Lebili la magnetic la Maxwell

Setsebi sa fisiks sa Lenyesemane James Clerk Maxwell, ea phetseng ho tloha ka 1831 ho ea ho 79, o tsebahala haholo ka ho theha tsamaiso ea li-equation tse thehiloeng ho electrodynamics le ho e sebelisa ho bolela esale pele boteng ba maqhubu a motlakase. Leha ho le joalo, tsena hase tsohle tseo a li finyeletseng tsa bohlokoa. Maxwell o ile a boela a ithuta thermodynamics, ho kenyeletsa. e fane ka khopolo ea "modemona" ea tummeng ea tsamaisang motsamao oa limolek'hule tsa khase, 'me a fumana mokhoa o hlalosang kabo ea lebelo la tsona. O ile a boela a ithuta sebopeho sa mebala mme a qapa sesebelisoa se bonolo haholo le se thahasellisang ho bontša o mong oa melao ea motheo ea tlhaho - molao-motheo oa ho boloka matla. Ha re leke ho tseba sesebelisoa sena hamolemo.

Lisebelisoa tse boletsoeng li bitsoa lebili la Maxwell kapa pendulum. Re tla sebetsana le liphetolelo tse peli tsa eona. Pele ho tla ba le e qapiloeng ke Maxwell - ha re e bitse ea khale, e se nang limakete. Hamorao re tla tšohla phetolelo e fetotsoeng e hlollang le ho feta. Hase feela hore re tla khona ho sebelisa likhetho tse peli tsa demo, ke hore. liteko tsa boleng, empa hape le ho fumana katleho ea tsona. Boholo bona ke parameter ea bohlokoa bakeng sa enjene e 'ngoe le e' ngoe le mochini o sebetsang.

Ha re qaleng ka mofuta oa khale oa lebili la Maxwell.

Lynx. ngoe. Mofuta oa khale oa lebili la Maxwell: 1 - bar e otlolohileng, 2 - khoele e matla, 3 - axle, 4 - lebili le nang le motsotso o phahameng oa inertia.

Mofuta oa khale oa lebili la Maxwell o bontšoa ho Feiga. feie. 1. Ho e etsa, re kopanya molamu o matla ka holimo - e ka ba borashe ba thupa e tlameletsoeng ka morao setulong. Ebe o hloka ho lokisa lebili le loketseng ebe o le beha le sa sisinyehe holim'a axle e tšesaane. Ha e le hantle, bophara ba selikalikoe e lokela ho ba hoo e ka bang 10-15 cm, 'me boima e lokela ho ba hoo e ka bang 0,5 kg. Ke habohlokoa hore hoo e ka bang boima bohle ba lebili bo oele holim'a selikalikoe. Ka mantsoe a mang, lebili le lokela ho ba le setsi se bobebe le moqomo o boima. Bakeng sa morero ona, o ka sebelisa lebili le lenyenyane la spoked ho tloha kariking kapa sekoahelo se seholo sa thini ho tloha ka lekotikoti 'me u li laele ho potoloha selikalikoe ka palo e nepahetseng ea terata. Lebili le behoa le sa sisinyehe holim'a ase e tšesaane e halofo ea bolelele ba eona. Axis ke sengoathoana sa phala ea aluminium kapa molamu o nang le bophara ba 8-10 mm. Tsela e bonolo ka ho fetisisa ke ho phunya lesoba lebili le bophara ba 0,1-0,2 mm ho feta bophara ba axle, kapa ho sebelisa lesoba le teng le ho beha lebili holim'a axle. Bakeng sa khokahanyo e ntle ho lebili, pele o hatella, axle e ka koaheloa ka sekhomaretsi sebakeng sa ho kopana ha likarolo tsena.

