Содержание

1. Электрический маятник | 6. Резонанс | Часть2

1. Электрический маятник

Электрический маятник

Конденсаторы запасают энергию в виде электрического поля. Электрически этот запас проявляется в форме потенциала или статического напряжения. Катушки индуктивности запасают энергию в виде магнитного поля. Электрически этот запас проявляется в форме кинетического движения электронов или тока. Конденсаторы и катушки индуктивности являются разными сторонами одной реактивной монеты, они сохраняют и высвобождают энергию взаимодополняющими способами. Если эти два типа реактивных компонентов соединить вместе, то можно получить необычные результаты.

Если конденсатор или катушка индуктивности изначально находятся в заряженном состоянии, то эти два компонента будут обмениваться энергией между друг другом, создавая собственные циклы переменного напряжения и тока. Давайте предположим, что оба компонента подверглись внезапной подаче напряжения (например, от мгновенного подключения батарейки). Конденсатор в данном случае будет очень быстро заряжаться, а катушка индуктивности будет противостоять изменению тока, оставляя конденсатор в заряженном состоянии (сама катушка при этом будет оставаться в разряженном состоянии):

 

 

Далее, конденсатор начинает разряжаться, напряжение на нем снижается. Катушка индуктивности в этот момент начинает наращивать “заряд” в виде магнитного поля, увеличивая ток в цепи:

 

 

Заряжающаяся Катушка индуктивности будет поддерживать поток электронов в цепи до тех пор, пока конденсатор не разрядится полностью (до нулевого напряжения):

 

 

Катушка индуктивности будет поддерживать ток в цепи даже при отсутствии приложенного напряжения. Она будет генерировать напряжение (как батарея), чтобы сохранить ток в схеме. Конденсатор, являясь получателем этого тока, начнет накапливать заряд противоположной полярности:

 

 

Когда катушка индуктивности полностью разряжается, поток электронов в цепи останавливается. Конденсатор в этот момент времени достигает полного заряда (максимального напряжения) противоположной полярности:

 

 

Теперь наша схема находится в состоянии, очень похожем на исходное: конденсатор полностью заряжен, ток в цепи отсутствует. Конденсатор, как и раньше, начинает разряжаться через катушку индуктивности, вызывая увеличение тока (в противоположном изначальному состоянию направлении) и уменьшение напряжения:

 

 

В конце концов, конденсатор полностью разряжается (до 0 вольт), а катушка индуктивности полностью заряжается (до максимального тока в цепи):

 

 

Далее, катушка индуктивности снова будет действовать как батарея, поддерживая ток в том же направлении. Конденсатор при этом начнет заряжаться, а ток будет уменьшаться по величине:

 

 

И наконец, конденсатор снова полностью зарядится, а катушка индуктивности полностью разрядится. Напряжение снова будет на положительном пике, а ток будет равен нулю. Это действие завершает один полный цикл обмена энергией между конденсатором и катушкой индуктивности:

 

 

Амплитуда этих колебаний будет постепенно уменьшаться (за счет паразитных сопротивлений цепи), пока процесс не остановится полностью. В целом, такое поведение рассмотренной цепи очень похоже на поведение маятника. Если при раскачивании маятника происходит превращение кинетической энергии (движение) в потенциальную (высота), то в электрической цепи происходит передача энергии от конденсатора к катушке индуктивности и обратно посредством чередующихся форм тока (кинетическое движение электронов) и напряжения (потенциал электрической энергии).

На пиковой высоте каждого колебания маятник кратковременно останавливается, и изменяет направление своего движения. Именно в этот момент потенциальная энергия (высота) имеет максимальное значение, а кинетическая (движение) находится на нуле. Когда маятник движется от одного пика к другому, он быстро проходит через точку, в которой его линия направлена вертикально вниз. В этот момент его потенциальная энергия (высота) равна нулю, а кинетическая энергия (движение) имеет максимальное значение. По аналогии с вышерассмотренной цепью, амплитуда колебаний маятника будет постепенно уменьшаться (за счет сопротивления воздуха), пока процесс не остановится полностью. Кроме того, колебания маятника можно наглядно отобразить при помощи двух синусоид (несовпадающих по фазе на 90 градусов), которые отслеживают положение маятника, и изменение его скорости во времени:

 

 

В физике такой вид естественных синусоидальных колебаний для механической системы называется простыми гармоническими колебаниями. Колебания, происходящие в LC-цепи, подчиняются тем же основным принципам, что и колебания маятника. Интересным свойством любого маятника является то, что период его колебания зависит не от массы подвешенного объекта, а от длины нити, на которой подвешен этот объект. Именно поэтому колебания маятника будут происходить все время с одинаковой частотой, даже несмотря на постепенное снижение амплитуды этих колебаний. Таким образом, скорость колебаний не зависит от накопленной энергии.

Все это верно и для LC-цепи. Скорость колебания зависит только от “размеров” конденсатора и катушки индуктивности, а не от пиковой величины напряжения или тока. Способность такой схемы сохранять энергию в форме “колеблющихся” напряжения и тока дала ей название колебательного контура. Возможность поддержания одной единственной, собственной частоты, независимо от количества сохраненной энергии, дает этой цепи особое значение в схемотехнике.

Однако, способность “колебаться” или резонировать на определенной частоте не ограничивается схемами, предназначенными только для этой цели. Практически любая цепь переменного тока, в которой присутствует комбинация емкости и индуктивности (LC-цепь), будет проявлять необычные эффекты при условии совпадения частоты источника питания с собственной частотой контура. Данное утверждение справедливо в независимости от назначения схемы.

Если частота питания точно соответствует собственной частоте LC-цепи, то говорят, что цепь находится в состоянии резонанса. В условиях резонанса необычные эффекты достигают своего максимума. По этой простой причине мы должны уметь рассчитывать резонансную частоту для различных комбинаций L и C, а так же знать эффекты этого резонанса.

Электрический маятник

Конденсаторы хранят энергию в виде электрического поля и электрически проявляют эту накопленную энергию как потенциал: статическое напряжение . Индукторы хранят энергию в виде магнитного поля и электрически проявляют эту накопленную энергию как кинетическое движение электронов: ток . Конденсаторы и катушки индуктивности представляют собой обороты одной и той же реактивной монеты, сохраняя и высвобождая энергию в дополнительных режимах. Когда эти два типа реактивных компонентов напрямую связаны друг с другом, их дополнительные тенденции для хранения энергии приведут к необычному результату.

Если либо конденсатор, либо индуктор запускаются в заряженном состоянии, эти два компонента будут обмениваться энергией между ними, назад и вперед, создавая собственные переменные напряжения и токовые циклы. Если предположить, что оба компонента подвергаются внезапному приложению напряжения (скажем, от мгновенно подключенной батареи), конденсатор будет очень быстро заряжаться, и индуктор будет противостоять изменению тока, оставив конденсатор в заряженном состоянии и индуктор в Разряженное состояние: (рисунок ниже )



Конденсатор заряжен: напряжение при (+) пике, индуктор разряжен: нулевой ток.


Конденсатор начнет разряжаться, его напряжение будет уменьшаться. Между тем, индуктор начнет накапливать «заряд» в виде магнитного поля по мере увеличения тока в цепи: (рисунок ниже )



Выгрузка конденсатора: снижение напряжения, зарядка индуктора: увеличение тока.


Индуктор, все еще заряжающийся, будет удерживать электроны, текущие в цепи, до тех пор, пока конденсатор не будет полностью разряжен, оставив на нем нулевое напряжение: (рисунок ниже )



Конденсатор полностью разряжен: нулевое напряжение, индуктор полностью заряжен: максимальный ток.


Индуктор будет поддерживать ток даже при отсутствии напряжения. Фактически, он будет генерировать напряжение (например, батарею), чтобы поддерживать ток в одном направлении. Конденсатор, получающий этот ток, начнет накапливать заряд в противоположной полярности, как и раньше: (рисунок ниже )



Заряд конденсатора: увеличение напряжения (в противоположной полярности), разрядник: ток уменьшается.


Когда индуктор окончательно исчерпал свой запас энергии и электроны остановились, конденсатор достигнет полного (напряжения) заряда в противоположной полярности, как при его запуске: (рисунок ниже )



Конденсатор полностью заряжен: напряжение на (-) пике, индуктор полностью разряжен: нулевой ток.


Теперь мы находимся в состоянии, очень близком к тому, с чего мы начали: конденсатор при полной зарядке и нулевой ток в цепи. Конденсатор, как и прежде, начнет разряжаться через индуктор, что приведет к увеличению тока (в противоположном направлении по-прежнему) и уменьшению напряжения, поскольку он истощает собственный запас энергии: (рисунок ниже )



Выгрузка конденсатора: снижение напряжения, зарядка индуктора: увеличение тока.


В конце концов конденсатор разрядится до нуля вольт, оставив индуктор полностью заряженным с полным током через него: (рисунок ниже )



Конденсатор полностью разряжен: нулевое напряжение, индуктор полностью заряжен: ток на (-) пике.


Индуктор, желающий поддерживать ток в одном и том же направлении, снова будет действовать как источник, создавая напряжение, подобное батарее, для продолжения потока. При этом конденсатор начнет заряжаться и ток будет уменьшаться по величине: (рисунок ниже )



Зарядка конденсатора: увеличение напряжения, разрядник: ток уменьшается.


