Переменное электромагнитное

Движение в переменном электрическом и постоянном магнитном полях. Пусть имеются переменное электрическое поле, частота которого о», и постоянное магнитное поле, направленные так, как указано на рис. 141, и заданные уравнениями

Некоторые кристаллы (кварц, турмалин, сегнетова соль и др.) дают пьезоэлектрический эффект: под действием упругой деформации на поверхности кристалла появляются электрические заряды (прямой пьезоэффект); и наоборот, под действием электрического поля они испытывают упругие деформации — сжимаются или растягиваются в зависимости от направления поля (обратный пьезоэффект). Поэтому, если пластинку, вырезанную из пьезоэлектрического кристалла, поместить между обкладками конденсатора, к которому подводится переменное электрическое напряжение, то в пластинке будут возникать переменные упругие деформации, т. е. будут происходить вынужденные механические колебания. Но сама пластинка, как и всякое упругое тело, обладает собственными частотами колебаний, зависящими от

В ультразвуковых дефектоскопах используются пьезоэлектрические эффекты некоторых кристаллов, например кварца и титаната бария, выражающиеся в том, что под действием механических колебаний (в данном случае - колебаний ультразвуковой волны) на обкладках кристаллической пластинки появляется переменное электрическое напряжение (электрические заряды переменного

Принцип радиочастотного нагрева состоит в том, что если поместить материал в переменное электрическое поле (обычно имеющее частоту 13,56 или 27,12 МГц), то он начнет равномерно нагреваться по всему объему в результате обращения полярности молекул, вызываемого колебаниями электромагнитного поля. Это означает, что изделия можно нагревать одновременно и с поверхности, и в центре без всяких затруднений и задержек, которые являются неизбежными при обычном нагреве теплопередачей. Некоторые вещества не имеют, однако, соответствующей «дипольной» структуры, и на них не действует этот способ нагрева. Вода, например, чрезвычайно легко поглощает электромагнитную энергию, а большинство текстильных волокон удается нагреть лишь с очень большим трудом, и они поглощают гораздо меньше энергии из такого же самого радиочастотного поля. Это селективное восприятие оказывается весьма полезным, когда радиочастоту применяют для сушки тканей. В общей массе текстильных волокон более влажные участки нагреваются сильнее, и количество поглощаемой электромагнитной энергии будет зависеть от содержания влаги, так что участки, которые не содержат несвязанную воду, практически не будут поглощать энергию. Следовательно, ткань перестанет высыхать, едва лишь будет достигнут уровень кондиционной влажности.

Схему и описание метода см. табл. 1. Сущность процесса состоит в том, что изделие из пластмассы помещают в переменное электрическое поле высокой частоты, которое создается между двумя металлическими электродами. Вследствие того, что пластмассы являются несовершенными диэлектриками, элементарные заряды при внесении их в высокочастотное электрическое поле смещаются и небольшое количество имеющихся в диэлектрике свободных зарядов образует ток проводимости. На смещение заряженных частиц затрачивается работа, которая преобразуется в тепло. При изменении направления электрического поля выделяется некоторое количество тепла. Поэтому, чтоб интенсифицировать процесс сварки, применяют токи высокой частоты (30— 40 мгц и более).

В ультразвуковых дефектоскопах используются пьезоэлектрические эффекты некоторых кристаллов, например кварца и титаната бария, выражающиеся в том, что под действием механических колебаний (в данном случае колебаний ультразвуковой волны) на обкладках кристаллической пластинки появляется переменное электрическое напряжение (электрические заряды переменного знака). Ультразвуковые колебания преобразуются, таким образом, в электрические (так называемый прямой пьезоэлектрический эффект). Наоборот, при подводе к пластинке переменного электрического напряжения от генератора высокой частоты, пластинка сжимается и растягивается соответственно колебаниям приложенного напряжения, т. е. она начинает излучать ультразвуковые волны (обратный пьезоэлектрический эффект).

Было сделано предположение, что переменное электрическое поле может возбуждать резонансные акустические колебания газа. Исследования неустойчивого горения в ракетных двигателях показали, что при возбуждении резонансных колебаний значительно увеличивалась теплоотдача от газа. Хотя энергия, возбуждающая резонансные колебания в ракетном двигателе, имеет не электрическую, а химическую природу, возможно, что аналогичные эффекты могут быть достигнуты путем приложения электрических объемных сил надлежащей частоты.