Mahlakoreng a mabeli a selikalikoe re tlama likotoana tsa khoele e tšesaane le e matla ka bolelele ba lisenthimithara tse 50-80. Leha ho le joalo, ho lokisoa ho ka tšeptjoang haholoanyane ho finyelloa ka ho cheka axis lipheletsong tse peli ka ho cheka ho tšesaane (1-2 mm) ka bophara ba eona. , ho kenya khoele ka likoti tsena le ho e tlama. Re tlama lipheletsong tse setseng tsa khoele ho molamu 'me kahoo re fanyeha selikalikoe. Ho bohlokoa hore axis ea selikalikoe e be e otlolohileng, 'me likhoele li otlolohile' me li arohane ka ho lekana ho tloha sefofaneng sa eona. Ho phethela tlhahisoleseling, ho lokela ho eketsoa hore o ka reka lebili la Maxwell le entsoeng hantle ho tsoa lik'hamphaning tse rekisang lithuso tsa thuto kapa lintho tsa ho bapala tsa thuto. Nakong e fetileng e ne e sebelisoa hoo e batlang e le laboratoring e 'ngoe le e 'ngoe ea fisiks ea sekolo. 

Liteko tsa pele

A re qaleng ka boemo ha lebili le leketla holim'a axis e otlolohileng sebakeng se tlaase ka ho fetisisa, i.e. likhoele tsena ka bobeli ha lia senyeha ka ho feletseng. Re tšoara axle ea lebili ka menoana ea rona lintlheng tse peli ebe re e potoloha butle. Ka tsela eo re khoasolla likhoele ho potoloha axle. U lokela ho ela hloko ho etsa bonnete ba hore methinya e latelang ea khoele e arohane ka ho lekana - e 'ngoe e bapile le e 'ngoe. Axis ea lebili e tlameha ho lula e otlolohile. Ha lebili le atamela haufi le seluloana, emisa ho tsoelipana 'me u lumelle axle hore e tsamaee ka bolokolohi. Ka tlas'a tšusumetso ea boima, lebili le qala ho theoha 'me likhoele li phutholoha ho tloha ho sele. Lebili le potoloha butle haholo qalong, ebe ka lebelo le lebelo. Ha likhoele li phutholohile ka ho feletseng, lebili le fihla boemong bo tlaase ka ho fetisisa, ebe ho etsahala ntho e makatsang. Ho potoloha ha lebili ho tsoela pele ka nģa e le ’ngoe, ’me lebili le qala ho ea holimo, ’me likhoele li kengoa ho potoloha axise ea lona. Lebelo la lebili le fokotseha butle-butle mme qetellong le fetoha zero. Joale lebili le bonahala le le bolelele bo lekanang le ba pele le lokolloa. Metsamao e latelang ea holimo le tlase e phetoa hangata. Leha ho le joalo, ka mor'a metsamao e joalo e 'maloa kapa e leshome le metso e' meli, re hlokomela hore bophahamo boo lebili le nyolohelang ho bona bo fokotseha. Qetellong lebili le tla ema sebakeng sa lona se tlaase-tlaase. Pele ho sena, hangata motho a ka bona li-oscillation tsa axis ea lebili ka tsela e ts'oanang le khoele, joalo ka ha ho le joalo ka pendulum ea 'mele. Ka hona, ka linako tse ling lebili la Maxwell le bitsoa pendulum.

Lynx. ngoe. Mekhahlelo ea mantlha ea lebili la Maxwell: - boima, - radius ea lebili, - radius ea axle, - boima ba lebili le axle, - lebelo la mola, ₀ – bophahamo ba pele.

A re ke re hlalose hore na ke hobane'ng ha lebili la Maxwell le sebetsa ka tsela ena. Ka ho sotha likhoele ho potoloha axle, re phahamisa lebili ka bophahamo ₀ le ho etsa mosebetsi ka eona (feie. 2). Ka lebaka leo, lebili le boemong bo phahameng ka ho fetisisa le na le matla a khoheli a matla _p, e hlahisitsoeng ka foromo [1]:

ho potlaka ho kae ka baka la matla a khoheli.