В конце концов конденсатор снова полностью зарядится, так как индуктор расходует все свои запасы энергии, пытаясь поддерживать ток. Напряжение снова будет на его положительном пике, а ток на нуле. Это завершает один полный цикл обмена энергией между конденсатором и индуктором: (рисунок ниже )



Конденсатор полностью заряжен: напряжение на (+) пике, индуктор полностью разряжен: нулевой ток.

Это колебание будет продолжаться с неуклонно уменьшающейся амплитудой из-за потерь мощности от паразитных сопротивлений в цепи, пока процесс не прекратится вообще. В целом, это поведение похоже на поведение маятника: когда масса маятника качается вперед и назад, происходит преобразование энергии, происходящее от кинетического (движения) к потенциалу (высоте), подобно тому, как передается энергия В цепи конденсатора / индуктора назад и вперед в чередующихся формах тока (кинетическое движение электронов) и напряжения (потенциальная электрическая энергия).

На высоте пика каждого колебания маятника масса коротко останавливается и переключает направления. Именно в этот момент потенциальная энергия (высота) находится в максимуме, а кинетическая энергия (движение) равна нулю. По мере того как масса качается обратно в другую сторону, она быстро проходит через точку, в которой струна направлена ​​вниз. В этот момент потенциальная энергия (высота) находится в нуле, а кинетическая энергия (движение) находится на максимуме. Подобно схеме, обратное колебание маятника будет продолжаться с устойчиво увлажненной амплитудой, что приводит к рассеянию энергии на воздухе (сопротивление). Также как и схема, измерения положения и скорости маятника отслеживают две синусоидальные волны (90 градусов по фазе) со временем: (рисунок ниже )



Pendelum передает энергию между кинетической и потенциальной энергией, когда она качается от низкого до высокого.

В физике такое естественное синусоидальное колебание для механической системы называется простым гармоническим движением (часто сокращается как «SHM»). Те же самые основополагающие принципы определяют как колебание схемы конденсатора / индуктора, так и действие маятника, следовательно, сходство в действии. Интересным свойством любого маятника является то, что его периодическое время определяется длиной строки, содержащей массу, а не массой самой массы. Вот почему маятник будет колебаться с той же частотой, что и осцилляции, уменьшающиеся по амплитуде. Коэффициент колебаний не зависит от количества накопленной в нем энергии.

То же самое верно для схемы конденсатора / индуктора. Скорость колебаний строго зависит от размеров конденсатора и индуктора, а не от величины напряжения (или тока) на каждом соответствующем пике в волнах. Способность такой схемы сохранять энергию в виде осциллирующего напряжения и тока заработала в ней цепь именного резервуара . Его свойство поддерживать единую, естественную частоту, независимо от того, сколько или мало энергии фактически хранится в ней, придает ей особое значение в проектировании электрических цепей.

Однако эта тенденция колебаться или резонировать на определенной частоте не ограничивается схемами, специально предназначенными для этой цели. Фактически, почти любая цепь переменного тока с комбинацией емкости и индуктивности (обычно называемая «LC-схемой») будет проявлять необычные эффекты, когда частота источника переменного тока приближается к этой собственной частоте. Это верно независимо от цели цепи.

Если частота источника питания для схемы точно соответствует собственной частоте LC-схемы схемы, считается, что схема находится в состоянии резонанса . Необычные эффекты достигнут максимума в этом состоянии резонанса. По этой причине нам нужно уметь предсказать, какая резонансная частота будет для различных комбинаций L и C, и знать, каковы эффекты резонанса.

  • ОБЗОР:
  • Конденсатор и индуктор, непосредственно соединенные вместе, образуют нечто, называемое контуром резервуара , которое осциллирует (или резонирует ) на одной конкретной частоте. На этой частоте энергия попеременно перетасовывается между конденсатором и индуктором в виде переменного напряжения и тока на 90 градусов по фазе друг от друга.
  • Когда частота питания для цепи переменного тока точно соответствует частоте собственных колебаний этой схемы, заданной компонентами L и C, условие резонанса будет достигнуто.

Электрический маятник

Конденсаторы запасают энергию в виде электрического поля и электрически очевидно, что запас энергии в потенциальную: статическое напряжение. Индукторы запасают энергию в виде магнитного поля, и электрически очевидно, что запас энергии в кинетическую движения электронов: ток. Конденсаторы и катушки индуктивности имеют флип-стороны одной монеты реактивной, хранения и высвобождения энергии в дополнительных режимах. Когда эти два типа реактивных компонентов непосредственно связаны вместе, их дополнительное тенденции для хранения энергии будет производить необычные результаты.

Если один конденсатор или катушка индуктивности начинается в заряженном состоянии, два компонента будут обмениваться энергией между ними, и обратно, создавая свои собственные переменного напряжения и тока циклов. Если мы предположим, что обе компоненты подвергаются внезапной подачи напряжения (скажем, от мгновенно подключенного аккумулятора), конденсатор будет очень быстро заряда и индуктивности будет противодействовать изменению в текущем, в результате чего конденсатор в заряженном состоянии и катушки индуктивности в разряженном состоянии: (см. рис ниже )

Конденсатор заряжен: напряжение на (+) пик, индуктор выписан: нулевой ток.

Конденсатор начнет разряжаться, и его напряжение снижается. Между тем, индуктор начнет строить “заряд” в виде магнитного поля ток возрастает в цепи (рис. ниже )

Конденсатор выгрузки: спад напряжения индуктора зарядки: текущее растет.

Индуктора, еще зарядка, будет держать электронов протекающий в цепи, пока конденсатор полностью разряжен, оставив нулевое напряжение на нем (рис. ниже )

Конденсатор полностью разряжен: нулевого напряжения, катушки индуктивности полностью заряжен: максимальный ток.

Индуктор будет поддерживать ток даже при отсутствии напряжения. На самом деле, он будет генерировать напряжение (например, батареи) для того, чтобы сохранить текущие в том же направлении. Конденсатор, являясь получателем этого течения, начнет накапливать заряд в противоположной полярности, как раньше: (рисунок ниже )

Конденсатор зарядки: напряжение возрастает (в противоположной полярности), катушки индуктивности выгрузки: текущее снижение.

Когда индуктор, наконец, обедненный его запас энергии и электронов остановиться, конденсатор будет достигнута полная (напряжение) заряда в противоположную полярность, когда это началось: (рисунок ниже )

Конденсатор полностью заряжен: напряжение на (-) пик, индуктор полностью разряжен: нулевой ток.

Сейчас мы находимся в состоянии очень похож на которой мы начали: конденсатор при полной зарядке и нулевой ток в цепи. Конденсатора, как и раньше, начнет разряжаться через катушку индуктивности, что приводит к увеличению тока (в обратном направлении, как раньше) и уменьшение напряжения, он истощает свой ​​запас энергии: (см. рис ниже )

Конденсатор выгрузки: спад напряжения, катушки индуктивности зарядки: текущее растет.

В конце концов, конденсатор разряжается до нуля вольт, в результате чего катушка индуктивности с полностью заряженным полный ток через него (рис. ниже )

Конденсатор полностью разряжен: нулевого напряжения, катушки индуктивности полностью заряжен: ток (-) пик.

Индуктор, желая поддерживать ток в одном направлении, будет действовать как источник снова, создавая напряжение, как батареи для продолжения потока. При этом конденсатор начнет заряжаться и ток будет уменьшаться по величине (рис. ниже )

Конденсатор зарядки: напряжение растет, индуктор выгрузки: текущее снижение.

В конце концов, конденсатор будет полностью зарядить так индуктора тратит все свои энергетические запасы пытается сохранить текущий. Напряжение снова будет на пике положительных и ток на нуле. Это завершает один полный цикл обмена энергией между конденсатором и индуктором (рис. ниже )

Конденсатор полностью заряжен: напряжение на (+) пик, индуктор полностью разряжен: нулевой ток.

Это колебание будет продолжать неуклонно снижается амплитуда из-за потери мощности от паразитного сопротивления в цепи, пока процесс не останавливается совсем. В целом, такое поведение сродни тому, что маятника: как маятник массой колебания взад и вперед, есть преобразование энергии происходит от кинетической (движение) потенциального (высота), аналогично тому, как происходит передача энергии в конденсатор / индуктивность цепи и обратно в переменное формы тока (кинетического движения электронов) и напряжение (потенциал электрической энергии).

На пике высоты каждое колебание маятника, масса кратко останавливается и переходит направлениях. Именно в этот момент, что потенциальная энергия (высота) достигает максимума и кинетической энергии (движения) с нуля. Поскольку масса качает назад в другую сторону, он быстро проходит через точку, где строка указывает вниз. На данный момент, потенциальная энергия (высота) находится на нулевом и кинетической энергии (движения) на максимум. Как и в схеме, назад и вперед колебаний маятника будет продолжать неуклонно смоченной амплитуды, в результате трения о воздух (сопротивление) рассеивать энергию. Кроме того, как контур, положение маятника и измерения скорости проследить два синусоидальных волн (90 градусов по фазе) с течением времени (рис. ниже )

Pendelum передает энергию между кинетической и потенциальной энергии, поскольку она качает с низкой до высокой.

