.

Во-вторых, общим является способ получения действующего фактора.

С этой целью в аппаратах используется колебательный контур.

В-третьих, во многом сходен и механизм действия этих факторов на организм. В основе физиологического и лечебного действия высокочас- тотных электрических колебаний лежит их взаимодействие с электрически заряженными частицами тканей. Оно сопровождается неспецифическим (тепловым) и специфическим (осцилляторным) эффектами.

Билет №30

1. Механические волны, частота волны. Продольные и поперечные волны. Волновой фронт. Скорость и длина волны. Уравнение плоской волны.

2. Действие магнитных полей. Действие постоянного электрического поля. Действие переменного электрического поля (УВЧ). Действие электромагнитных волн (СВЧ).

www.ronl.ru

«Токи Фуко и их применение»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«КУРГАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Выполнил: Студент группы Т-10915 Логунова М.В.

Преподаватель Воронцов Б.С.

Курган 2016

Содержание

Введение 3

1. Токи Фуко 4

2.Вихри и скин-эффект 7

3.Практическое применение токов Фуко 8

4.Вывод формул 10

4.1. Сила вихревого тока по закону Ома 10

4.2. Формулы для посчёта потерь на токи Фуко 10

Заключение 11

Список использованной литературы 12

Введение

Индукционный ток может возникать не только в линейных контурах, то есть в проводниках, поперечные размеры которых пренебрежимо малы по сравнению с их длиной. Индукционный ток возникает и в массивных проводниках. В этом случае проводник не обязательно включать в замкнутую цепь. Замкнутая цепь индукционного тока образуется в толще самого проводника. Такие индукционные токи называются вихревымиилитоками Фуко.

Вихревые токи, или токи Фуко (в честь Ж. Б. Л. Фуко) — вихревые индукционные токи, возникающие впроводникахлибо вследствие изменения во времени магнитного поля, в котором находится тело, либо вследствие движения тела в магнитном поле, приводящего к изменению магнитного потока через тело или какую-либо его часть.

Величина токов Фуко тем больше, чем быстрее меняется магнитный поток.

1. Токи Фуко

Впервые вихревые токи были обнаружены французским учёным Д. Ф. Араго(1786—1853) в 1824 г. в медном диске, расположенном на оси под вращающейся магнитной стрелкой. За счёт вихревых токов диск приходил во вращение. Это явление, названное явлением Араго, было объяснено несколько лет спустяM. Фарадеемс позиций открытого им закона электромагнитной индукции: вращаемое магнитное поле наводит в медном диске вихревые токи, которые взаимодействуют с магнитной стрелкой. Вихревые токи были подробно исследованы французским физикомФуко(1819—1868) и названы его именем. Он открыл явление нагревания металлических тел, вращаемых в магнитном поле, вихревыми токами.

Токи Фуко возникают под воздействием переменного электромагнитного поля и по физической природе ничем не отличаются от индукционных токов, возникающих в линейных проводах.

Но, в отличие от электрического тока в проводах, текущего по точно определённым путям, вихревые токи замыкаются непосредственно в проводящей массе, образуя вихреобразные контуры. Эти контуры тока взаимодействуют с породившим их магнитным потоком. Электрическое сопротивление массивного проводника мало, поэтому токи Фуко достигают очень большой силы. Согласно правилу Ленца, магнитное поле вихревых токов направлено так, чтобы противодействовать изменению магнитного потока, индуцирующего эти вихревые токи.

Например, если медную пластину отклонить от положения равновесия и отпустить так, чтобы она вошла со скоростью υ в пространство между полосами магнита, то пластина практически остановится в момент её вхождения в магнитное поле (рис. 1).

Замедление движения связано с возбуждением в пластине вихревых токов, препятствующих изменению потока вектора магнитной индукции. Поскольку пластина обладает конечным сопротивлением, токи индукции постепенно затухают и пластина медленно двигается в магнитном поле. Если электромагнит отключить, то медная пластина будет совершать обычные колебания, характерные для маятника.

Вихревые токитакже приводят к неравномерному распределению магнитного потока по сечению магнитопровода. Это объясняется тем, что в центре сечения магнитопровода намагничивающая сила вихревых токов, направленная навстречу основному потоку, является наибольшей, так как эта часть сечения охватывается наибольшим числом контуров вихревых токов. Такое «вытеснение» потока из середины сечения магнитопровода выражено тем резче, чем выше частота переменного тока и чем больше магнитная проницаемость ферромагнетика. При высоких частотах поток проходит лишь в тонком поверхностном слое сердечника. Это вызывает уменьшение кажущейся (средней по сечению) магнитной проницаемости. Явление вытеснения из ферромагнетика магнитного потока, изменяющегося с большой частотой, аналогично электрическому скин-эффекту и называемому магнитным скин-эффектом.

В соответствии с законом Джоуля — Ленца вихревые токи нагревают проводники, в которых они возникли. Поэтому вихревые токи приводят к потерям энергии (потери на вихревые токи) в магнитопроводах (в сердечниках трансформаторов и катушек переменного тока, в магнитных цепях машин).

Для уменьшения потерь энергии на вихревые токи (и вредного нагрева магнитопроводов) и уменьшения эффекта «вытеснения» магнитного потока из ферромагнетиков магнитопроводы машин и аппаратов переменного тока делают не из сплошного куска ферромагнетика (электротехнической стали), а из отдельных пластин, изолированных друг от друга. Такое деление на пластины, расположенные перпендикулярно направлению вихревых токов, ограничивает возможные контуры путей вихревого тока, что сильно уменьшает величину этих токов. При очень высоких частотах применение ферромагнетиков для магнитопроводов нецелесообразно; в этих случаях их делают из магнитодиэлектриков, в которых вихревые токи практически не возникают из-за очень большого сопротивления этих материалов.

При движении проводящего тела в магнитном поле индуцированные вихревые токи обусловливают заметное механическое взаимодействие тела с полем. На этом принципе основано, например, торможение подвижной системы в счётчиках электрической энергии, в которых алюминиевый диск вращается в поле постоянного магнита. В машинах переменного тока с вращающимся полем сплошной металлический ротор увлекается полем из-за возникающих в нём вихревых токов. Взаимодействие вихревого тока с переменным магнитным полем лежит в основе различных типов насосов для перекачки расплавленного металла.