Ha khoele e phutholoha, bophahamo boa fokotseha, 'me ka eona ho na le matla a khoheli a matla. Leha ho le joalo, lebili le phahamisa lebelo 'me kahoo le fumana matla a kinetic. _ke baloang ho latela foromo [2]:

moo motsotso oa inertia ea lebili, 'me ke lebelo la lona la angular (= /). Boemong bo tlase ba lebili (₀ = 0) matla a ka bang teng le tsona ke zero. Leha ho le joalo, matla ana ha aa ka a shoa, empa a fetoha matla a kinetic, a ka ngoloang ho latela foromo [3]:

Ha lebili le nyolohela holimo, lebelo la lona le fokotseha, empa bophahamo ba lona boa eketseha, ebe matla a kinetic a fetoha matla a ka bang teng. Liphetoho tsena li ka nka nako leha e le efe haeba e ne e se bakeng sa ho hanyetsa ho sisinyeha - ho hanyetsa moea, ho hanyetsa ho amanang le ho sotha khoele, e hlokang mosebetsi o itseng 'me e etsa hore lebili le fokotsehe ho emisa ka ho feletseng. Matla ha a sutumetse hobane mosebetsi o entsoeng ho hlōla ho hanyetsa ho sisinyeha o baka ho eketseha ha matla a ka hare a tsamaiso le ho eketseha ho amanang le mocheso, o ka fumanoang ka thermometer e hlokolosi haholo. Mosebetsi oa mechine o ka fetoloa matla a ka hare ntle le lithibelo. Ka bomalimabe, ts'ebetso e ka morao e hatelloa ke molao oa bobeli oa thermodynamics, 'me qetellong matla a matla le a kinetic a lebili a fokotseha. Ho ka bonoa hore lebili la Maxwell ke mohlala o motle haholo oa ho bontša phetoho ea matla le ho hlalosa molao-motheo oa boitšoaro ba oona.

Ho sebetsa hantle, ho bala joang?

Ho sebetsa hantle ha mochini ofe kapa ofe, sesebelisoa, sistimi kapa ts'ebetso e hlalosoa e le karo-karolelano ea matla a fumanoang ka mokhoa o sebetsang. _u ho fana ka matla _d. Hangata boleng bona bo hlalosoa e le peresente, kahoo katleho e hlahisoa ho sebelisoa foromo [4]:

                                                        .

Ho sebetsa hantle ha lintho tsa sebele kapa lits'ebetso li lula li le ka tlase ho 100%, le hoja e ka khona ebile e lokela ho ba haufi haholo le boleng bona. Ha re bontše tlhaloso ena ka mohlala o bonolo.

Matla a bohlokoa a koloi ea motlakase ke matla a kinetic a motsamao oa ho potoloha. E le hore enjene e joalo e sebetse, e tlameha ho tsamaisoa ke motlakase, mohlala ho tsoa betereng. Joalo ka ha ho tsejoa, karolo ea matla a fanoeng e baka ho futhumala ha li-winding, kapa ho hlokahala ho hlola matla a khohlano ho libering. Ka hona, matla a bohlokoa a kinetic a tlase ho matla a motlakase a fanoeng. Sebakeng sa matla, o ka kenya le boleng ba mosebetsi sebakeng sa foromo [4].

Joalokaha re bone pejana, lebili la Maxwell le na le matla a khoheli pele le qala ho tsamaea. _p. Ka mor'a ho qeta potoloho e le 'ngoe ea ho ea holimo le tlaase, lebili le boetse le na le matla a khoheli, empa le bophahamo bo tlaase. ₁ka hona ho na le matla a fokolang. Ha re bontše matla ana ka _Q1. Ho ea ka foromo [4], katleho ea lebili la rona e le sesebelisoa sa matla se ka hlahisoa ka foromo [5]:

Foromo [1] e bontša hore matla a ka bang teng a lekana ka kotloloho le bophahamo. Ha ho nkeloa sebaka sa foromo [1] ka foromo [5] le ho ela hloko liphahamiso tse tsamaellanang le ₁, ke fumana hore [6]:

Foromo [6] e etsa hore ho be bonolo ho tseba hore na selikalikoe sa Maxwell se sebetsa hantle hakae - lekanya feela bophahamo bo lumellanang le ho bala quotient ea bona. Ka mor'a potoloho e le 'ngoe ea metsamao, libaka tse phahameng li ntse li ka ba haufi haholo. Sena se ka etsahala ka lebili le entsoeng ka hloko le nako e kholo ea inertia e phahamiselitsoeng bophahamong bo boholo. Kahoo u tla tlameha ho nka litekanyo ka ho nepahala ho hoholo, ho tla ba thata lapeng ho sebelisa 'musi. Ke 'nete, u ka pheta litekanyo le ho bala karolelano, empa u tla fumana sephetho kapele ka mor'a ho fumana foromo e nahanang ka kholo ka mor'a metsamao e mengata. Ha re pheta mokhoa o fetileng oa ho khanna likoloi, ka mor'a moo lebili le fihla bophahamong ba lona bo phahameng _n, joale mokhoa o sebetsang hantle e tla ba [7]:

bophahamo _n ka mor'a metsotsoana e seng mekae kapa e leshome le metso e 'meli kapa ho feta ea motsamao o fapane haholo le ₀hore ho tla ba bonolo ho bona le ho lekanya. Ho sebetsa hantle ha lebili la Maxwell, ho itšetlehile ka lintlha tsa tlhahiso ea eona - boholo, boima, mofuta le botenya ba khoele, joalo-joalo - hangata ke 50-96%. Litekanyetso tse tlase li fumanoa bakeng sa mabili a nang le boima bo nyane le radii, a emisitsoeng likhoeleng tse thata ho feta. Ho totobetse hore ka mor'a palo e lekaneng ea lipotoloho, lebili le emisa sebakeng se tlaase ka ho fetisisa, i.e. _n = 0. 'Mali ea hlokolosi, leha ho le joalo, o tla re joale katleho e baloang ho sebelisoa foromo [7] e lekana le 0. Bothata ke hore ha re fumana foromo [7], re ile ra amohela khopolo e eketsehileng e nolofatsang ka khutso. Ho ea ka eona, potolohong e 'ngoe le e' ngoe ea ho tsamaea lebili le lahleheloa ke karolo e tšoanang ea matla a hona joale 'me katleho ea eona e lula e le teng. Ka mantsoe a lipalo, re ne re nahana hore bophahamo bo latellanang bo theha tsoelo-pele ea geometri le quotient. Ha e le hantle, sena ha sea lokela ho etsahala ho fihlela lebili le qetella le emisa bophahamong bo bonyenyane. Boemo bona ke mohlala oa mokhoa o akaretsang ho latela hore mekhoa eohle, melao le likhopolo tsa 'mele li na le sebaka se lekanyelitsoeng sa ho sebetsa ho itšetlehile ka maikutlo le ho nolofatsa ho amohetsoeng ha ho etsoa.

Phetolelo ea Magnetic

Lynx. ngoe. Maxwell magnetic wheel: 1 - lebili le nang le motsotso o phahameng oa inertia, 2 - axis e nang le makenete, 3 - tataiso ea tšepe, 4 - sehokelo, 5 - molamu.

Joale re tla sebetsa ho mofuta oa makenete oa lebili la Maxwell - lintlha tsa moralo li hlahisoa Raese. 3 le 4. Ho e kopanya, o tla hloka limakete tse peli tsa cylindrical neodymium tse bophara ba 6-10 mm le bolelele ba 15-20 mm. Re tla etsa axle ea lebili ho tloha ka tube ea aluminium e nang le bophara ba ka hare bo lekanang le bophara ba limakete. Lerako la tube le lokela ho ba le tšesaane - le lekaneng

1 mm. Re kenya limakete ka har'a tube, re li beha ka thōko ho 1-2 mm ho tloha lipheletsong tsa eona, ebe re li kopanya ka sekhomaretsi sa epoxy, mohlala, Poxipol. Ho sekamela ha lipalo tsa makenete ha ho tsotellehe. Re koahela lipheletsong tsa tube ka li-disk tse nyane tsa aluminium, tse tla etsa hore makenete a se ke a bonahala, 'me axis e tla shebahala joaloka molamu o tiileng. Maemo ao lebili le tlamehang ho kopana le ona le mokhoa oa ho kenya li tšoana le pele.