В физике это своего рода естественный синусоидальный колебаний для механической системы называется простого гармонического движения (сокращенно “СТМ”). Те же основные принципы регулируют и колебаний конденсатора / катушки индуктивности цепи и действие маятника, поэтому сходство в силе. Это интересное свойство любой маятник, что ее периодические время регулируется длина строки проведения массового, а не вес самой массы. Вот почему маятник качается держать на той же частоте, колебания уменьшается по амплитуде. Колебаний скорости не зависит от количества энергии, запасенной в нем.

То же самое справедливо и для конденсатора / катушки индуктивности контура. Скорость колебаний строго зависит от размеров конденсатора и катушки индуктивности, а не на количество напряжения (или тока) в каждом соответствующем пик волны. Способность к такой схеме для хранения энергии в виде колеблющегося напряжения и тока снискало ему имя цепи бака. Его имущество поддержания единой собственной частотой независимо от того, много или мало энергии, на самом деле хранится в она дает ему особое значение в электрической цепи дизайн.

Тем не менее, эта тенденция колебаться, или отклик, в частности частота не ограничивается цепи, предназначенные исключительно для этой цели. На самом деле, почти любой схемы переменного тока с комбинацией емкости и индуктивности (обычно называемые “LC цепь”) будет стремиться проявить необычные эффекты, когда источник питания переменного тока частотой приближается к собственной частоте. Это верно независимо от назначению схемы.

Если частота питания для цепи, в точности совпадает с собственной частотой LC сочетание цепи, в цепи, как говорят, находится в состоянии резонанса. Необычный эффект достигнет максимума в этом состоянии резонанса. По этой причине мы должны быть в состоянии предсказать, что резонансная частота будет для различных комбинаций L и C, и быть в курсе того, что эффект резонанса.

  • ОБЗОР:
  • Конденсатора и катушки индуктивности непосредственно связаны вместе образуют так называемый контур, который колеблется (или отклик) на одной определенной частоте. На этой частоте, энергия попеременно перемешиваются между конденсатором и индуктором в виде переменного тока и 90 градусов по фазе друг с другом.
  • Когда частота питания для сети переменного тока точно соответствует собственная частота колебаний, что схема, как установленный L и C компоненты, условие резонанса будет достигнута.

Электрический маятник.

при раскачивании не задевала бы выступающие концы сердечника.

Чтобы избежать трения маятника о деревянную стоечку, наденьте на ось небольшой отрезок медной трубочки с хорошо отшлифованными краями. По бокам верхнего выступа маятника надо установить два медных гвоздика. Они будут удерживать маятник от слишком больших размахов.

Электрический ток подводится от батарейки или трансформатора (4 – 6 вольт), по схеме, указанной на рисунке 2. Все места соединений проволочек должны быть хорошо зачищены и припаяны.

На рисунке 2 вы видите тоненькую, упругую проволочку-прерыватель П. Прерыватель обеспечивает беспрерывное раскачивание маятника. Первый размах маятника надо сделать легким движением пальца, доведя его боковую часть до прерывателя. При этом электрическая цепь замкнется через один из верхних шпеньков, ток побежит по обмотке электромагнита, и его сердечник мгновенно притянет нижний утяжеленный конец якоря. Как только нижняя часть маятника потянется вниз, цепь разомкнётся и маятник перейдет на противоположную сторону. Здесь другую боковую сторону маятника снова встретит прерыватель, который заставит магнит притянуть маятник вниз.

Так будет раскачиваться маятник до тех пор, пока вы не отсоедините всю модельку от источника тока – трансформатора или батарейки.

Очень занятную модель электромаятника можно сделать в виде качелей, а на сиденье их укрепить фигурку Буратино, вырезанную из бумаги или пробки. Маленький человечек – любимый герой ребят – будет взлетать и опускаться вниз самым загадочным образом.

чества приборов и машин. Большинство маятников в современных электрических часах также работает под действием электромагнита. Попробуем разобраться в причинах, которые заставляют неутомимо раскачиваться электрический маятник, и сделаем сами его небольшую модель.

Для этого нам понадобятся: самодельный электромагнит, такой же, какой мы изготовили при устройстве электрического звонка, жесть, одна-две батарейки или понижающий трансформатор.

Маятник вырезывается из жести по выкройке, изображенной на рисунке 1. Внутреннее отверстие выбивают стамеской по линиям чертежа, ударяя молотком по ее ручке. Для этого жесть с нанесенным на ней чертежом кладется на ровную доску твердой породы дерева. Затем, зачистив напильником острые заусеницы отверстия, вырезаете всю фигурку маятника обычными ножницами по внешнему контуру. После этого снова прошлифуйте мелким напильником все края, а нижнюю полоску – язычок – сверните в небольшую трубочку. В свернутом виде она будет служить обычным утяжеленным концом маятника. В верхней части фигурки просверлите или пробейте стальным шилом маленькое отверстие, края которого надо тщательно зашлифовать мелкой наждачной шкуркой. Это небольшое отверстие служит для того, чтобы надеть маятник на стальную толстую иголку или отрезок вязальной спицы, забитый в верхнюю часть вертикальной стойки С (рис. 2).

Маятник надо повесить на иглу так, чтобы его нижняя часть, свернутая трубочкой, приходилась как раз над концами выступающих полюсов магнита, почти касаясь их, но

 

 

 

Контур — электрический маятник . Покоренный электрон

Теперь должно быть понятно, почему Савару не удавалось намагничивать иголки так, как он рассчитывал. Электроны, пробегая в одном направлении, намагничивали иголку, а пробегая обратно — перемагничивали ее. Угадать, в каком направлении они пробегут в последний раз, перед разрывом цепи в искровом промежутке, невозможно.

Разряд конденсатора не создает тока, текущего в одном направлении, как от гальванической батареи. В этом случае возникает колебательный разряд, в котором электроны быстро меняют направление своего движения, то есть образуют не постоянный, а переменный ток, который постепенно угасает, вследствие сопротивления проводника.

Прибор, состоящий из конденсатора и катушки самоиндукции, называется колебательным контуром (рис. 53).

Рис. 53. Колебательный контур, составленный из катушки самоиндукции и конденсатора переменной емкости; рядом условное обозначение контура.

Колебательный контур представляет собой не что иное, как электрический маятник. Каждый маятник совершает определенное число качаний в секунду.

Частота качаний маятника зависит от его длины. Чем короче маятник, тем быстрее он качается.

Электрические колебания в контуре тоже совершаются со своей определенной частотой, которая зависит от величины самоиндукции катушки и емкости конденсатора, составляющих колебательный контур. Чем меньше самоиндукция катушки и чем меньше емкость конденсатора, тем быстрее протекает его перезарядка и тем больше частота колебаний тока в катушке.

Значит, для возбуждения очень быстрых, вернее, частых электрических колебаний следует иметь маленький конденсатор и небольшую катушку из 1–2 витков проволоки.

На заре радиотехники, когда в приемных и передающих радиостанциях использовались сравнительно медленные (редкие) колебания, приходилось применять огромные катушки и «пудовые» конденсаторы. Такие «первобытные» приемники весили по 16–20 килограммов.

Изменяя длину маятника, можно изменить частоту (период) его качаний; в этом нетрудно убедиться — стоит удлинить маятник часов-ходиков, он начнет качаться реже, а часы будут отставать.

Точно так же, изменяя самоиндукцию катушки или емкость конденсатора, можно по желанию увеличивать и уменьшать частоту колебаний в контуре, то есть настраивать его на ту частоту, какая нужна.

Чтобы привести маятник в движение, не требуется большого усилия, достаточно толкнуть его, и он начнет качаться. Но заставить маятник совершать вынужденные колебания, то есть раскачиваться чаще или реже, чем ему свойственно, весьма трудно. В этом случае приходится раскачивать его, не выпуская из рук.

И электрический маятник тоже легко воспринимает колебания, происходящие с его собственной частотой, но остается почти нечувствителен ко всем остальным колебаниям.

Колебания обычного маятника, если его не подталкивать, постепенно затихают, потому что энергия, полученная от толчка, расходуется на преодоление сопротивления воздуха и на трение в точке подвеса.

И в электрическом маятнике колебания затухают, потому что электронам приходится преодолевать сопротивление проводника. Но, кроме того, в колебательном контуре есть еще одна важная статья расхода энергии: излучение — создание в окружающем пространстве меняющихся электрического и магнитного полей — так называемых электромагнитных волн, бегущих от колебательного контура во все стороны и уносящих энергию его колебаний.

Сопротивление проводников и потери энергии на излучение приводят к тому, что электрические колебания в контуре быстро прекращаются.

Именно за счет энергии, тратящейся на излучение, осуществляется передача радиосигналов.

Электромагнитные волны, встречая на своем пути проводники, вызывают в них движение электронов. С этого начинается прием сигналов — радиоприем.