Вихревые токи возникают и в самом проводнике, по которому течёт переменный ток, что приводит к неравномерному распределению тока по сечению проводника. В моменты увеличения тока в проводнике индукционные вихревые токи направлены у поверхности проводника по первичному электрическому току, а у оси проводника — навстречу току. В результате внутри проводника ток уменьшится, а у поверхности увеличится. Токи высокой частоты практически текут в тонком слое у поверхности проводника, внутри же проводника тока нет. Это явление называется электрическим скин-эффектом. Чтобы уменьшить потери энергии на вихревые токи, провода большого сечения для переменного тока делают из отдельных жил, изолированных друг от друга.

studfiles.net

Лекция - Использование высокочастотных токов в медицине

Прогревание тканей высокочастотными токами используют в следующих физиотерапевтических процедурах.

Диатермия — метод электролечения, заключающийся в местном воздействии на организм переменным током высокой частоты и большой силы, приводящем к повышению температуры тканей.

При диатермии применяют ток частоты 1-2 МГц и силы 1-1,5 А. Свинцовые электроды накладывают на тело пациента так, чтобы прогреваемый участок находился между ними. Величина напряжения 100-150 В. Плотность тока определяется площадью электродов и общим сопротивлением ткани между ними. Сильнее нагреваются ткани с большим удельным сопротивлением (кожа, жир, мышцы). Меньше нагреваются органы, богатые кровью или лимфой (легкие, печень, лимфоузлы).

Недостаток диатермии — непродуктивное выделение теплоты в слое кожи и подкожной клетчатке.

Местная дарсонвализация — метод электролечения, заключающийся в местном воздействии на организм слабым импульсным током высокой частоты и высокого напряжения.

При дарсонвализации применяют ток частотой 100-400 кГц и напряжением в десятки кВ. При этом к телу пациента прикладывается только один стеклянный электрод, заполненный графитом (рис. 17.2).

Рис. 17.2.Дарсонвализация лица (а), десен (б)

Графит, стекло и поверхность тела, к которой приложен электрод, образуют конденсатор С1 (рис. 17.3). Второй электрод находится внутри корпуса прибора. Этот электрод, тело пациента и находящийся между ними слой воздуха образуют конденсатор С2. Электрическая схема подключения показана на рис. 17.3. Она включает два конденсатора и резистор R, изображающий сопротивление прогреваемого участка.

Рис. 17.3.Электрическая схема дарсонвализации

При частоте 100-400 кГц импеданс цепи обеспечивает силу тока в цепи I = 10-15 мА. В воздушном промежутке между электродом Э и поверхностью тела возникает электрический разряд, который

стимулирует в коже положительные для нее физиологические процессы и вызывает деструкцию оболочек микроорганизмов.

Токи высокой частоты используются и в хирургических целях.

Диатермокоагуляция — прижигание, «сваривание» ткани. При этом применяется ток плотностью 6-10 мА/мм2, в результате чего температура ткани повышается и ткань коагулирует.

Диатермотомия — рассечение тканей при помощи электрода в форме лезвия, который дает узкий ровный разрез без капиллярного кровотечения. При этом плотность тока составляет 40 мА/мм2.

Электрохирургическое воздействие сопровождается меньшими кровопотерями.

БИЛЕТ№281) Некоторые специальные разновидности механических волн. Ударная волна, поверхностные волны, автоволны. Эффект Доплера и его использование в медицине.

1. Ударные волны. При распространении звуковых волн скорость колебания частиц не превышает нескольких см/с, т.е. она в сотни раз меньше скорости волны. При сильных возмущениях (взрыв, движение тел со сверхзвуковой скоростью, мощный электрических разряд) скорость колеблющихся частиц среды может стать сравнимой со скоростью звука. При этом возникает эффект, называемый ударной волной.

При взрыве нагретые до высоких температур продукты, обладающие большой плотностью, расширяются и сжимают тонкий слой окружающего воздуха.

Ударная волна — распространяющаяся со сверхзвуковой скоростью тонкая переходная область, в которой происходит скачкообразное возрастание давления, плотности и скорости движения вещества.

Ударная волна может обладать значительной энергией. Так, при ядерном взрыве на образование ударной волны в окружающей среде затрачивается около 50 % всей энергии взрыва. Ударная волна, достигая объектов, способна вызвать разрушения.

2. Поверхностные волны. Наряду с объемными волнами в сплошных средах при наличии протяженных границ могут существовать волны, локализованные вблизи границ, которые играют роль волноводов. Таковы, в частности, поверхностные волны в жидкости и упругой среде, открытые английским физиком В. Стреттом (лордом Релеем) в 90-х годах 19 века. В идеальном случае волны Релея распространяются вдоль границы полупространства, экспоненциально затухая в поперечном направлении. В результате поверхностные волны локализуют энергию возмущений, созданных на поверхности, в сравнительно узком приповерхностном слое.

Поверхностные волны — волны, которые распространяются вдоль свободной поверхности тела или вдоль границы тела с другими средами и быстро затухают при удалении от границы.

Примером таких волн могут служить волны в земной коре (сейсмические волны). Глубина проникновения поверхностных волн составляет несколько длин волн. На глубине, равной длине волны λ, объемная плотность энергии волны составляет приблизительно 0,05 ее объемной плотности на поверхности. Амплитуда смещения быстро убывает при удалении от поверхности и на глубине нескольких длин волн практически исчезает.

3. Волны возбуждения в активных средах.

Активно возбудимая, или активная, среда — непрерывная среда, состоящая из большого числа элементов, каждый из которых обладает запасом энергии.

При этом каждый элемент может находиться в одном из трех состояний: 1 — возбуждение, 2 — рефрактерность (невозбудимость в течение определенного времени после возбуждения), 3 — покой. В возбуждение могут перейти элементы только из состояния покоя. Волны возбуждения в активных средах называют автоволнами. Автоволны — это самоподдерживающиеся волны в активной среде, сохраняющие свои характеристики постоянными за счет распределенных в среде источников энергии.

Характеристики автоволны — период, длина волны, скорость распространения, амплитуда и форма — в установившемся режиме зависят только от локальных свойств среды и не зависят от начальных условий. В табл. 2.2 представлено сходство и различие автоволн и обычных механических волн.

Автоволны можно сопоставить с распространением пожара в степи. Пламя распространяется по области с распределенными запасами энергии (по сухой траве). Каждый последующий элемент (сухая травинка) зажигается от предыдущего. И таким образом распространяется фронт волны возбуждения (пламя) по активной среде (сухой траве). При встрече двух очагов пожара пламя исчезает, так как исчерпаны запасы энергии — вся трава выгорела.

Описание процессов распространения автоволн в активных средах используется при изучении распространения потенциалов действия по нервным и мышечным волокнам.