Переменное электрическое поле

на том, что при внесении в переменное электрическое поле проводящего тела в последнем возникает движение индуцированных зарядов. Ток, создаваемый перемещающимися зарядами, пропорционален вызывающему его изменению поля. Для реализации этого метода в простейшем варианте измерительная металлическая пластина площадью Fso и емкостью CF соединена

Поглощение света имеет значение, главным образом, для золей, мицеллы которых способны проводить электрический ток. Здесь переменное электрическое поле световой волны генерирует в мицелле электрический ток, в результате чего имеет место значительное поглощение световой энергии, а золь приобретает окраску. Поглощение света золями подчиняется закону Ламберта—Бера

рой протекает переменный ток, а пьезоэлектрические — пластинку или стержень из пьезоэлектрического материала с металлическими электродами, к которым прикладывается переменное электрическое напряжение. Предельная интенсивность излучения ультразвука определяется прочностными и нелинейными свойствами материала излучателей, а также особенностями их использования. Выбор метода генерации ультразвука зависит от области частот, характера среды (газ, жидкость или твердое тело), типа упругих волн и необходимой интенсивностью излучения.

Индукционный способ отверждения основан на том, что окрашенное изделие помещают в переменное электромагнитное поле токов различных частот. Нагрев происходит за счет вихревых токов, индуцируемых в подложке из ферромагнитных материалов. Для отверждения покрытий применяют сушильные установки в виде металлических щитов или камер, в которых смонтированы кассеты с набором нагревательных элементов — индукторов. При прохождении переменного тока по виткам индуктора создается мощное пульсирующее магнитное поле. Если в непосредственной близости от индукторов поместить окрашенное изделие, то оно будет нагреваться, передавая тепло покрытию. Нагрев можно производить с любой скоростью и до любой температуры. Обычно отверждение покрытий проводят при 100—300 °С. Продолжительность сушки покрытий (например, алкидных) составляет 5—30 мин.

Прежде чем объяснить физическую сущность явления фотоупругости, напомним о некоторых представлениях оптики. Согласно электромагнитной теории световые волны представляют собой поперечные волны, сущность которых заключается в периодическом изменении во времени электрической напряженности Е и магнитного поля Я. Векторы ? и Я взаимно перпендикулярны. Свет представляет собой переменное электромагнитное поле, которое распространяется вдоль линии, перпендикулярной к векторам Е и Н (рис. 27). Таким образом, три вектора Е, Н и скорость распространения волнового фронта v взаимно перпендикулярны. При этом векторы Е и Я могут быть произвольно ориентированы относительно линии распространения волнового фронта (луча).

Сущность метода вихревых токов сводится к следующему. Если изделие из металла поместить в переменное электромагнитное поле, создаваемое катушкой индуктивности, то в поверхностном слое изделия появляются вихревые токи, поле которых, взаимодействуя с полем катушки, приводит к изменению ее полного сопротивления (рис. 48). Величина этого изменения зависит от размеров, конфигурации, качества поверхности изделия и электрофизических свойств

Схема процесса высокочастотного индукционного нагрева. Одно-или многовитковая катушка (так называемый „индуктор"), изготовленная из красномедной трубки и охлаждаемая во время работы проточной водой, присоединяется к генератору токов высокой частоты. Вокруг токонесущих участков трубок индуктора возникает быстро-переменное электромагнитное поле. В стальных изделиях, помещённых в поле индуктора, возбуждаются вихревые токи, создающие в свою очередь внутри этих изделий электромагнитное ноле. Под действием последнего вихревые токи оттесняются к поверхности изделий. Это явление неравномерного распределения тока по сечению проводящего металла называется поверхностным или скин-эффектом.

Это явление обладает свойством обратимости. Переменное электромагнитное поле не остается неподвижным в пространстве, а распространяется со скоростью света V вдоль линии, перпендикулярной векторам Е и Н, образуя электромагнитные волны, частным, случаем которых являются световые волны. Перпендикулярные друг другу и вектору V векторы Е т Н относительно вектора V могут быть ориентированы в плоскости произвольно, т. е. луч не является осью симметрии электромагнитных волн. Такая асимметрия характерна только для поперечных волн. Следовательно, световые волны поперечны. Иллюстрацию этой асимметрии можно получить в опыте с помощью какой-либо системы, обладающей свойством асимметрии, как, например, кристалла, атомы которого располагаются в виде пространственной решетки таким образом, что свойства кристалла по разным направлениям различны. Поставим перпендикулярно направлению распространения естественного света, в котором поперечные колебания происходят во всевозможных направлениях, две пластинки из обладающего свойством анизотропии кристалла турмалина. Плоскости пластинок должны быть параллельны осям кристаллов.

Это явление обладает свойством обратимости. Переменное электромагнитное поле не остается неподвижным в пространстве, а распространяется со скоростью света V вдоль линии, перпендикулярной к векторам Ё и Н, образуя электромагнитные волны, частным случаем которых являются световые волны. Перпендику-

Напольные транспортные роботы движутся: 1) вдоль провода, уложенного на глубине 40 — 60 мм от поверхности пола (по проводу пропускают ток силой в несколько сотен миллиампер, с частотой 2 — 20 кГц и напряжением не более 12 В; создается переменное электромагнитное поле, за которым следят датчики транспортного робота); 2) по светоотражающей полосе, прикрепленной к полу (слежение

ИЗЛУЧЕНИЕ электромагнитное [—процесс испускания электромагнитных волн, а также само переменное электромагнитное поле этих волн; Вавилова — Черепкова возникает в веществе под действием гамма-излучения и проявляется в свечении, связанном с движением свободных электронов; видимое способно непосредственно вызывать зрительное ощущение в человеческом глазе при длине волн излучения от 770 до 380 нм; вынужденное образуется в результате взаимодействия атомов вещества с полем при условии отдачи энергии атомов полю; гамма-излучение — испускание волн возбужденных атомными ядрами при радиоактивных превращениях и ядерных реакциях, а также при распаде частиц, аннигиляции пар частица — античастица и других процессах (при длине волн в вакууме менее 0,1 нм); инфракрасное испускается нагретыми телами при длине волн в вакууме от 1 мм до 770 нм (1 нм=10~9 м); оптическое (свет) характеризуется длиной волны в вакууме от 10 нм до 1 мм; рентгеновское возникает при взаимодействии заряженных частиц и фотонов с атомами вещества и характеризуется длинами волн в вакууме от 10—100 нм до 0,01 — 1 пм; ультрафиолетовое является оптическим с длиной волны в вакууме от 380 до Юнм]; ИНДУКТИВНОСТЬ [характеризует магнитные свойства электрической цепи с помощью коэффициента пропорциональности между силой электрического тока, текущего в контуре, и полным магнитным потоком, пронизывающим этот контур; взаимная является характеристикой магнитной связи электрических цепей, определяемой для двух контуров коэффициентом пропорциональности между силой тока в одном контуре и создаваемым этим током магнитным потоком, пронизывающим другой контур]; ИНДУКЦИЯ магнитная—силовая характеристика магнитного поля, определяемая векторной величиной, модуль которой равен отношению модуля силы, действующей со стороны магнитного поля на малый элемент проводника с электрическим током, к произведению силы тока на длину проводника, расположенного перпендикулярно вектору магнитной индукции

Сущность электроиндукционного метода разогрева мазута при сливе заключается в том, что вокруг вагона-цистерны создают переменное электромагнитное поле при помощи обмотки, по которой пропускают переменный ток. При этом в стенках цистерны индуктируется ток и превращается в тепловую энергию. Тепло от стенок передается нагреваемому топливу. Устройство для подогрева состоит из двух нагревательных элементов, системы питания, защиты и вспомогательного оборудования. Нагревательные элементы изготовлены из 36 алюминиевых шин сечением 5x40 мм, которые закреплены с помощью прокладок из текстолита на полукольцевом каркасе из стальных труб 040 мм. Для защиты от атмосферных осадков каркас снаружи обшит листовым алюминием. На одном конце шины имеются струбцины, а к другому концу жестко закреплены гибкие алюминиевые провода сечением 185 мм2. Нагревательные элементы при помощи электроталей накладывают на цистерну по обе стороны от колпака, гибкие алюминиевые провода пропускают под брюшиной цистерны и соединяют их с концами шин в обмотку. К нагревательным элементам подают напряжение 220/380 в от трансформатора собственных нужд. Установка имеет автоматическую блоки-

ЭМА-приемник по конструкции подобен ЭМА-излучателю. Распространение упругой волны подразумевает вовлечение в колебательный процесс частиц среды, в том числе электронов. Колебания электронов порождают переменное электромагнитное поле, индуцирующее в ЭМА-приемнике переменный электрический ток.

Высокочастотный нагрев основан на том, что индуктор, по которому идет ток, образует переменное электромагнитное поле, возбуждающее в стальной или чугунной детали вихревые токи, вызывающие нагрев детали.