Лобзик Эл. FIT IT 0.600кВт 500-3000ход/мин маятник 65мм

Описание

Назначение Лобзик ручной электрический артикул 80350 (в дальнейшем – лобзик) предназначен для сквозной прямолинейной и/или криволинейной распиловки древесины, древесностружечных и древесноволокнистых плит, пластмасс, листового проката металлов. Лобзик имеет: 1 Быстрозажимной патрон, обеспечивающий установку сменного инструмента без специального ключа. 2 Электронный регулятор, позволяющий плавно менять обороты и мощность двигателя в зависимости от характера работы. 3 Фиксатор выключателя, что удобно при длительной работе. 4 Четырехрежимный маятниковый механизм, обеспечивающий либо постоянный нерегулируемый, либо переменный и регулируемый угол режущей кромки полотна. 5 Подошву, фиксирующую плоскость реза под углом от 45 до 135о к плоскости материала. 6 Двойную электрическую изоляцию активных частей электропривода (класс защиты от поражения электрическим током – II), что позволяет работать без применения индивидуальных средств защиты от поражения электрическим током и не требует заземления лобзика. Технические характеристики: Максимальная потребляемая мощность, Вт-600 Максимальный потребляемый ток, А-3,0 Частота хода, ход/мин-500-3000 Размах хода, мм-20 Максимально допустимая толщина распиловка древесины, мм-65 распиловка стали, м-8 Уровень звукового давления по EN 60745, не более, дБ(А)-86 Уровень акустической мощности по EN 60745, не более, дБ(А)-99 Уровень вибрации по EN-50144, не более, м/сек2-5,21 Длина кабеля электропитания, м-2,0 Вес, кг-2,1 Габаритные размеры, см-22/21/7

В наличии 3620 ₽

В наличии 3226 ₽

В наличии 3400 ₽

В наличии 3176 ₽

В наличии 3528 ₽

Под заказ: до 14 рабочих дней 3919 ₽

Под заказ: до 14 рабочих дней 3620 ₽

Под заказ: до 14 рабочих дней 3529 ₽

Под заказ: до 14 рабочих дней 3176 ₽

Под заказ: до 14 рабочих дней 3528 ₽

Под заказ: до 14 рабочих дней 3400 ₽

Характеристики

  • Размеры
  • Длина:

    250 мм

  • Глубина пропила дерева:

    65 мм

  • Глубина пропила металла:

    8 мм

  • Высота:

    80 мм

  • Ширина:

    210 мм

  • Вес, Объем
  • Вес:

    2.28 кг

  • Другие параметры
  • Форма ручки:

    скоба

  • Гарантия:

    12 месяцев

  • Источник питания:

    сеть 220V

  • Кейс (да/нет):

    нет

  • Маятниковый ход:

    есть

  • Материал корпуса:

    пластик, резина

  • Материал основы:

    сталь

  • Мощность, Вт:

    600

  • Производитель:

  • Пылесборник (да/нет):

    нет

  • Работа от аккумулятора (да/нет):

    нет

  • Страна происхож.:

    Китай

  • Торговая марка:

  • Частота вращения, об/мин:

    500-3000

  • Срок поставки в днях:

    14

Характеристики

Торговый дом “ВИМОС” осуществляет доставку строительных, отделочных материалов и хозяйственных товаров. Наш автопарк — это более 100 единиц транспортных стредств. На каждой базе разработана грамотная система логистики, которая позволяет доставить Ваш товар в оговоренные сроки. Наши специалисты смогут быстро и точно рассчитать стоимость доставки с учетом веса и габаритов груза, а также километража до места доставки.

Заказ доставки осуществляется через наш колл-центр по телефону: +7 (812) 666-66-55 или при заказе товара с доставкой через интернет-магазин. Расчет стоимости доставки производится согласно тарифной сетке, представленной ниже. Точная стоимость доставки определяется после согласования заказа с вашим менеджером.

Уважаемые покупатели! Правила возврата и обмена товаров, купленных через наш интернет-магазин регулируются Пользовательским соглашением и законодательством РФ.

ВНИМАНИЕ! Обмен и возврат товара надлежащего качества возможен только в случае, если указанный товар не был в употреблении, сохранены его товарный вид, потребительские свойства, пломбы, фабричные ярлыки, упаковка.

Доп. информация

Цена, описание, изображение (включая цвет) и инструкции к товару Лобзик Эл. FIT IT 0.600кВт 500-3000ход/мин маятник 65мм на сайте носят информационный характер и не являются публичной офертой, определенной п.2 ст. 437 Гражданского кодекса Российской федерации. Они могут быть изменены производителем без предварительного уведомления и могут отличаться от описаний на сайте производителя и реальных характеристик товара. Для получения подробной информации о характеристиках данного товара обращайтесь к сотрудникам нашего отдела продаж или в Российское представительство данного товара, а также, пожалуйста, внимательно проверяйте товар при покупке.

Купить Лобзик Эл. FIT IT 0.600кВт 500-3000ход/мин маятник 65мм в магазине Санкт-Петербург вы можете в интернет-магазине “ВИМОС”.

Статьи по теме

Колебания – Физика – Теория, тесты, формулы и задачи

Оглавление:

 

Основные теоретические сведения

Гармонические колебания

К оглавлению…

В технике и окружающем нас мире часто приходится сталкиваться с периодическими процессами, которые повторяются через одинаковые промежутки времени. Такие процессы называют колебательными. Колебаниями называют изменения физической величины, происходящие по определенному закону во времени. Колебательные явления различной физической природы подчиняются общим закономерностям. Например, колебания тока в электрической цепи и колебания математического маятника могут описываться одинаковыми уравнениями. Общность колебательных закономерностей позволяет рассматривать колебательные процессы различной природы с единой точки зрения.

Механическими колебаниями называют движения тел, повторяющиеся точно через одинаковые промежутки времени. Примерами простых колебательных систем могут служить груз на пружине или математический маятник. Для существования в системе гармонических колебаний необходимо, чтобы у нее было положение устойчивого равновесия, то есть такое положение, при выведении из которого на систему начала бы действовать возвращающая сила.

Механические колебания, как и колебательные процессы любой другой физической природы, могут быть свободными и вынужденными. Свободные колебания совершаются под действием внутренних сил системы, после того, как система была выведена из состояния равновесия. Колебания груза на пружине или колебания маятника являются свободными колебаниями. Колебания, происходящие под действием внешних периодически изменяющихся сил, называются вынужденными.

Простейшим видом колебательного процесса являются колебания, происходящие по закону синуса или косинуса, называемые гармоническими колебаниями. Уравнение описывающее физические системы способные совершать гармонические колебания с циклической частотой ω0 задаётся следующим образом:

Решение предыдущего уравнения является уравнением движения для гармонических колебаний, которое имеет вид:

где: x – смещение тела от положение равновесия, A – амплитуда колебаний, то есть максимальное смещение от положения равновесия, ω – циклическая или круговая частота колебаний (ω = 2Π/T), t – время. Величина, стоящая под знаком косинуса: φ = ωt + φ0, называется фазой гармонического процесса. Смысл фазы колебаний: стадия, в которой колебание находится в данный момент времени. При t = 0 получаем, что φ = φ0, поэтому φ0 называют начальной фазой (то есть той стадией, из которой начиналось колебание).

Минимальный интервал времени, через который происходит повторение движения тела, называется периодом колебаний T. Если же количество колебаний N, а их время t, то период находится как:

Физическая величина, обратная периоду колебаний, называется частотой колебаний:

Частота колебаний ν показывает, сколько колебаний совершается за 1 с. Единица частоты – Герц (Гц). Частота колебаний связана с циклической частотой ω и периодом колебаний T соотношениями:

Зависимость скорости от времени при гармонических механических колебаниях выражается следующей формулой:

Максимальное значение скорости при гармонических механических колебаниях:

Максимальные по модулю значения скорости υm = ωA достигаются в те моменты времени, когда тело проходит через положения равновесия (x = 0). Аналогичным образом определяется ускорение a = ax тела при гармонических колебаниях. Зависимость ускорения от времени при гармонических механических колебаниях:

Максимальное значение ускорения при механических гармонических колебаниях:

Знак минус в предыдущем выражении означает, что ускорение a(t) всегда имеет знак, противоположный знаку смещения x(t), и, следовательно, возвращает тело в начальное положение (x = 0), т.е. заставляет тело совершать гармонические колебания.

Следует обратить внимание на то, что:

  • физические свойства колебательной системы определяют только собственную частоту колебаний ω0 или период T.
  • Такие параметры процесса колебаний, как амплитуда A = xm и начальная фаза φ0, определяются способом, с помощью которого система была выведена из состояния равновесия в начальный момент времени, т.е. начальными условиями.
  • При колебательном движении тело за время, равное периоду, проходит путь, равный 4 амплитудам. При этом тело возвращается в исходную точку, то есть перемещение тела будет равно нулю. Следовательно, путь равный амплитуде тело пройдет за время равное четверти периода.

Чтобы определить, когда в уравнение колебаний подставлять синус, а когда косинус, нужно обратить внимание на следующие факторы:

  • Проще всего, если в условии задачи колебания названы синусоидальными или косинусоидальными.
  • Если сказано, что тело толкнули из положения равновесия – берем синус с начальной фазой, равной нулю.
  • Если сказано, что тело отклонили и отпустили – косинус с начальной фазой, равной нулю.
  • Если тело толкнули из отклоненного от положения равновесия состояния, то начальная фаза не равна нолю, а брать можно и синус и косинус.

 

Математический маятник

К оглавлению…

Математическим маятником называют тело небольших размеров, подвешенное на тонкой, длинной и нерастяжимой нити, масса которой пренебрежимо мала по сравнению с массой тела. Только в случае малых колебаний математический маятник является гармоническим осциллятором, то есть системой, способной совершать гармонические (по закону sin или cos) колебания. Практически такое приближение справедливо для углов порядка 5–10°. Колебания маятника при больших амплитудах не являются гармоническими.