Уда́рнаяволна́ — поверхность разрыва, которая движется внутри среды, при этом давление, плотность, температура и скорость испытывают скачокПове́рхностные акусти́ческие во́лны (ПАВ) — упругие волны, распространяющиеся вдоль поверхности твёрдого тела или вдоль границы с другими средамиАвтоволны (англ. autowaves[прим. 1]) — это самоподдерживающиеся нелинейные волны в активных средах (т.е. содержащих распределённые источники энергии). Эффект Доплера состоит в изменении частоты колебаний, воспринимаемой наблюдателем, вследствие относительного движения источника колебаний и наблюдателя.

Эффект наблюдается в акустике и оптике.

Получим формулу, описывающую эффект Доплера, для случая, когда источник и приемник волны движутся относительно среды вдоль одной прямой со скоростями vИ и vП соответственно. Источник совершает гармонические колебания с частотой ν0относительно своего равновесного положения. Волна, созданная этими колебаниями, распространяется в среде со скоростью v. Выясним, какую частоту колебаний зафиксирует в этом случае приемник.

Возмущения, создаваемые колебаниями источника, распространяются в среде и достигают приемника. Рассмотрим одно полное колебание источника, которое начинается в момент времени t1 = 0

и заканчивается в момент t2 = T0(T0 — период колебаний источника). Возмущения среды, созданные в эти моменты времени, достигают приемника в моменты t'1 и t'2 соответственно. При этом приемник фиксирует колебания с периодом и частотой:

Найдем моменты t'1 и t'2для случая, когда источник и приемник движутся навстречу друг другу, а начальное расстояние между ними равно S. В момент t2 = T0это расстояние станет равным S — (vИ + vП)T0, (рис. 2.2).

Рис. 2.2.Взаимное расположение источника и приемника в моменты t1 и t2

Эта формула справедлива для случая, когда скорости vи и vп направлены навстречу друг другу. В общем случае при движении

источника и приемника вдоль одной прямой формула для эффекта Доплера принимает вид

Для источника скорость vИ берется со знаком «+», если он движется в направлении приемника, и со знаком «-» в противном случае. Для приемника — аналогично (рис. 2.3).

Рис. 2.3.Выбор знаков для скоростей источника и приемника волн

Рассмотрим один частный случай использования эффекта Доплера в медицине. Пусть генератор ультразвука совмещен с приемником в виде некоторой технической системы, которая неподвижна относительно среды. Генератор излучает ультразвук, имеющий частоту ν0, который распространяется в среде со скоростью v. Навстречу системе со скоростью vтдвижется некоторое тело. Сначала система выполняет роль источника (vИ= 0), а тело — роль приемника (vTl= vТ). Затем волна отражается от объекта и фиксируется неподвижным приемным устройством. В этом случае vИ = vТ, а vп = 0.

Применив формулу (2.7) дважды, получим формулу для частоты, фиксируемой системой после отражения испущенного сигнала:

При приближении объекта к датчику частота отраженного сигнала увеличивается, а при удалении — уменьшается.

Измерив доплеровский сдвиг частоты, из формулы (2.8) можно найти скорость движения отражающего тела:

Знак «+» соответствует движению тела навстречу излучателю.

Эффект Доплера используется для определения скорости кровотока, скорости движения клапанов и стенок сердца (доплеровская эхокардиография) и других органов. Схема соответствующей установки для измерения скорости крови показана на рис. 2.4.

Рис. 2.4.Схема установки для измерения скорости крови: 1 — источник ультразвука, 2 — приемник ультразвука

Установка состоит из двух пьезокристаллов, один из которых служит для генерации ультразвуковых колебаний (обратный пьезоэффект), а второй — для приема ультразвука (прямой пьезоэффект), рассеянного кровью.

Пример. Определить скорость кровотока в артерии, если при встречном отражении ультразвука (ν0= 100 кГц = 100 000 Гц,v = 1500 м/с) от эритроцитов возникает доплеровский сдвиг частоты νД= 40 Гц.

Решение. По формуле (2.9) найдем:

v0= vР”v/2v0= 40x1500/(2x100 000) = 0,3 Рј/СЃ.

2) Действие постоянного тока. Действие переменного тока (НЧ, ЗЧ, УЗЧ). Пороговые значения.

Впервые закономерности действия постоянного тока на нерв нервно-мышечного препарата исследовал в 19 веке Пфлюгер. Он установил, что при замыкании цепи постоянного тока, под отрицательным электродом, т.е. катодом возбудимость повышается, а под положительным – анодом снижается. Это называется законом действия постоянного тока. Изменение возбудимости ткани (например, нерва) под действием постоянного тока в области анода или катода называется физиологическим электротоном.

В настоящее время установлено, что под действием отрицательного электрода – катода потенциал мембраны клеток снижается. Это явление называется физическим катэлектротоном. Под положительным – анодом, он возрастает. Возникает физический анэлектртон. Так как, под катодом мембранный потенциал приближается к критическому уровню деполяризации, возбудимость клеток и тканей повышается. Под анодом мембранный потенциал возрастает и удаляется от критического уровня деполяризации, поэтому возбудимость клетки, ткани падает. Следует отметить, что при очень кратковременном действии постоянного тока (1 мс и менее) МП не успевает измениться, поэтому не изменяется и возбудимость ткани под электродами.

Постоянный ток широко используется в клинике для лечения и диагностики. Например, с помощью него производится электростимуляция нервов и мышц, физиопроцедуры: ионофорез и гальванизация.

Переме́нный ток (англ. alternating current) — электрический ток, который с течением времени изменяется по величине и направлению или, в частном случае, изменяется по величине, сохраняя своё направление в электрической цепи неизменным. Пороговые значения силы тока. Предельный ток. Для переменного тока частотой 50 Гц установлены пороги: Ощутимый ток (1 — 3 мА). Неотпускающий ток (10 — 15 мА). Ток, вызывающий паралич дыхательных мышц (60 — 80мА). Фибрилляционный (смертельный) ток (100 мА при t > 0,5 c). Безопасная для человека сила тока составляет 0,3 мА. Предельная сила тока при времени воздействия 1 секунда составляет 50 мА, а при времени 3 с. — 6 мА.БИЛЕТ№29 1) Энергетические характеристики механической волны. Объемная плотность энергии, поток энергии, интенсивность механической волны.

Упругая волна в процессе своего распространения вовлекает все новые и новые частицы в колебательное движение, то есть сообщает им энергию, необходимую для колебаний. Таким образом, волна переносит энергию. Эта энергия передается от одних частиц к другим со скоростью распространения волны.

В 

В 

Будем называть плотностью энергии w — энергию колеблющихся частиц в единице объема среды. Выберем прямоугольную площадку S, перпендикулярную направлению распространения волны и построим на ней параллепипед с длиной ребра, численно равной скорости v распространения волны (рис. 1.6).

В 

В 

Р РёСЃ. 1.6

В 

Волна, вошедшая в этот параллепипед через основание, пройдет его за одну секунду и сообщит всем частицам его объема Sv энергию, равную w Sv. Энергию Ф, переносимую волной в единицу времени через площадку, перпендикулярную направлению распространения волны, называют потоком энергии.

Р¤ = w Sv (1.31)

Поток энергии — скалярная величина (измеряется в ваттах). Поток энергии в различных точках среды может иметь разную величину. Для локальной характеристики переноса энергии вводится векторная величина j — плотность потока энергии, численно равная энергии переносимой волной в единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную направлению распространения волны. Из определения следует, что

j = Р¤/S = w v

В векторной форме

j = w v (1.32)

Вектор j плотности потока энергии упругой волны называют также вектором Умова. Среднее по времени значение j ср плотности потока энергии называют интенсивностью I волны.

I = j СЃСЂ (1.33)

Выразим энергетические характеристики волны через рассмотренные ранее параметры — амплитуду и частоту. Для этого воспользуемся полученным ранее выражением для энергии механических колебаний (см. раздел «Свободные колебания» курса лекций «Физические основы механики»). Полная механическая энергия Е частицы массой m, колеблющейся с амплитудой А и частотой , равна

E = mA 2 пЃ· 2 /2 (1.34)

Рассмотрим единичный объем среды. Масса этого единичного объема равна плотности среды . Тогда плотность энергии w, то есть полная механическая энергия колебаний частиц единичного объема среды согласно (1.34) составит

w = пЃІ A 2 пЃ· 2 /2 (1.35)

Подставив полученную плотность энергии в (1.32) и учтя (1.33), получим для интенсивности I упругой волны выражение

I = пЃІ A 2 пЃ· 2 v/2 (1.36)

В процессе распространения волны в среде происходит частичное поглощение энергии. Энергия механических колебаний благодаря наличию сил трения превращается в тепло, вследствие этого интенсивность волны уменьшается. Обычно поглощаемая энергия пропорциональна интенсивности волны. Используя это условие, можно получить следующее выражение, характеризующее убывание интенсивности плоской волны вдоль направления ее распространения (вдоль оси х):

I = I 0e -пЃўп‚ x (1.37)

где  — коэффициент затухания, характеризующий поглощающие свойства среды, I 0 — начальная интенсивность в точке х = 0.

Рассмотрим теперь энергетические характеристики электромагнитных волн. Электромагнитная волна представляет собой процесс совместного распространения в пространстве электрического и магнитного полей. Каждое из этих полей обладает энергией. Следовательно, в пространстве, по которому проходит электромагнитная волна, распределена энергия. Плотность этой энергии, то есть энергия w, заключенная в единице объема, является суммой плотностей энергии электрического и магнитного полей. Напомним выражения для плотности w E энергии электрического поля и плотности w H энергии магнитного поля (см. разделы «Энергия электрического поля» и «Энергия магнитного поля» курса лекций «Электричество и магнетизм»).

w Р• = пЃҐ 0пЃҐ Р• 2 /2

w H = пЃ­ 0пЃ­ H 2 /2

Суммарная плотность w энергии электромагнитного поля, таким образом, равна

w = пЃҐ 0пЃҐ Р• 2 /2 + пЃ­ 0пЃ­ H 2 /2 (1.38)

Если учесть связь (1.25) между величинами Е и Н в электромагнитной волне, то плотность энергии w можно выразить либо через Е 2, либо через Н 2, либо через произведение ЕН

w = пЃҐ 0пЃҐ Р• 2 = пЃ­ 0пЃ­ H 2 = = (1.39)

Плотность потока энергии электромагнитной волны обозначают буквой S. По аналогии с плотностью потока упругой волны (формула (1.32)), S выражается через плотность энергии

S= w v (1.40)

С учетом (1.39) модуль вектора S равен

S = EH (1.41) Вектор S называют вектором Пойнтинга. Он направлен в сторону распространения электромагнитной волны. Величина вектора Пойнтинга периодически меняется во времени, так как величины Е и Н являются периодическими функциями времени. На практике важной величиной является среднее по времени значение модуля вектора Пойнтинга, называемое интенсивностью I волны.

I = S СЃСЂ = w СЃСЂ v = (1.42)

Электромагнитные волны могут распространяться в вакууме. В этом случае суммарная энергия электромагнитной волны не изменяется, так как отсутствует поглощающая среда. При распространении в среде, обладающей проводимостью, электрическое поле волны передает свою энергию зарядам среды, приводя их в движение, то есть, возбуждая токи. В результате энергия волны расходуется на джоулево тепло. Электромагнитная волна может также взаимодействовать с атомами и молекулами вещества, передавая им свою энергию. Описанные процессы рассеяния энергии электромагнитной волны приводят к ее ослаблению при распространении в среде. Для плоской электромагнитной волны при невысоких интенсивностях поглощение происходит по закону, описываемому формулой (1.37).

2) Действие высокочастотного токаВысокочастотные токи не опасны и даже применяются с лечебной целью. В основе методов высокочастотной электротерапии лежит воздействие на организм переменных токов, электрических, магнитных и электромаг- нитных полей высокой, ультравысокой и сверхвысокой частоты. Все мето- ды высокочастотной электротерапии обладают общими признаками, что позволяет отнести их к одному разделу физиотерапии.

Во-первых, основным действующим фактором всех методов высоко- частотной терапии считается переменный ток, который либо непосредст- венно подводится к телу пациента, либо возникает в тканях и средах орга- низма под влиянием переменных высокочастотных полей.

Во-вторых, общим является способ получения действующего фактора.

С этой целью в аппаратах используется колебательный контур.

В-третьих, во многом сходен и механизм действия этих факторов на организм. В основе физиологического и лечебного действия высокочас- тотных электрических колебаний лежит их взаимодействие с электрически заряженными частицами тканей. Оно сопровождается неспецифическим (тепловым) и специфическим (осцилляторным) эффектами.

Билет №30

1. Механические волны, частота волны. Продольные и поперечные волны. Волновой фронт. Скорость и длина волны. Уравнение плоской волны.

2. Действие магнитных полей. Действие постоянного электрического поля. Действие переменного электрического поля (УВЧ). Действие электромагнитных волн (СВЧ).

www.ronl.ru

Токи высокой частоты

Токи высокой частоты (ТВЧ)  нашли свое применение в таких отраслях, как металлургия, машиностроение и даже медицина.