Bakeng sa khetho ena ea mabili, ho boetse hoa hlokahala ho etsa litataiso tsa tšepe tse tsoang likarolong tse peli tse kentsoeng ka tsela e tšoanang. Mohlala oa bolelele ba litataiso, tse loketseng ho sebelisoa ka mokhoa o sebetsang, ke cm 50-70. Seo ho thoeng ke li-profiles tse koetsoeng (ka hare ho sekoti) li na le karolo ea lisekoere, lehlakore la eona le bolelele ba 10-15 mm. Sebaka se pakeng tsa batataisi se lokela ho lekana le sebaka sa limakete tse behiloeng holim'a axis. Lipheletso tsa tataiso ka lehlakoreng le leng li lokela ho kenngoa ka semicircle. Ho tšoara axle hantle, likotoana tsa molamu oa tšepe li ka hatelloa ka har'a litataiso tse ka pele ho faele. Lipheletso tse setseng tsa liporo ka bobeli li tlameha ho hokahanngoa le sehokelo sa molamu ka mekhoa e meng e kang liboutu le linate. Ka lebaka la sena, re fumana molamu o phutholohileng o ka tšoaroang ka letsoho la hao kapa o khomaretsoe ho tripod. Ponahalo ea e 'ngoe ea likopi tse entsoeng tsa Maxwell's magnetic wheel e bontša SEPHOTO. 1.

Ho kenya lebili la makenete la Maxwell, beha lipheletso tsa axle ea lona khahlano le bokaholimo ba litataiso haufi le sehokelo. Re tšoara litataiso ka mohele, re li sekamisetsa ka diagonally ho ea lipheletsong tse chitja. Joale lebili le qala ho bilika haufi le batataisi, joalokaha eka le ka sefofaneng se sekametseng. Ha lipheletsong tse chitja tsa litataiso li fihletsoe, lebili ha le oe, empa le bilika le bona le

Lynx. ngoe. Lintlha tsa moralo oa lebili la Magwell magnetic li bonts'oa karolong ea axial:

1 - lebili le nang le nako e phahameng ea inertia, 2 - axle e entsoeng ka pipe ea aluminium, 3 - cylindrical neodymium magnet, 4 - aluminium disk.

e etsa phetoho e makatsang - e thetheha ho ipapisitse le libaka tse tlase tsa batataisi. Potoloho e hlalositsoeng ea metsamao e phetoa hangata, joalo ka mofuta oa khale oa lebili la Maxwell. Re ka ba ra kenya litataiso ka kotloloho mme lebili le tla sebetsa ka mokhoa o ts'oanang. Ho boloka lebili holim'a libaka tsa tataiso hoa khoneha ka lebaka la ho hoheloa ha axle ka li-magnets tsa neodymium tse patiloeng ho eona.