Циклическая частота колебаний математического маятника рассчитывается по формуле:

Период колебаний математического маятника:

Полученная формула называется формулой Гюйгенса и выполняется, когда точка подвеса маятника неподвижна. Важно запомнить, что период малых колебаний математического маятника не зависит от амплитуды колебаний. Такое свойство маятника называется изохронностью. Как и для любой другой системы, совершающей механические гармонические колебания, для математического маятника выполняются следующие соотношения:

  1. Путь от положения равновесия до крайней точки (или обратно) проходится за четверть периода.
  2. Путь от крайней точки до половины амплитуды (или обратно) проходится за одну шестую периода.
  3. Путь от положения равновесия до половины амплитуды (или обратно) проходится за одну двенадцатую долю периода.

 

Пружинный маятник

К оглавлению…

Свободные колебания совершаются под действием внутренних сил системы после того, как система была выведена из положения равновесия. Для того, чтобы свободные колебания совершались по гармоническому закону, необходимо, чтобы сила, стремящаяся возвратить тело в положение равновесия, была пропорциональна смещению тела из положения равновесия и направлена в сторону, противоположную смещению. Таким свойством обладает сила упругости.

Таким образом, груз некоторой массы m, прикрепленный к пружине жесткости k, второй конец которой закреплен неподвижно, составляют систему, способную совершать в отсутствие трения свободные гармонические колебания. Груз на пружине называют пружинным маятником.

Циклическая частота колебаний пружинного маятника рассчитывается по формуле:

Период колебаний пружинного маятника:

При малых амплитудах период колебаний пружинного маятника не зависит от амплитуды (как и у математического маятника). При горизонтальном расположении системы пружина–груз сила тяжести, приложенная к грузу, компенсируется силой реакции опоры. Если же груз подвешен на пружине, то сила тяжести направлена по линии движения груза. В положении равновесия пружина растянута на величину x0, равную:

А колебания совершаются около этого нового положения равновесия. Приведенные выше выражения для собственной частоты ω0 и периода колебаний T справедливы и в этом случае. Таким образом, полученная формула для периода колебаний груза на пружине остается справедливой во всех случаях, независимо от направления колебаний, движения опоры, действия внешних постоянных сил.

При свободных механических колебаниях кинетическая и потенциальная энергии периодически изменяются. При максимальном отклонении тела от положения равновесия его скорость, а, следовательно, и кинетическая энергия обращаются в нуль. В этом положении потенциальная энергия колеблющегося тела достигает максимального значения. Для груза на пружине потенциальная энергия – это энергия упругой деформации пружины. Для математического маятника – это энергия в поле тяготения Земли.

Когда тело при своем движении проходит через положение равновесия, его скорость максимальна. Тело проскакивает положение равновесия по инерции. В этот момент оно обладает максимальной кинетической и минимальной потенциальной энергией (как правило, потенциальную энергию в положении равновесия полагают равной нулю). Увеличение кинетической энергии происходит за счет уменьшения потенциальной энергии. При дальнейшем движении начинает увеличиваться потенциальная энергия за счет убыли кинетической энергии и так далее.

Таким образом, при гармонических колебаниях происходит периодическое превращение кинетической энергии в потенциальную и наоборот. Если в колебательной системе отсутствует трение, то полная механическая энергия при свободных колебаниях остается неизменной. При этом, максимальное значение кинетической энергии при механических гармонических колебаниях задаётся формулой:

Максимальное значение потенциальной энергии при механических гармонических колебаниях пружинного маятника:

Взаимосвязь энергетических характеристик механического колебательного процесса (полная механическая энергия равна максимальным значениям кинетической и потенциальной энергий, а также сумме кинетической и потенциальной энергий в произвольный момент времени):

 

Механические волны

К оглавлению…

Если в каком-нибудь месте твердой, жидкой или газообразной среды возбуждены колебания частиц, то вследствие взаимодействия атомов и молекул среды колебания начинают передаваться от одной точки к другой с конечной скоростью. Процесс распространения колебаний в среде называется волной.

Механические волны бывают разных видов. Если при распространении волны частицы среды испытывают смещение в направлении, перпендикулярном направлению распространения, такая волна называется поперечной. Если смещение частиц среды происходит в направлении распространения волны, такая волна называется продольной.

Как в поперечных, так и в продольных волнах не происходит переноса вещества в направлении распространения волны. В процессе распространения частицы среды лишь совершают колебания около положений равновесия. Однако волны переносят энергию колебаний от одной точки среды к другой.

Характерной особенностью механических волн является то, что они распространяются в материальных средах (твердых, жидких или газообразных). Существуют немеханические волны, которые способны распространяться и в пустоте (например, световые, т.е. электромагнитные волны могут распространяться в вакууме).

  • Продольные механические волны могут распространяться в любых средах – твердых, жидких и газообразных.
  • Поперечные волны не могут существовать в жидкой или газообразной средах.

Значительный интерес для практики представляют простые гармонические или синусоидальные волны. Они характеризуются амплитудой A колебания частиц, частотой ν и длиной волны λ. Синусоидальные волны распространяются в однородных средах с некоторой постоянной скоростью υ.

Длиной волны λ называют расстояние между двумя соседними точками, колеблющимися в одинаковых фазах. Расстояние, равное длине волны λ, волна пробегает за время равное периоду T, следовательно, длина волны может быть рассчитана по формуле:

где: υ – скорость распространения волны. При переходе волны из одной среды в другую длина волны и скорость ее распространения меняются. Неизменными остаются только частота и период волны.

Разность фаз колебаний двух точек волны, расстояние между которыми l рассчитывается по формуле:

 

Электрический контур

К оглавлению…

В электрических цепях, так же, как и в механических системах, таких как груз на пружине или маятник, могут возникать свободные колебания. Простейшей электрической системой, способной совершать свободные колебания, является последовательный LC-контур. В отсутствие затухания свободные колебания в электрическом контуре являются гармоническими. Энергетические характеристики и их взаимосвязь при колебаниях в электрическом контуре:

Период гармонических колебаний в электрическом колебательном контуре определяется по формуле:

Циклическая частота колебаний в электрическом колебательном контуре:

Зависимость заряда на конденсаторе от времени при колебаниях в электрическом контуре описывается законом:

Зависимость электрического тока протекающего через катушку индуктивности от времени при колебаниях в электрическом контуре:

Зависимость напряжения на конденсаторе от времени при колебаниях в электрическом контуре:

Максимальное значение силы тока при гармонических колебаниях в электрическом контуре может быть рассчитано по формуле:

Максимальное значение напряжения на конденсаторе при гармонических колебаниях в электрическом контуре:

Все реальные контура содержат электрическое сопротивление R. Процесс свободных колебаний в таком контуре уже не подчиняется гармоническому закону. За каждый период колебаний часть электромагнитной энергии, запасенной в контуре, превращается в теплоту, выделяющуюся на резисторе, и колебания становятся затухающими.

 

Переменный ток. Трансформатор

К оглавлению…

Основная часть электроэнергии в мире в настоящее время вырабатывается генераторами переменного тока, создающими синусоидальное напряжение. Они позволяют наиболее просто и экономно осуществлять передачу, распределение и использование электрической энергии.

Устройство, предназначенное для превращения механической энергии в энергию переменного тока, называется генератором переменного тока. Он характеризуется переменным напряжением U(t) (индуцированной ЭДС) на его клеммах. В основу работы генератора переменного тока положено явление электромагнитной индукции.

Переменным током называется электрический ток, который изменяется с течением времени по гармоническому закону. Величины U0, I0 = U0/R называются амплитудными значениями напряжения и силы тока. Значения напряжения U(t) и силы тока I(t), зависящие от времени, называют мгновенными.

Переменный ток характеризуется действующими значениями силы тока и напряжения. Действующим (эффективным) значением переменного тока называется сила такого постоянного тока, который, проходя по цепи, выделил бы в единицу времени такое же количество теплоты, что и данный переменный ток. Для переменного тока действующее значение силы тока может быть рассчитано по формуле:

Аналогично можно ввести действующее (эффективное) значение и для напряжения, рассчитываемое по формуле:

Таким образом, выражения для мощности постоянного тока остаются справедливыми и для переменного тока, если использовать в них действующие значения силы тока и напряжения:

Обратите внимание, что если идет речь о напряжении или силе переменного тока, то (если не сказано иного) имеется в виду именно действующее значение. Так, 220В – это действующее напряжение в домашней электросети.

Конденсатор в цепи переменного тока

Строго говоря, конденсатор ток не проводит (в том смысле, что носители заряда через него не протекают). Поэтому, если конденсатор подключен в цепь постоянного тока, то сила тока в любой момент времени в любой точке цепи равна нулю. При подключении в цепь переменного тока из-за постоянного изменения ЭДС конденсатор перезаряжается. Ток через него по-прежнему не течет, но ток в цепи существует. Поэтому условно говорят, что конденсатор проводит переменный ток. В этом случае вводится понятие сопротивления конденсатора в цепи переменного тока (или емкостного сопротивления). Это сопротивление определяется выражением:

Обратите внимание, что емкостное сопротивление зависит от частоты переменного тока. Оно в корне отличается от привычного нам сопротивления R. Так, на сопротивлении R выделяется теплота (поэтому его часто называют активным), а на емкостном сопротивлении теплота не выделяется. Активное сопротивление связано со взаимодействием носителей заряда при протекании тока, а емкостное – с процессами перезарядки конденсатора.