Термообработка и сварка с помощью ТВЧ наиболее используемые на сегодняшний день методы работы с металлическими деталями. Благодаря преимуществам закалки ТВЧ производство выпускает качественные, прочные, износостойкие детали.

Что такое токи высокой частоты?

Токи высокой частоты представляют собой такие токи, частота которых, то есть число колебаний, достигает в одну секунду одного миллиона. Данный вид токов нашел свое применение в машиностроении, где он необходим для сварки и термообработки поверхностей деталей, и в металлургии, где он используется для плавки различных металлов.

Принцип работы токов высокой частоты

Принцип работы токов высокой частоты заключается в том, что заготовка, которая помещается внутрь установки, создает переменное электромагнитное поле за счет обмотки, подталкивающее к движению свободные электроны в металле, тем самым, порождая переменный электрический ток в заготовках, этот принцип так же лежит в основе такого явления, как индукционный нагрев. Также следует отметить, что в тоже время высокочастотный ток приводит молекулы диэлектриков во вращательное движение, учитывая при этом величину их дипольного момента.

Металлические детали, которые работают на кручение, трение, изгиб и так далее, достаточно часто применяются в производстве. Специфика этих деталей заключается в том, что они должны обладать высокой твердостью на поверхности, при том что излишняя твердость металла в центре нежелательна. Подобные свойства металла достигаются путем поверхностной закалки детали, при этом поддается закалке до определенной температуры только наружный слой детали, который затем мгновенно охлаждается. Таким образом, сохраняются первоначальные свойства металла в сердцевине детали. ТВЧ может использоваться для нагрева поверхностного слоя металлической детали, при котором используется индуктор ТВЧ.

Установки ТВЧ

Установки ТВЧ считаются наиболее подходящими для использования в массовом производстве, закалка с их помощью позволяет достичь максимально эффективного результата. Воздействие данного вида установок значительно увеличивает уровень механической прочности деталей на истирание и трение.

Термообработка поверхностей деталей начинается с того, что нагреваемую деталь необходимо поместить в электромагнитное поле, которое находится внутри медной трубки согнутой по контуру закаляемой детали, при этом токи переменные токи высокой частоты оттесняются возникшим изнутри переменным магнитным током к поверхности детали. Объясняется высокая скорость нагрева поверхности детали высокой плотностью индуктированных токов на ней. Высокий уровень твердости закаленного слоя металла и глубина – это две основные характеристики индукционной закалки токами высокой частоты. К преимуществам данного вида термообработки можно отнести высокую производительность, высокую твердость, отсутствие окалины, возможность выбора уровня глубины закалки, возможность обработки металлических деталей любых форм.

Именно благодаря этому перечню плюсов закалка ТВЧ зарекомендовала себя, как высокопроизводительный и экономичный способ термообработки поверхности деталей , который обеспечивает отличное качество обработанных изделий и высочайшую прочность. Также следует отметить, что в современном производстве широко применяется сварка током высокой частоты. Расход электроэнергии, затрачиваемый на сварку, и качество сварных соединений обусловлены специфическими особенностями процесса протекания токов высокой частоты по проводнику.

Использование ТВЧ

Использование токов высокой частоты, например индукционная пайка ТВЧ, вывело такие отрасли как машиностроение и металлургию на новый уровень. Термообработка ТВЧ деталей, проведенная при помощи токов высокого напряжения, увеличивает срок их эксплуатации, увеличивает износостойкость, прочность и твердость металла. Работа с токами высокой частоты не только делает работу более эффективной, но и значительно улучшает уровень качества получаемых изделий.

xn-----8kcg2aidd5aebd6agcnb9f5cm.xn--p1ai

Токи высокой частоты Википедия

Токи высокой частоты — переменный ток (начиная с частоты приблизительно в десятки кГц), для которого становятся значимыми такие явления, как излучение электромагнитных волн, и скин-эффект. Кроме того, если размеры элементов электрической цепи становятся сравнимыми с длиной волны переменного тока, то нарушается принцип квазистационарности[1], что требует особых подходов к расчёту и проектированию таких цепей.

Получение

Для получения токов с частотой до нескольких десятков килогерц применяют электромашинные генераторы, состоящие из двух основных частей: ротора и статора. Их обращённые друг к другу поверхности имеют зубцы, взаимное перемещение которых вызывает пульсацию магнитного поля. Частота получаемого таким образом тока равна произведению числа зубцов ротора на частоту его вращения. До 1950-х годов электромашинные радиопередатчики использовались в радиовещании и радиосвязи (см. Радиостанция Гриметон).

Более распространнёный способ получения ТВЧ — применение колебательных контуров. Это может быть электрическая цепь, имеющая в своём составе ёмкость и индуктивность. (См. Генератор сигналов).

Для получения сантиметровых и миллиметровых волн (то есть тока с частотой в миллиарды герц), используют приборы с объёмным резонатором (клистрон, магнетрон, ЛБВ, ЛОВ). В безвоздушном пространстве вблизи раскалённого катода помещают электрод, в котором сделаны одна или несколько полостей, в которые направляется поток электронов. При правильном подборе напряжения электрического поля, направления и мощности потока электронов он группируется в отдельные сгустки. Длина электромагнитной волны, получаемой в полости резонатора, приблизительно равна удвоенной длине этой полости.[2]

Применение

Токи высокой частоты применяются в машиностроении для термообработки поверхностей деталей и сварки (см. Скин-эффект), в металлургии для плавки металлов, а также для получения электромагнитных волн необходимой частоты (радиосвязь, радиолокация).

Индукционный нагрев

Заготовка помещается внутрь установки, создающей за счёт обмотки переменное электромагнитное поле с частотой до 3 ГГц[источник не указан 1058 дней], которое, в свою очередь, заставляет двигаться свободные электроны в металлах, порождая тем самым переменный электрический ток внутри заготовок; у диэлектриков же электромагнитное поле заставляет вращаться молекулы в зависимости от величины их дипольного момента.

Безопасность

Токи высокой частоты, как принято считать, безвредны при прохождении через человеческое тело благодаря скин-эффекту. Однако электрическое и магнитное поля, а также электромагнитное излучение, создаваемые в присутствии ТВЧ, вероятно может оказывать вредное воздействие на живые организмы.

Интересные факты

Никола Тесла изобрел передачу тока по одному проводу (что противоречит законам физики). В опыте применялись резонансные трансформаторы, генерирующие ток высокой частоты. Один из проводов на выходе трансформатора шел в нагрузку, второй просто висел в воздухе. По тонкой проволоке, несоизмеримой с передаваемой мощностью, ток передавался на лампы люстры. Лампы работали, как им и полагается. Такой подход к освещению имеет определенные преимущества - аналог сверхпроводимости при комнатной температуре (диаметр проволоки несоизмерим с передаваемой мощностью) и отсутствие поражающего фактора для человека благодаря скин-эффекту. Так, например можно засунуть руку в воду под высоким напряжением СВЧ, но поражения током не произойдет, потому что ток проходит только по поверхности кожи. К недостаткам такой системы можно отнести эффект излучения из проводника, недостаточную изученность влияния электромагнитных волн на живые организмы и отсутствие физического обоснования данного принципа работы.

См. также

Примечания

wikiredia.ru

Глава шестая Токи высокой частоты. Резонанс-трансформатор. Безопасен ли электрический ток? Лекция Теслы о токах высокой частоты

Глава шестая

Токи высокой частоты. Резонанс-трансформатор. Безопасен ли электрический ток? Лекция Теслы о токах высокой частоты

По утверждению Теслы, год, проведенный им в Питсбурге, был потерян для исследовательских работ в области многофазных токов. Возможно, что это утверждение близко к истине, но возможно и то, что именно этот год стал началом дальнейших творческих успехов изобретателя. Дискуссия с инженерами завода Вестингауза не прошла бесследно. Обоснование предложенной им частоты переменного тока в 60 периодов требовало более тщательного анализа экономической эффективности применения как меньших, так и более высоких частот. Научная добросовестность Теслы не позволяла ему оставить этот вопрос без тщательной проверки.

Возвратившись в 1889 году из Европы, он принялся за конструирование генератора переменного тока большой частоты и вскоре создал машину, статор которой состоял из 348 магнитных полюсов. Этот генератор давал возможность получать переменный ток с частотой в 10 тысяч периодов в секунду. Вскоре ему удалось создать и еще более высокочастотный генератор и начать изучение различных явлений при частоте 20 тысяч периодов в секунду.

Исследования показали, что по мере увеличения частоты переменного тока можно значительно уменьшить объем железа в электромагнитных электродвигателях, а начиная с определенной частоты, можно создавать электромагниты, состоящие из одних только обмоток, вообще без железа в катушках. Двигатели, созданные из таких электромагнитов без железа, были бы чрезвычайно легкими, но во многих других отношениях неэкономичны, и уменьшение затрат металла не окупалось бы из-за значительного увеличения потребления электроэнергии.

Исследуя широкий диапазон частот переменного тока первоначально в пределах, которые могли бы быть применены в многофазной системе (25—200 периодов в секунду), Тесла вскоре перешел к изучению свойств и возможностей практического использования токов повышенных (10–20 тысяч периодов в секунду) и высоких (20—100 тысяч периодов в секунду) частот. Для получения значительно большего числа периодов и значительно более высоких напряжений, чем это могло быть достигнуто созданными им генераторами токов высокой частоты, необходимо было найти и опереться на иные принципы.

Хорошо знакомый с мировой литературой по электрофизике и электротехнике, Тесла изучил работу знаменитого американского физика Джозефа Генри, высказавшего еще в 1842 году предположение, что при некоторых электрических разрядах (в том числе и разряде лейденской банки) имеются не только «главные разряды», но и встречные, причем каждый последующий несколько слабее предыдущего. Так было впервые замечено существование затухающего двухстороннего электрического разряда.

Тесла знал и о том, что спустя одиннадцать лет после Генри английский физик лорд Кельвин экспериментально доказал, что электрический разряд конденсатора есть процесс двухсторонний, продолжающийся до тех пор, пока энергия его не будет израсходована на преодоление сопротивления среды. Частота этого двухстороннего процесса достигает 100 миллионов колебаний в секунду. Искра между шариками разрядника, кажущаяся однородной, в действительности состоит из нескольких миллионов искр, проходящих в короткий промежуток времени в обе стороны.

Кельвин дал математическое выражение процесса двухстороннего разряда конденсатора. Позднее Феддерсон, Шиллер, Кирхгоф, Гельмгольц и другие исследователи не только проверили правильность этого математического выражения, но и значительно дополнили теорию электрического разряда.

Знаком был Тесла и с работами Антона Обербанка, наблюдавшего явление электрического резонанса, то есть процесс резкого возрастания амплитуды (размаха) колебаний при приближении частоты внешнего колебания к частоте собственных внутренних колебаний системы.

Хорошо известны были ему и опыты Герца и Лоджа, занимавшихся изучением электромагнитных волн. Особенно большое впечатление на Теслу произвели эксперименты Генриха Герца, подтвердившие теоретические предположения Джеймса К. Максвелла о волновой природе электромагнитных явлений. Надо заметить, что в работах Герца Тесла впервые нашел указание на явление так называемых «стоячих электромагнитных волн», то есть волн, накладывающихся одна на другую так, что они в одних местах усиливают друг друга, создавая «пучности», а в других уменьшают до нуля, создавая «узлы».

Зная все это, Никола Тесла в 1891 году закончил конструирование прибора, сыгравшего исключительную роль в дальнейшем развитии самых различных отраслей электротехники и особенно радиотехники. Для создания токов высокой частоты и высокого напряжения он решил воспользоваться известным свойством резонанса, то есть явлением резкого возрастания амплитуды собственных колебаний какой-либо системы (механической или электрической) при наложении на них внешних колебаний с той же частотой. На основании этого известного явления Тесла создал свой резонанс-трансформатор.

Действие резонанс-трансформатора основано на настройке в резонанс его первичного и вторичного контуров. Первичный контур, содержащий как конденсатор, так и индукционную катушку, позволяет получить переменные токи весьма высокого напряжения с частотами в несколько миллионов периодов в секунду. Искра между шариками разрядника вызывает быстрые изменения магнитного поля вокруг первичной катушки вибратора. Эти изменения магнитного поля вызывают возникновение соответствующего высокого напряжения в обмотке вторичной катушки, состоящей из большого числа витков тонкой проволоки, причем частота переменного тока в ней соответственно количеству искровых разрядов достигает нескольких миллионов перемен в секунду.

Наибольшей величины частота достигает в момент, когда периоды первичной и вторичной цепи совпадают, то есть когда наблюдается явление резонанса в этих цепях[13].

Тесла разработал очень простые методы автоматической зарядки конденсатора от источника тока низкого напряжения и разрядки его через трансформатор с воздушным сердечником. Теоретические расчеты изобретателя показали, что даже при самых незначительных величинах емкости и индукции в созданном им резонанс-трансформаторе при соответствующей настройке можно получить путем резонанса весьма высокие напряжения и частоты.

Открытые им в 1890 году принципы электрической настройки резонанс-трансформатора и возможность изменять емкость для изменения длины волны электромагнитных колебаний, создаваемых трансформатором, стали одним из наиболее важных оснований современной радиотехники, а мысли Теслы об огромной роли конденсатора и вообще емкости и самоиндукции в развитии электротехники оправдались.

Резонанс-трансформатор Теслы: Е — батарея или другой источник тока. J — индукционная катушка. ВВ — искровой разрядник. СС — батарея лейденских банок. L1 — первичная катушка трансформатора. L2 — вторичная катушка трансформатора. К — механический прерыватель. На нижнем рисунке катушки L1 и L2 погружены в масло.

При создании резонанс-трансформатора пришлось решить еще одну практическую задачу: найти изоляцию для катушек сверхвысокого напряжения. Тесла занялся вопросами теории пробоя изоляции и на основании этой теории нашел лучший способ изолировать витки катушек — погружать их в парафиновое, льняное или минеральное масло, называемое теперь трансформаторным[14]. Позднее Тесла еще раз возвратился к разработке вопросов электрической изоляции и сделал весьма важные выводы из своей теории.

Едва начав опыты с токами высокой частоты, Никола Тесла ясно представил себе огромные перспективы, открывавшиеся перед человечеством при широком использовании токов высокой частоты. Было бы значительным преувеличением утверждать, что уже тогда он видел все частные случаи их применения в том виде, в каком это имеет место в настоящее время, но само направление работ Теслы свидетельствует о необычайно разносторонних выводах, которые он сделал из своего открытия.

Прежде всего он пришел к убеждению, что электромагнитные волны играют исключительно важную роль в большинстве явлений природы. Взаимодействуя друг с другом, они либо усиливаются, либо ослабляются, либо вызывают новые явления, происхождение которых мы иногда приписываем совершенно другим причинам. Но не только электромагнитные излучения играют огромную роль в самых различных явлениях природы. Тесла интуицией большого ученого понял значение различных излучений еще до замечательных открытий радиоактивных элементов. Когда позднее, в 1896 году, Анри Беккерель, а затем Пьер и Мария Кюри открыли это явление, Тесла нашел в этом подтверждение своих предвидений, высказанных им еще в 1890 году.

Огромное значение переменных токов в развитии промышленности, получившей наконец необходимый ей электродвигатель, стало ясно Николе Тесле при первом же знакомстве с преимуществами трехфазного тока, требующего для его передачи всего лишь три провода. Для Теслы уже в то время было несомненно, что должен быть открыт способ передачи электроэнергии и вовсе без проводов, с помощью электромагнитных волн. Эта проблема привлекла внимание Теслы, стала предметом его занятий еще в конце 1889 года.

Однако практическое применение токов высокой частоты для самых разнообразных целей требовало изучения на первый взгляд самых различных, не связанных между собой вопросов. Эти-то эксперименты в широком масштабе и начал проводить в своей лаборатории Никола Тесла.

Начав систематические опыты с токами высокой частоты и высокого напряжения, Тесла должен был прежде всего разработать меры защиты от опасности поражения электрическим током. Эта частная, вспомогательная, но весьма важная задача привела его к открытиям, заложившим основу электротерапии — обширной области современной медицины.

Ход мыслей Николы Теслы был чрезвычайно оригинален. Известно, рассуждал он, что постоянный ток низкого напряжения (до 36 вольт) не оказывает вредных действий на человека. По мере повышения напряжения возможность поражения быстро возрастает. С увеличением напряжения, поскольку сопротивление тела человека практически неизменно, сила тока также увеличивается и достигает при 120 вольтах угрожающей величины. Более высокое напряжение становится опасным для здоровья и жизни людей.

Иное дело ток переменный. Для него предел опасного напряжения значительно выше, чем для постоянного, и этот предел отодвигается с повышением частоты. Известно, что электромагнитные волны очень высокой частоты не оказывают никакого болезненного действия на человека. Пример тому свет, воспринимаемый при нормальной яркости здоровым глазом без всяких болезненных ощущений. В пределах каких же частот и напряжений переменный ток опасен? Где начинается зона безопасного тока?

Шаг за шагом исследовал Тесла действие переменного электрического тока на человека при разных частотах и напряжениях. Опыты он проводил на самом себе. Сначала через пальцы одной руки, затем через обе руки, наконец, через все тело пропускал он токи высокого напряжения и высокой частоты. Исследования показали, что действие электрического тока на человеческий организм складывается из двух составляющих: воздействия тока на ткани и клетки нагревом и непосредственного воздействия тока на нервные клетки.

Оказалось, что нагревание далеко не всегда вызывает разрушительные и болезненные последствия, а воздействие тока на нервные клетки прекращается при частоте свыше 700 периодов, аналогично тому, как слух человека не реагирует на колебания свыше 2 тысяч в секунду, а глаз — на колебания за пределами видимых цветов спектра.

Так была установлена безопасность токов высоких частот даже при высоких напряжениях. Более того, тепловые действия этих токов могли быть использованы в медицине, и это открытие Николы Теслы нашло широкое применение; диатермия, лечение УВЧ и другие методы электротерапии есть прямое следствие его исследований. Тесла сам разработал ряд электротермических аппаратов и приборов для медицины, получивших большое распространение как в США, так и в Европе. Его открытие было затем развито другими выдающимися электриками и врачами.

Однажды, занимаясь опытами с токами высокой частоты и доведя напряжение их до 2 миллионов вольт, Тесла случайно приблизил к аппаратуре медный диск, окрашенный черной краской. В то же мгновение густое черное облако окутало диск, и тотчас поднялось вверх, а сам диск заблестел, словно чья-то невидимая рука соскоблила всю краску и отполировала его.

Удивленный Тесла повторил опыт, и снова краска исчезла, а диск сиял, поддразнивая ученого. Повторив десятки раз опыты с разными металлами, Тесла понял, что он открыл способ их очистки токами высокой частоты.

«Любопытно, — подумал он, — а не подействуют ли эти токи и на кожу человека, не удастся ли с их помощью снимать с нее различные, трудно поддающиеся удалению краски».

И этот опыт удался. Кожа руки, окрашенная краской, мгновенно стала чистой, как только Тесла внес ее в поле токов высокой частоты. Оказалось, что этими токами можно удалять с кожи лица мелкую сыпь, очищать поры, убивать микробов, всегда в изобилии покрывающих поверхность тела человека.

Тесла считал, что его лампы оказывают особое благотворное действие не только на сетчатку глаза, но и на всю нервную систему человека. К тому же лампы Теслы вызывают озонирование воздуха, что также может быть использовано в лечении многих болезней. Продолжая заниматься электротерапией, Тесла в 1898 году сделал обстоятельное сообщение о своих работах в этой области на очередном конгрессе Американской электротерапевтической ассоциации в Буффало.

В лаборатории Тесла пропускал через свое тело токи напряжением в 1 миллион вольт при частоте 100 тысяч периодов в секунду (ток достигал при этом величины в 0,8 ампера). Но, оперируя с токами высокой частоты и высокого напряжения, Тесла был очень осторожен и требовал от своих помощников соблюдения всех им самим выработанных правил безопасности. Так, при работе с напряжением в 110—50 тысяч вольт при частоте в 60—200 периодов он приучил их работать одной рукой, чтобы предотвратить возможность протекания тока через сердце. Многие другие правила, впервые установленные Теслой, прочно вошли в современную технику безопасности при работе с высоким напряжением.

Создав разнообразную аппаратуру для производства опытов, Тесла в своей лаборатории начал исследование огромного круга вопросов, относящихся к совершенно новой области науки, в которой его больше всего интересовали возможности практического использования токов высокой частоты и высокого напряжения. Работы его охватывали все многообразие явлений, начиная от вопросов генерирования (создания) токов высокой частоты и кончая детальным изучением различных возможностей их практического использования. С каждым новым открытием возникали все новые и новые проблемы.

Как одна из частных задач Теслу заинтересовала возможность использовать открытие Максвеллом и Герцем электромагнитной природы света. У него возникла мысль: если свет представляет собой электромагнитные колебания с определенной длиной волны, нельзя ли искусственно получить его не путем нагрева нити электрической лампы накаливания (что дает возможность использовать лишь 5 процентов энергии, превращающейся в световой поток), а путем создания таких колебаний, которые вызвали бы появление световых волн? Эта задача и стала предметом исследований в лаборатории Теслы в начале 1890 года.

Вскоре он накопил огромное количество фактов, позволивших перейти к обобщениям. Однако осторожность Теслы заставила его проверять десятки и сотни раз каждое свое утверждение. Он повторял сотни раз каждый опыт, прежде чем делал из него какие-либо выводы.

Необычайность всех открытий Николы Теслы и огромный авторитет его привлекли внимание руководителей Американского института электроинженеров, вновь, как и три года назад, пригласивших Теслу прочесть лекцию о своих работах. Тесла избрал тему: «Опыты с переменными токами весьма высокой частоты и их использование для искусственного освещения».

По традиции, установившейся с первых лет существования института, было разослано ограниченное число приглашений лишь самым выдающимся электротехникам. Перед такой избранной аудиторией 20 мая 1892 года Тесла и прочел одну из своих самых вдохновенных лекций и продемонстрировал опыты, уже осуществленные им в своей лаборатории.

— Нет ничего, что в большей степени могло бы привлечь внимание человека и заслужило бы быть предметом изучения, чем природа. Понять ее огромный механизм, открыть ее созидательные силы и познать законы, управляющие ею, — величайшая цель человеческого разума, — этими словами начал Тесла свое выступление.

И вот он уже демонстрирует перед слушателями результаты своих исследований в новой, еще никем не изученной области токов высокой частоты.

— Рассеяние электромагнитной энергии в пространстве, окружающем источник токов высокой частоты, позволяет использовать эту энергию для самых различных целей, — убежденно говорит ученый и тут же показывает замечательный опыт. Он выдвигает гениальное положение о возможности передачи электроэнергии без проводов и в доказательство заставляет как обычные лампы накаливания, так и специально им созданные лампы без нитей внутри светиться, внося их в переменное электромагнитное поле высокой частоты. — Освещение лампами подобного рода, — говорит Тесла, — где свет возникает не под действием нагрева нитей протекающим током, а вследствие особых колебаний молекул и атомов газа, будет проще, чем освещение современными лампами накаливания. Освещение будущего, — подчеркивал ученый, — это освещение токами высокой частоты.

Особенно подробно остановился Тесла на описании своего резонанс-трансформатора как источника волн весьма высокой частоты и снова подчеркнул значение разряда конденсатора в создании таких колебаний. Тесла правильно оценил большое будущее этой важнейшей детали современных радиотехнических средств. Он выразил эту мысль следующими словами:

— Я думаю, что разряд конденсатора будет в будущем играть важную роль, так как он не только предоставит возможность получать свет более простым способом в том смысле, какой указывает изложенная мною теория, но окажется важным и во многих других отношениях.

Подробно изложив результаты экспериментов с токами высокой частоты, получаемыми с помощью резонанс-трансформатора, Тесла завершил лекцию словами, свидетельствующими о его ясном представлении значения дальнейшего изучения явлений, над которыми его работы едва приоткрыли завесу тайны:

— Мы проходим с непостижимой скоростью через бесконечное пространство; все окружающее нас находится в движении, и энергия есть повсюду. Должен найтись более прямой способ утилизировать эту энергию, чем известные в настоящее время. И когда свет получится из окружающей нас среды, и когда таким же образом без усилий будут получаться все формы энергии из своего неисчерпаемого источника, человечество пойдет вперед гигантскими шагами.

Одно созерцание этой великолепной перспективы подымает наш дух, укрепляет нашу надежду и наполняет наши сердца величайшей радостью.

Под бурные аплодисменты Тесла закончил свое замечательное выступление. Необычайность всего показанного и особенно смелые выводы ученого, видевшего революционные последствия своих открытий, поразили слушателей, хотя далеко не все поняли содержание лекции так глубоко, как того хотелось бы Николе Тесле.

Следующая глава >

history.wikireading.ru

Смотрите также

• 
  Итоги и цена преобразований петра великого реферат
• 
  Профессиональные и нравственные качества социального работника реферат
• 
  Реферат особо охраняемые природные территории ростовской области
• 
  Роль животных в природе реферат по биологии
• 
  Пища и лекарства звенья одной цепи реферат
• 
  Реферат лучевая диагностика в нефрологии и урологии
• 
  Развитие силовых качеств на уроках физкультуры реферат
• 
  Система органов государственного управления в рф реферат
• 
  Принцип автоматического исполнения программ в эвм реферат
• 
  Реферат учет животных на выращивании и откорме
• 
  Реферат понятие о вич инфекции и спиде