Haeba, ka lehlakoreng le leholo la litataiso, lebili le thella haufi le tsona, joale lipheletso tsa axle ea lona li lokela ho phutheloa ka lesela le le leng la sandpaper e ntle ea grained le ho khomaretsoa ka Butapren glue. Ka tsela ena re tla eketsa khohlano e hlokahalang ho etsa bonnete ba hore re thella ntle le ho thella. Ha matla a khoheli a lebili la Maxwell a tsamaea, ho etsahala liphetoho tse tšoanang matla a mochini, joalo ka mofuta oa khale. Leha ho le joalo, tahlehelo ea matla e kanna ea ba kholo hanyane ka lebaka la ho ferekana le magnetization reversal ea litataiso. Bakeng sa mofuta ona oa lebili re ka boela ra tseba ho sebetsa hantle ka tsela e ts'oanang le e hlalositsoeng pejana bakeng sa mofuta oa khale. Ho tla ba monate ho bapisa litekanyetso tse fumanoeng. Ho bonolo ho hakanya hore batataisi ha baa tlameha ho ba le sebopeho sa rectilinear (ba ka etsa mohlala, ho ba wavy) ebe motsamao oa lebili o tla khahla le ho feta.

le polokelo ea matla

Liteko tse entsoeng ka lebili la Maxwell li re thusa ho fihlela liqeto tse ngata. Ntho ea bohlokoa ka ho fetisisa ho tsena ke hore liphetoho tsa matla li tloaelehile haholo tlhahong. Kamehla ho na le seo ho thoeng ke tahlehelo ea matla, eo ha e le hantle e fetohang mefuta ea matla e se nang thuso ho rona boemong bo itseng. Ka lebaka lena, katleho ea mechini ea 'nete, lisebelisoa le lits'ebetso li lula li le tlase ho 100%. Ke ka lebaka leo ho ke keng ha khoneha ho haha ​​sesebelisoa seo, ha se se se qalile, se tla falla ka ho sa feleng ntle le phepelo ea matla a tsoang ka ntle ho koahela tahlehelo. Ka bomalimabe, lekholong la boXNUMX la lilemo ha se motho e mong le e mong ea hlokomelang sena. Ke ka lebaka leo nako le nako Ofisi ea Patent ea Rephabliki ea Poland e fumanang tlhahiso ea mofuta oa "Universal device bakeng sa mechine ea ho khanna", e sebelisa matla a "sa pheleng" a makenete (mohlomong a etsahala linaheng tse ling). Ke ’nete hore litlaleho tse joalo lia hanoa. Tlhaloso e khutšoanyane: sesebelisoa se ke ke sa sebetsa ebile ha sea lokela ho sebelisoa indastering (ka hona ha se finyelle maemo a hlokahalang bakeng sa ho fumana patent), kaha ha e lumellane le molao oa motheo oa tlhaho - molao-motheo oa ho boloka matla.

Photo 1. Pono ea kantle ea lebili le leng la Magwell's magnetic.

Babali ba ka ’na ba hlokomela ho tšoana ho itseng pakeng tsa lebili la Maxwell le ntho ea ho bapala e tsebahalang e bitsoang yo-yo. Tabeng ea yo-yo, matla a lahlehileng a tlatsoa hape ke mosebetsi oa motho ea sebelisang papali eo, ea phahamisang le ho theola ntlha e ka holimo ea khoele ka morethetho. Hape ke habohlokoa ho etsa qeto ea hore 'mele o nang le motsotso o moholo oa inertia o thata ho potoloha le ho thata ho emisa. Ka lebaka leo, lebili la Maxwell le nyoloha butle ha le ntse le theoha 'me le ntse le le fokotsa butle ha le ntse le nyoloha. Lipotoloho tse holimo-tlase le tsona li phetoa nako e telele pele lebili le emisa. Sena sohle se bakoa ke hore lebili le joalo le boloka matla a mangata a kinetic. Ka hona, merero e ntse e nahanoa bakeng sa ho sebelisa mabili a nang le nako e kholo ea inertia 'me pele e behiloe ho potoloha ka potlako haholo e le mofuta oa "polokelo" ea matla, e reretsoeng, ka mohlala, bakeng sa motsamao o eketsehileng oa likoloi. Nakong e fetileng, li-flywheels tse matla li ne li sebelisoa lienjineng tsa mouoane ho etsa bonnete ba hore li potoloha hantle, 'me kajeno e boetse e le karolo ea bohlokoa ea lienjineri tse tukang ka hare ho likoloi.