Катушка индуктивности в цепи переменного тока

При протекании переменного тока в катушке возникает явление самоиндукции, и, следовательно, ЭДС. Из-за этого напряжение и сила тока в катушке не совпадают по фазе (когда сила тока равна нулю, напряжение имеет максимальное значение и наоборот). Из-за такого несовпадения средняя тепловая мощность, выделяющаяся в катушке, равна нулю. В этом случае вводится понятие сопротивления катушки в цепи переменного тока (или индуктивного сопротивления). Это сопротивление определяется выражением:

Обратите внимание, что индуктивное сопротивление зависит от частоты переменного тока. Как и емкостное сопротивление, оно отличается от сопротивления R. Как и на емкостном сопротивлении, на индуктивном сопротивлении теплота не выделяется. Индуктивное сопротивление связано с явлением самоиндукции в катушке.

Трансформаторы

Среди приборов переменного тока, нашедших широкое применение в технике, значительное место занимают трансформаторы. Принцип действия трансформаторов, применяемых для повышения или понижения напряжения переменного тока, основан на явлении электромагнитной индукции. Простейший трансформатор состоит из сердечника замкнутой формы, на который намотаны две обмотки: первичная и вторичная. Первичная обмотка подсоединяется к источнику переменного тока с некоторым напряжением U1, а вторичная обмотка подключается к нагрузке, на которой появляется напряжение U2. При этом, если число витков в первичной обмотке равно n1, а во вторичной n2, то выполняется следующее соотношение:

Коэффициент трансформации вычисляется по формуле:

Если трансформатор идеальный, то выполняется следующее соотношение (мощности на входе и выходе равны):

В неидеальном трансформаторе вводится понятие КПД:

 

Электромагнитные волны

К оглавлению…

Электромагнитные волны – это распространяющееся в пространстве и во времени электромагнитное поле. Электромагнитные волны поперечны – векторы электрической напряженности и магнитной индукции перпендикулярны друг другу и лежат в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны. Электромагнитные волны распространяются в веществе с конечной скоростью, которая может быть рассчитана по формуле:

где: ε и μ – диэлектрическая и магнитная проницаемости вещества, ε0 и μ0 – электрическая и магнитная постоянные: ε0 = 8,85419·10–12 Ф/м, μ0 = 1,25664·10–6 Гн/м. Скорость электромагнитных волн в вакууме (где ε = μ = 1) постоянна и равна с = 3∙108 м/с, она также может быть вычислена по формуле:

Скорость распространения электромагнитных волн в вакууме является одной из фундаментальных физических постоянных. Если электромагнитная волна распространяется в какой-либо среде, то скорость ее распространения также выражается следующим соотношением:

где: n – показатель преломления вещества – физическая величина, показывающая во сколько раз скорость света в среде меньше чем в вакууме. Показатель преломления, как видно из предыдущих формул, может быть рассчитан следующим образом:

  • Электромагнитные волны переносят энергию. При распространении волн возникает поток электромагнитной энергии.
  • Электромагнитные волны могут возбуждаться только ускоренно движущимися зарядами. Цепи постоянного тока, в которых носители заряда движутся с неизменной скоростью, не являются источником электромагнитных волн. А вот цепи, в которых протекает переменный ток, т.е. такие цепи в которых носители заряда постоянно меняют направление своего движения, т.е. двигаются с ускорением – являются источником электромагнитных волн. В современной радиотехнике излучение электромагнитных волн производится с помощью антенн различных конструкций, в которых возбуждаются быстропеременные токи.

University of Glasgow – The Hunterian – Коллекции – Краткие сведения о коллекциях – Научные инструменты

Электрические маятниковые часы

Британский, после 1845 г.
Изготовлен Александром Бэйном
Металл, дерево, стекло
Подарено Университету Глазго в 1936 г. членом городского совета Глазго Уильямом Браунхиллом Смитом, MVO, MBE
Восстановлен в 2014 г. при помощи гранта от Antiquarian Horology Общество
GLAHM C.1936.1
Экспонируется в Hunterian Museum (Science Balcony)

Это одни из первых в мире электрических часов, спроектированных и построенных шотландским изобретателем Александром Бэйном.Его маятник приводился в движение «земной батареей», которая состояла из двух электродов, погруженных во влажную землю, и его можно было электрически соединять с другими часами, выполняя роль центрального «регулятора», передающего время в географически удаленные места.

Между 1841 и 1852 годами уроженец Шотландии Александр Бейн (1810-1877) получил ряд патентов на маятниковые часы с электрическим приводом. В то время как немецкий C.A. Стейнхиль независимо разработал аналогичные системы в конце 1830-х годов, а сам Бейн позже был вовлечен в споры с выдающимся ученым Чарльзом Уитстоном (1802-1875) относительно того, кому именно впервые пришла в голову эта идея. электрического часового дела ».Его часы имели электрический привод, а также могли электрически управлять другими географически удаленными часами. Бэйн реализовал технические и бюрократические возможности электрического соединения часов: одни центральные часы могли приводить в движение многие другие, точно синхронизированные, «все часы в королевстве, соединенные проводами, чтобы получать время от одних управляющих часов».

Первоначальная конструкция

Bain питалась от «заземляющей батареи», состоящей из двух электродов, один из которых изготовлен из цинка, а другой из меди или углерода, закопанных во влажную землю, создавая цепь и создавая небольшой, но стабильный ток, протекающий через катушка с проволокой внутри маятника.Приведенный в движение небольшим толчком маятник, который благодаря электрическому току, проходящему через катушку, стал временным магнитом, притягивался к одному из двух постоянных стержневых магнитов внутри латунных трубок, прикрепленных к бокам корпуса часов. Когда маятник качнулся, ползунковый переключатель, расположенный выше стержня маятника, прошел над золотыми контактными точками, разорвав цепь. Таким образом, маятник качнулся обратно в противоположном направлении под собственным весом, только чтобы снова замкнуть цепь, в результате чего качающийся маятник притягивался к противоположному постоянному магниту и так далее.В варианте конструкции Bain схема проходила через катушки сбоку корпуса, а сам маятник был постоянным магнитом. В традиционных маятниковых часах простое гармоническое колебание маятника регулирует рассеивание энергии, обеспечиваемой внешним источником, обычно грузом, подвешенным на шнуре, который необходимо периодически наматывать. В часах Bain маятник не только регулирует часовой механизм, но и обеспечивает источник энергии, необычное и не всегда удовлетворительное расположение.

Часы, очень похожие на эти, находились во владении Университета в 1870-х годах и, вероятно, использовались Уильямом Томсоном на занятиях по естественной философии. Бейн сам устанавливал, настраивал и регулировал эти часы, по крайней мере, один раз, как можно увидеть в квитанции из университетских архивов от марта 1872 года, в которой записан платеж в размере 1 фунта стерлингов и пяти шиллингов от Томсона Бейну за «регулировку и регулировку часов на заводе». University »и предоставил« один батарейный отсек и четыре новых золотых монеты для перерыва в работе Электрических часов [sic] ».Его нынешнее местонахождение, к сожалению, неизвестно. Эти часы Bain были подарены университету в 1936 году. Считается, что их заставили работать в 1941 году, в сотую годовщину со дня получения первого патента Bain. В октябре 2014 года после консервации он был переведен на короткую работу, питаясь от простой батарейки АА.

Проверка маятника и электрических часов – установка кварцевого маятникового механизма – ремонт часов Braintree

Это небольшая статья в помощь тем, у кого есть кварцевые часы с маятником.

Принцип работы этих часов заключается в том, что они имеют генератор импульсов в электронике, который активирует магнит на основе катушки. Переключатель для этого связан с качанием маятника (по-разному на разных часах), но все они работают по одному и тому же принципу. Маятник-боб содержит магнит северной полярности. Электромагнит катушки, который включается и выключается при качании маятника, также имеет северную полярность, поэтому они отталкиваются друг от друга. Магнит катушки получает ток в тот момент, когда маятник движется мимо него, и магниты отталкиваются друг от друга, толкая маятник влево или вправо (в зависимости от того, в каком направлении он движется).У меня есть блестящие часы Metamec, которые делают это в большом масштабе и выглядят как что-то из научного эксперимента начала 20-го века.

Дело здесь в том, что как только вы поймете, что происходит, вы сможете проверить эффективность катушки, приводящей в движение маятник. Скажем, например, ваши часы маятник светит в течение двух минут, а затем останавливается. Как диагностировать проблему?

Ну, во-первых, вы должны сделать предположение, что вышедший из строя элемент – это катушка или фиксированный магнит, поэтому убедитесь, что фиксированный магнит присутствует и не упал.Вы должны искать с этим, используя другой слабый магнит или, в идеале, скрепку для бумаг. Если скрепка прилипает к стержню маятника в нижней части своей длины, значит, вы знаете, что там есть магнит. Как только вы узнаете, что магнит находится в стержне, вы можете проверить катушку.

Катушки гниют или ломаются. Если вы можете найти провод того же калибра с таким же экраном, вы можете либо полностью заменить провод катушки, повторно обернув его, либо снова соединить вместе, где он сломан.

Полезный совет – выяснить, какой мощности и магнетизма не хватает катушке для постоянного движения маятника.Вы можете сделать это, выполнив сравнительный тест. Вы извлекаете аккумулятор, а затем поворачиваете маятник как можно ближе к исходной дуге, вы помните, как он качался вперед и назад. Это дает вам начальную точку нулевой мощности. Вы знаете, как долго он качается без всякой энергии.

Затем вы вставляете батарею. Достаньте одну из упаковки, чтобы быть абсолютно уверенными, что вы не пользуетесь бесполезным устройством (я делал это много раз, и это стоило мне большого количества времени на путаницу и ненужных заказов поставщика).Теперь поверните маятник, как вы это делали, когда аккумулятор не был в устройстве. Измерьте, как долго маятник будет качаться. Как видите, в большинстве случаев проблема с катушкой – короткое замыкание. Это означает, что создается только процент магнитного поля. Поскольку для поддержания качания маятника требуется очень малая сила катушки, вы обнаружите, что даже если катушка закорочена на 90%, вы все равно сможете увидеть, как это отражается в более длительном времени качания, чем при отсутствии энергии.

Это открывает варианты того, что вы можете с этим сделать, потому что, если катушка не получает достаточной мощности, маловероятно, что это имеет какое-либо отношение к источнику питания (хотя есть одна вещь, к которой я вернусь позже).Это означает, что проблема почти наверняка связана с самой катушкой и ее электронными элементами. Итак, если маятник хоть немного набирает силу, вы можете рассмотреть следующие варианты.

  1. Проверьте паяные соединения на конце каждой секции катушки с проволокой. На большинстве часов они однониточные, поэтому вам нужно искать только два контакта. Внимательно посмотрите на стыки, и если они находятся на печатной плате, посмотрите на нижнюю часть печатной платы, чтобы проверить паяное соединение на плате, а не на конце провода.Если он сломан, почините его, перепаяв или установив надежное электронное соединение каким-либо другим способом – на некоторых более крупных катушках можно использовать зажимы для соединения цилиндров.
  2. Перемотать катушку. Для измерения диаметра медной проволоки понадобится микрометр. Можно измерить два диаметра – с экраном и без него. Затем вы вычисляете толщину экрана путем вычитания, и у вас есть спецификация для вашего экранированного провода. Пойдите и купите немного, перемотайте катушку той же длины или длиннее и снова подключите ее к цепи.
  3. Купить новый механизм. Это не так радикально, как вы думаете, и действительно должно быть первым вариантом для большинства современных часов этого типа. Вы просто заменяете все это, зная, что ваша катушка или основная логическая плата вышли из строя. Обратите внимание на размеры при покупке интегрированного механизма механизма и маятникового привода. Общая глубина вашего навесного механизма должна учитывать, где должен качаться маятник. Будет только определенное отклонение от текущей качающейся дуги, которая будет работать.Объяснять; Допустим, вы покупаете маятниковый механизм с патрубком диаметром 21 или 6 мм. Разбирая часы, вы обнаруживаете, что на самом деле вам нужен патрубок диаметром 16 мм на передней панели, иначе стеклянная передняя панель не вернется, потому что патрубок слишком далеко заходит в часы. На 21 мм это никогда не сработает, а на 6 мм никогда не хватит даже на толщину вашего лица (ваше толстое лицо). В этом случае вам нужно расширить крепление на задней части и использовать 21-миллиметровый патрубок, при этом, скажем, на 10 мм торчит из лицевой стороны.Оставшуюся длину патрубка занимают проставки, которые вы сделали для установки механизма. Но вот в чем проблема. Вставив проставки, вы сместили весь механизм назад примерно на 1 см. Если маятник свешивается в стеклянную секцию под часами, вы можете поспорить на свой последний фунт, что он не поместится в это отверстие, не задев заднюю или боковые стороны часов. Закон дерна берет верх над вашим проектом. Ваше решение не сработает и никогда не сработало, потому что вы не проводили измерения с учетом положения и длины маятника.Я не буду проходить через то, что вам нужно измерить; если вы поймете принцип того, что я здесь говорю, вы будете знать, что измерять. Если вы этого не сделаете, то пришлите мне часы, чтобы починить и покрыть расходы, так как это не стоит того, чтобы вы пытались и терпели неудачу и ужасно расстраивались из-за этого. Это моя работа, или это было несколько лет назад, когда я впервые начал этим заниматься. Теперь у меня есть метод.
  4. Если вы посмотрите на заднюю часть часов и увидите, что в устройстве используются две батареи в двух отдельных частях часов, то у вас может быть независимый маятник со стандартным кварцевым механизмом в центре.Это отдельные компоненты, которые можно заменять по отдельности. Итак, если ваши часы не работают, но ваш маятник работает нормально, вам, возможно, придется заменить часовой механизм, а не маятник. Это удобно по нескольким причинам. Во-первых, вы можете купить новый 57-миллиметровый кварцевый механизм, который, как правило, стандартного размера для ручной подгонки. Это значит, что вы можете использовать свои оригинальные руки. Во-вторых, решение будет дешевле, потому что нет необходимости все заменять. Наконец, что наиболее важно, существует элемент стандартизации – то, что движет этими маятниковыми движениями, и вы, вероятно, сможете использовать с ним свой старый маятник, поскольку они превосходят его, чтобы управлять более широким диапазоном маятников – что вполне логично с точки зрения дизайна и рыночная точка зрения.По сути, поскольку это универсальный тип продукта, он, по моему опыту, превосходит его, что означает, что он с большей вероятностью будет управлять любым весом или длиной маятника, которые у вас есть. С фиксированными модулями, в которые у вас действительно интегрирован механизм движения и маятниковый привод, вы обнаружите, что они совместимы только с рядом маятников. Хороший совет – покупать маятник в одном и том же месте в одно и то же время. Это всего лишь на несколько фунтов больше и позволяет вам испытать единицу, если ничего больше. Если вы получите его, не купив гарантированно совместимый маятник, как вы узнаете, неисправен ли он, плохо ли установлен или ваш маятник слишком тяжел?Еще одна область несовместимости – это центр тяжести. Крепления на этих устройствах, как правило, варьируются от производителя к производителю, поэтому очень легко получить устройство, в котором ваш существующий маятник не может быть изменен, чтобы адаптироваться к его новому креплению к его якорю на механизме. Короче говоря, получите положение остановки назад, имея маятник, который, как вы знаете, совместим, прежде чем начинать работу над ним. Это экономит много времени на этапе устранения неисправностей.

Я делаю эти часы, поэтому, если вам не нравится внешний вид всего вышеперечисленного, позвоните мне, и я смогу процитировать вас сразу после нескольких вопросов.Цены резко варьируются от 30 до 200 фунтов стерлингов за некоторые из действительно действительно сложных посадок, а в некоторых областях можно сэкономить всего один миллиметр. Типов и вариантов встроенного маятника и часов не так много, что в большинстве случаев означает действительно творческую индивидуальную настройку. Хотя у меня есть свои методы, это один из видов работ, который редко повторяется точно так же, и в большинстве случаев все подгоняется индивидуально.

Время – деньги, и это никогда не бывает быстрой работой, если только вам не повезло, что вы можете получить точно такое же движение.Даже в этом случае, после небольших изменений и улучшений конструкции, совместимость одного и того же механизма, произведенного с разницей в пять лет, в большинстве случаев далека от 100%. Это такие глупые вещи, как то, где они устанавливают кнопку изменения времени на задней панели, не совпадающую с отверстием в ваших часах, чтобы получить к ним доступ. Подвесные крепления часто меняются, а значит, их нужно отпилить. Если вы видели кварцевый механизм, вибрации могут убить его, так что это означает, что для резки потребуется горячая проволока, и так далее, и тому подобное. Обычно много работы и удивительно много для того, что технически должно быть больше похоже на замену картриджа с тонером на копировальном аппарате.

Как обычно, это началось с быстрой статьи и превратилось в двухчасовой марафон перекрестных ссылок и развития понятного повествования. Я бы не стал этого делать, если бы мне это не понравилось. Во-вторых, это действительно очень мощная вещательная помощь для такой широкой аудитории. Это побуждает и мотивирует меня делать то, что я говорю, понятным. Я надеюсь, что да.

Овово Электрический Ньютон Физика Баланс Маятник Колыбель Ньютона Милый Дельфин Фигурка Орнамент Вечный Движение Счастливая Игрушка Украшение Дома Офис

номер позиции etp-ex-B075L8GJT8
Самая низкая цена
БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА при $ 25 + заказ
Доступна подарочная упаковка
Удовлетворение гарантировано
Легкий возврат
Варианты покупки Приблизительная доставка
от 1 до 3 рабочих дней
Возможна ускоренная доставка.
  • ИДЕАЛЬНЫЙ ПОДАРОК: эта симпатичная настольная игрушка-дельфин с электронным вечным движением – отличный подарок для детей, друзей, учителей, студентов, коллег, пар, мамы, отца, парня или подруги, всем понравится, поскольку все они получают удовольствие от Кинетическая маятниковая игрушка.

ВЕЛИКАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ИГРУШКА: Этот маятник с вечным движением – отличное образовательное и научное устройство, которое помогает детям познавать историю науки и исследовать важные ценности физики.ИНТЕРЕСНЫЙ НАУЧНЫЙ ДЕКОР: не нужно помещать спальню или офис, когда вы чувствуете усталость, вы можете отдохнуть и посмотреть, как он качается вокруг, что может помочь вам почувствовать себя забавно и расслабленно. Производство Овово. Красивое украшение: идеально подходит для размещения на столе в офисе и дома, может также выделить вашу комнату, которая может быть намного прохладнее, чем букет цветов или простое произведение искусства. ГАРАНТИЯ: Если вам понравился этот продукт, мы рады пригласить вас поделиться своими впечатлениями от покупок. Если у вас возникли проблемы с продуктом в течение 30 дней после доставки, пожалуйста, свяжитесь с нами, мы всегда готовы вам помочь.ИДЕАЛЬНЫЙ ПОДАРОК: эта симпатичная настольная игрушка-дельфин с электронным вечным движением – отличный подарок для детей, друзей, учителей, студентов, коллег, Пары, матери, отца, парня или подруги, всем понравится, поскольку они все находят удовольствие от этой игрушки с кинетическим маятником.

Покупатели также купили

Подробнее о продукте

Артикул etp-ex-B075L8GJT8
Количество на складе 38
Номер детали производителя 650290-0913CJ
Amazon ASIN-код B075L8GJT8
Вес продукта в упаковке 0.7
Категория Научные наборы

IRJET-Запрошенная вами страница не найдена на нашем сайте

IRJET приглашает статьи из различных инженерных и технологических и научных дисциплин для Тома 8, выпуск 11 (ноябрь 2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET, выпуск 8 11, ноя 2021 г. Публикация продолжается …

Обзор статей


Получено IRJET “Импакт-фактор научного журнала: 7.529 “на 2020 г. Ноябрь 2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8 Выпуск 11, ноябрь 2021 г. Публикация продолжается …

Обзор статей


Получено IRJET “Фактор влияния научного журнала: 7.529 “на 2020 г. Ноябрь 2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8 Выпуск 11, ноябрь 2021 г. Публикация продолжается …

Обзор статей


Получено IRJET “Фактор влияния научного журнала: 7.529 “на 2020 г. Ноябрь 2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8 Выпуск 11, ноябрь 2021 г. Публикация продолжается …

Обзор статей


Получено IRJET “Фактор влияния научного журнала: 7.529 “на 2020 г. Ноябрь 2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8 Выпуск 11, ноябрь 2021 г. Публикация продолжается …

Обзор статей


Получено IRJET “Фактор влияния научного журнала: 7.529 “на 2020 г. Ноябрь 2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8 Выпуск 11, ноябрь 2021 г. Публикация продолжается …

Обзор статей


Получено IRJET “Фактор влияния научного журнала: 7.529 “на 2020 г. Ноябрь 2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8 Выпуск 11, ноябрь 2021 г. Публикация продолжается …

Обзор статей


Получено IRJET “Фактор влияния научного журнала: 7.529 “на 2020 г. Ноябрь 2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8 Выпуск 11, ноябрь 2021 г. Публикация продолжается …

Обзор статей


Получено IRJET “Фактор влияния научного журнала: 7.529 »на 2020 г.

Аннотация

Кадр постера из видео. Для загрузки
используйте ссылку Видео ниже.

Маятник качается между двумя заряженными пластинами из-за электростатических сил.

Портативный

Есть

Иллюстрированные принципы

Электрические силы, электрические поля, зарядка и разрядка объекта.

Видео

Скачать (щелкните правой кнопкой мыши и «сохранить ссылку как»):
Electricpendulum.m4v (6 МБ)

ElectricPendulum.mov (1 МБ)

NCEA & Science Curriculum

ФИЗ 2,6

Инструкции

Маятник представляет собой мяч для настольного тенниса с графитовым покрытием.

Подключите слаботочный источник питания 2000–4000 вольт к пластинам с помощью кабеля свечи зажигания или другой высоковольтной проводки.

Блок питания Unilab 5 кВ EHT, обычно доступный в школах Новой Зеландии, работает хорошо, но не использует резистор 50 МОм.

Отведите мяч в сторону и отпустите.

Повышение напряжения увеличивает как электрическое поле, так и заряд, который мяч получает каждый раз, когда он ударяется о пластину. Период качания мяча уменьшается. Это видно по фильму.

Детали аппарата. Детали аппарата.
Безопасность

В этой демонстрации используются высокие напряжения. Как всегда, будьте очень осторожны с высоким напряжением вокруг учеников. Держите учеников подальше от предмета – они могут видеть все, что им нужно, на расстоянии.Более пристальный просмотр может иметь место, когда устройство отключено от любого источника питания.

Отдельные учителя несут ответственность за безопасность в своих классах. Даже знакомые демонстрации должны практиковаться и проверяться на безопасность отдельными учителями, прежде чем они будут использоваться в классе.

Связанные ресурсы
Учебные ресурсы

Хотите внести предложения по урокам? Связаться с нами.

Кредиты

Этот прибор был позаимствован в Онслоу-Колледже в Веллингтоне.

Этот учебный ресурс был разработан при поддержке

Институт Мак-Диармида
Факультет естественных наук, Веллингтонский университет Виктории
Школа химических и физических наук, Веллингтонский университет Виктории

Авторские права

Заявление об авторских правах и добросовестном использовании

Слова, содержащие термин: маятник, электрический

Текст:

 быстро, двигайся медленно

Качели на маятнике   ( маятник ) голоса  электрический , мое лекарство (Медицина)
Летайте, как голуби и пеликаны (пеликаны), мы пытаемся найти 
 сердце не хочет
Но сердце разбито
Один выстрел попадает в живот, она маятник   качается для f-f-fences
Она просто плагиат фонаря челюсти 
 отпуск
Вода такая синяя и настоящая

Есть ли у меня выбор в этом
Или это загадка найти блаженство

Продолжай размахивать любовью
Как маятник   Ой ой 
 У меня пустые карманы
Кожа цвета шоколада.
Я делаю дерьмо хорошо, ты рвота, вау
  Electric  в моей розетке братан
Потому что тексты песен так шокируют, воах 
 но не работает в темноте
(не работайте, когда темно)
Нет  электрические детали  искры так же механические, как и он
Он любезно скажет, просто накрути меня, а затем покажет 
 три удара
Нечестивые правы, живя в пустяках, читают песни
Покайтесь в преступлениях, это маятник , время 
Пришествие христа для человечества

[Припев: x 2] 
 беда специя назло
В ночь суда с тремя ударами
Нечестивые правы, живя в трифе, читают песни
Покайтесь в преступлениях Это  маятник  время 
 по

Мне все равно, что тебе нравится
Если ты хочешь и можешь
Нет необходимости разрывать связи
Вы вставили  электрический  в мой кабель
О, ваша гордость, это 

LEMI-16 Простой маятник с электрическим таймером

Характеристики

  • Датчик Холла и электронный таймер

  • Точные измерения угла и длины

  • Высокая точность измерения

Введение

Эксперимент с маятником важен в преподавании общей физики.В прошлом этот эксперимент ограничивался малоугловым приближением. Традиционные методы с использованием ручного хронометра секундомера имеют значительные ошибки измерения, а метод измерения и усреднения с несколькими периодами используется для уменьшения ошибки измерения. Из-за наличия воздушного демпфирования угол поворота постепенно уменьшается со временем, что ухудшает точность измерения.

В этом устройстве используется встроенный датчик Холла и электронный таймер, который может точно измерять период при большом угле поворота за несколько циклов поворота, поэтому влияние демпфирования воздуха на угол маятника можно не учитывать.Основываясь на соотношении между периодом и углом, можно получить точное значение ускорения свободного падения, экстраполируя угол до нуля градусов.

Используя этот прибор, можно проводить следующие эксперименты:

1. Измерьте период качания с фиксированной длиной струны и вычислите ускорение свободного падения.

2. Измерьте период раскачивания, варьируя длину струны, и вычислите соответствующее ускорение свободного падения.

3. Убедитесь, что период маятника пропорционален квадрату длины струны.

4. Измерьте период качания, варьируя начальный угол поворота, и вычислите ускорение свободного падения.

5. Используйте метод экстраполяции, чтобы получить точное ускорение свободного падения при очень малом угле поворота.

6. Изучите влияние нелинейного эффекта при больших углах поворота.


В ходе этих экспериментов учащиеся приобретут необходимые знания, изучат основные экспериментальные идеи и поймут взаимосвязь между длиной провода, начальным углом и ускорением свободного падения.

Руководство по эксплуатации содержит экспериментальные конфигурации, принципы, пошаговые инструкции и примеры результатов экспериментов. Пожалуйста, нажмите Experiment Theory и Contents , чтобы получить дополнительную информацию об этом приборе.

Технические характеристики

Описание Технические характеристики
Измерение угла Диапазон: – 50 ° ~ + 50 °; разрешение: 1 °
Длина шкалы Диапазон: 0 ~ 80 см; точность: 1 мм
Предустановленное число отсчета Макс .: 66 отсчетов
Автоматический таймер Разрешение: 1 мс; неопределенность:

Расчет периода маятника

Длина в зависимости от квадрата периода

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *