Электромагниты мис: Электромагнит МИС ООО Электрозапчасть (495)773-48-26

Содержание

Электромагниты МИС

Электромагниты серии МИС предназначены для дистанционного управления исполнительными органами станков и механизмов.

Электромагниты серии МИС предназначены для дистанционного управления исполнительными органами станков и механизмов

Электромагниты МИС

Электромагниты МИС от 1100 до 6200 в Беларуси от компании ООО Астикс

Компания «Астикс» предлагает — серию однофазных электромагнитов МИС-1100, МИС-1200, МИС-2100, МИС-2200, МИС-3100, МИС-3200, МИС-4100, МИС-4200, МИС-5100, МИС-5200, МИС-6100, МИС-6200 которые предназначены для дистанционного управления исполнительными органами всевозможных механизмов (аппаратов, станков и др.) в сетях переменного тока напряжением от 110 — 500В. В данном разделе вы найдете электрические магниты МИС для различных режимов работы (ПВ100%,ПВ40%, ПВ10%) с воздействием на исполнительный механизм тянущего или толкающего характера, с тяговым усилием от 16Н до 120Н. Эксплуатация производится в вертикальном положении, в условиях с температурой ±40˚С концентрацией пылевых частиц, агрессивных паро-газообразных веществ которые не ведут к разрушению изоляционного материала и металлов или нарушают работу якоря.

Подробную информацию с техническими характеристиками, габаритными и установочными размерами, вариантами аналогов вы найдете непосредственно на страницах магнитов МИС-1100, МИС-1200, МИС-2100, МИС-2200, МИС-3100, МИС-3200, МИС-4100, МИС-4200, МИС-5100, МИС-5200, МИС-6100, МИС-6200 или наши специалисты помогут подобрать электромагнит с необходимыми вам параметрами для конкретных задач.

Структура условного обозначения электромагнита МИС: МИС-Х1 Х2 Х3 Х4 Х5
МИС — Буквенное обозначение вида аппарата.
Х1 — Условное обозначение габарита электромагнита: 1,2,3,4,5,6.
Х2 — Исполнения электромагнита по способу воздействия на исполнительный механизм: 1 – тянущее; 2 – толкающее.
Х3 — условное обозначение режима работы: 0 – ПВ=100%; 40%; 1 — ПВ=10%.
Х4 — Условное обозначение по степени защиты: 0 — IP20; 1 — IP00.
Х5 — Условное обозначение вида климатического исполнения и категории размещения по ГОСТ 15150: У3, Т3, УХЛ4.

Электромагниты МИС — Электромагниты — Каталог продукции

Главная » Каталог » Электромагниты » Электромагниты МИС

Электромагниты МИС 1100, МИС 2100, МИС 3100, МИС 4100, МИС 5100, МИС 6100

Электромагниты МИС 1100, МИС 1200, МИС 2100, МИС 2200, МИС 3100, МИС 3200, МИС 4100, МИС 4200, МИС 5100, МИС 5200, МИС 6100, МИС 6200 предназначены для дистанционного управления исполнительными органами станков и механизмов.

Электромагниты включаются в сеть однофазного переменного тока напряжением 110, 127, 220,380, 400, 415, 440 и 500В частотой 50 и 60Гц.

Высота над уровнем моря до 2000м. Диапазон рабочих температур от -40 до +40°С.
Окружающая среда взрывобезопасная, не содержащая пыли в количестве, нарушающем работу
электромагнитов, а также агрессивных газов и паров в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию.
Рабочее положение в пространстве вертикальное.

Технические характеристики Электромагнитов МИС 1100, МИС 2100, МИС 3100, МИС 4100, МИС 5100, МИС 6100.

Тип	Режим работы, ПВ%	Номинальное тяговое усилие, Н	Допустимое число циклов в час	Ход якоря, мм	Исполнение
Тип	Режим работы, ПВ%	Номинальное тяговое усилие, Н	Допустимое число циклов в час	Ход якоря, мм	по ограничению хода якоря, мм	по степени защиты
МИС 1100	100, 40	15	2400	15		IP40
МИС 1200	100, 40	15	2400	15	10.5
МИС 2100	100, 40	21	1200	20
МИС 2200	100, 40	21	1200		5, 10, 15
МИС 3100	100, 40	42	600
МИС 3200	100, 40	30	1200		5, 10, 15
МИС 4100	100,40	42	1200	25		IP20
МИС 4200	100, 40	42	1200		5, 10, 15, 20
МИС 5100	100, 40	60	1200
МИС 5200	100, 40	60	1200		5, 10, 15, 20
МИС 6100	100, 40	85	300	30
МИС 6200	100, 40	85	300	30	5, 10, 15, 20, 25

Купить Электромагниты МИС по низкой цене в Нижнем Новгороде, можете у нас. Высылаем в любые регионы России, доставка до терминала транспортной компании бесплатно!

тел. (831) 424-40-20
Email [email protected]
icq 381364679

Категория: Электромагниты МИС

Электромагнит для металлолома — Портал о ломе, отходах и экологии

Многие, проезжая на поезде мимо различных депо, складских строений, мастерских и прочих хозяйственных построек, которые обычно предшествуют крупному городу и провожают его, обращали внимание на площадку сбора металлолома, на которой обычно работает крупный электромагнит, для того, чтобы поднимать и перемещать детали, выполненные из магнитных материалов, например, простой черный металлолом. Этот механизм впервые появился в 20 веке, и существенно облегчил труд рабочих, готовящих металлолом на переплавку и производящих его сортировку. Как устроен

магнит для металлолома и насколько он могуч?

Как работает электромагнит

Специальный грузоподъемный электромагнит, или грузозахват, – важнейшая часть специального магнитного крана. Магнит состоит из сердечника и обмотки. В качестве сердечника используется ферромагнитный сплав, а в качестве обмотки используют медный или алюминиевый провод. При прохождении тока по обмотке возникает сильное магнитное поле, которое при размыкании цепи прекращает свое действие. Нужно сказать, что в выключенном состоянии электромагнит совершенно не притягивает железо, как это делает постоянный магнит, иначе невозможно было бы выключать это устройство.

Мощный электромагнит

к содержанию ↑

Функции электромагнита

Грузозахват поднимает, и переносит стальные, чугунные изделия, а также другие предметы, выполненные из черных металлов. Напомним, что к ним относятся все металлы и сплавы, главным компонентом которых является железо. Кроме того, «магнитятся» кобальт и никель. Температура этих сплавов должна не превышать 500 С, так как при этом магнитные свойства исчезают или значительно снижаются. Поэтому магниты не применяются в металлургических цехах.

Цикл работы электромагнита, установленного на специальном кране, или стреле с подведенным силовым кабелем состоит из следующих этапов:

Помещение сердечника над грузом;

Включение силовой цепи;

Контакт металла с магнитом;

Подъем и перенос в нужное место;

Опускание груза;

Размыкание цепи;

Перевод магнита на исходную позицию.

Крайне важно соблюдать технику безопасности при работе, так как сильное магнитное поле противопоказано людям с металлическими имплантатами, кардиостимуляторами. Да и простые механические часы в зоне действия магнита могут испортиться.

Интересно, что магнит имеет переменную грузоподъемность. На этом можно легко убедиться, экспериментируя с обычным постоянным магнитом: подъемная сила – важнейшая характеристика электромагнита – зависит от формы и состава изделия, а также площади контакта с магнитом, так как сила очень быстро убывает с расстоянием. Так, плоский и сплошной кусок рельса притягивается значительно лучше круглой трубы, несмотря на то, что он гораздо тяжелее.

к содержанию ↑

Сила такого электромагнита – до нескольких десятков тонн – и определяет сферу использования: погрузка и разгрузка черного металлолома, металлопроката, пачек с трубами, арматурой на металлобазах, в портах, производственных цехах, складах готовой продукции металлургических заводов. Краны могут использоваться всюду, где имеется возможность сухих условий эксплуатации, а также возможность подведения мощного силового кабеля в 5-6 киловатт, в пересчете на трехфазный переменный ток напряжением 380 В.

Электромагнит, зацепленный на грейфер манипулятора

Такие электромагниты можно использовать в специальном водозащитном исполнении для подачи крупных металлических конструкций для подводного строительства, например, для возведения опор мостов, для поднятия затонувших на мелководье речных и морских судов, которые преимущественно залегают на каменистом грунте. Если судно погружается в донные отложения, то возникшая «присасывающая» сила может быть настолько большой, что магнит может оторваться даже от плоской поверхности.

К сожалению, с помощью электромагнита невозможно найти колотые и серебряные монеты, которые в изобилии лежат на морском дне.

Видео – Круглый электромагнит со встроенным генератором для металлолома

<div id="yandex_rtb_1" class="yandex-adaptive classYandexRTB"></div> <script type="text/javascript">if(rtbW>=960){var rtbBlockID="R-A-743957-3";} else{var rtbBlockID="R-A-743957-5";} window.yaContextCb.push(()=>{Ya.Context.AdvManager.render({renderTo:"yandex_rtb_1",blockId:rtbBlockID,pageNumber:1,onError:(data)=>{var g=document.createElement("ins");g.className="adsbygoogle";g.style.display="inline";if(rtbW>=960){g.style.width="580px";g.style.height="400px";g.setAttribute("data-ad-slot","9935184599");}else{g.style.width="300px";g.style.height="600px";g.setAttribute("data-ad-slot","9935184599");} g.setAttribute("data-ad-client","ca-pub-1812626643144578");g.setAttribute("data-alternate-ad-url",stroke2);document.getElementById("yandex_rtb_1").appendChild(g);(adsbygoogle=window.adsbygoogle||[]).push({});}})});window.addEventListener("load",()=>{var ins=document.getElementById("yandex_rtb_1");if(ins.clientHeight =="0"){ins.innerHTML=stroke3;}},true);</script>

к содержанию ↑

Отечественные образцы электромагнитов

В России одним из лидеров в производстве электромагнитного подъемного оборудования является Липецкий завод магнитных плит, а также отечественная корпорация «Dr Vernikov Magnetics Group». Например, популярностью пользуется специальный электромагнит глубокого поля MW – 230S. При размере круглого магнита 2,3 м в диаметре (максимальный размер для погружения в вагон) он обеспечивает подъем до 2 тонн. По заявлению производителя, в этом электромагните присутствует особая схема экономии электроэнергии, а так же контрольное страхование поднятого груза с помощью резервных батарей.

Электромагнит для металлолома

Остальные электромагниты, установленные на мощные козловые краны с различными разновидностями в настоящее время в основном, производятся в Китае.

к содержанию ↑

Если магнита нет

В том случае, если электромагнитное устройство для транспортировки грузов вам «не по карману», то можно воспользоваться многочелюстным грейфером, который также часто можно увидеть на площадке сортировки металлолома.

Также можно в случае небольшого веса вручную размыкать линии магнитного поля при управлении небольшими постоянными магнитами. Такие устройства получили название «магнитных захватов». Эти приспособления можно встретить также на складах металлолома, их можно использовать для транспортировки небольших металлических изделий. Несмотря на меньшую грузоподъемность, магнитные захваты имеют целый ряд преимуществ:

они свободны от подвода мощного электрического кабеля, так как в них используются постоянные магниты;

они меньше, легче, и обладают более высокой скоростью перемещения;

эксплуатация, устройство их проще, так как не требуют наличия специальных электротехнических знаний и персонала, а также допуска на эти работы;

длительный срок службы.

Кроме всего прочего, затраты на ремонт для постоянных магнитов также существенно ниже, по сравнению с электромагнитами.

к содержанию ↑

Подъёмные приспособления на постоянных магнитах

Такие устройства более просты конструктивно, а также менее энергоёмки. Вместе с тем они более чувствительны к условиям эксплуатации и – особенно – содержания рабочих деталей.

На предприятиях системы Вторчермета постоянные магниты используются для:

Погрузочно-разгрузочных операций с металлоломом малых и средних габаритных размеров.
Первичной сортировки стального лома.
В качестве загрузочных устройств агрегатов пакетирования, брикетирования и дробления металлолома.
При наличии на базах собственного металлургического производства – также для загрузки сырья в электросталеплавильные печи.

Постоянные магниты можно подвешивать к исполнительным элементам строительно-дорожной техники, стационарных и передвижных кранов. Такие устройства нуждаются в периодической проверке и тестировании, поскольку работоспособность постоянных магнитов со временем изменяется. Такие магниты не очень удобны при работе в стеснённых условиях, поскольку могут влиять на надёжность работы любых подвижных стальных приспособлений (тросов, захватов, крюков и т.п.). Более удобными в практике работы считаются электромагниты, хотя безопасность их эксплуатации существенно зависит от стабильности подачи электроэнергии к устройству.

к содержанию ↑

Подъёмные приспособления на электромагнитах

Они подразделяются в зависимости от следующих параметров:

Своего конструктивного исполнения – различают электромагниты круглые и овальные в плане, а также электромагниты прямоугольной формы;

От потребляемой мощности, и, соответственно, подъёмного усилия;

От количества реализуемых функций;

От способа подачи питания – либо от электрической сети, либо от двигателя внутреннего сгорания.

Общими требованиями к электромагнитам являются: изготовление корпуса катушки из сталей с высокой магнитной проводимостью, необходимость в глубоком проплавлении сварных швов (чтобы исключить паразитные потери мощности в зазорах), а также достаточный диапазон регулировки мощности магнитного потока в зависимости от массы загружаемого или транспортируемого лома.

Электромагниты, предназначенные для использования в качестве загрузочных устройств в плавильные электропечи, должны снабжаться дополнительными узлами контроля температуры рабочей катушки.

Особенностями питающих систем электромагнитов является присутствие в схеме электронного преобразователя напряжения, который регулирует силу магнитного потока в зависимости от периода работы устройства. Например, при быстром освобождении от груза требуется оперативное размагничивание катушки.

Специфические требования предъявляются и к корпусу электромагнитов. Он обычно изготавливается из толстолистовой среднеуглеродистой стали с повышенным содержанием марганца: это увеличивает износостойкость при частых механических воздействиях фрагментов лома на корпус. Для снижения плотности тока и уменьшения нагрева катушки при её функционировании, данная деталь изготавливается из меди или – для более мощных электромагнитов – из анодированного алюминия. Катушки имеют слой высокотемпературной изоляции, обеспечивающий узлу термостойкость при температурах до 200…250⁰С.

Подвеска электромагнитов производится при помощи трёхзвенной цепи, несущая способность которой должна иметь трёх-, а то и четырёхкратный запас прочности.

к содержанию ↑

Конструктивные особенности магнитов разной формы

Круглые электромагниты отличаются наименьшей занимаемой площадью, а потому могут использоваться на перегрузочных площадках и железнодорожных станциях, где производится загрузка лома, отправляемого на металлургические предприятия. Они могут изготавливаться не только в температуростойком исполнении, но и иметь соответствующую влагозащиту. Магниты малой мощности могут изготавливаться также в аккумуляторном исполнении, что повышает степень автономности их действия.

Круглый электромагнит для металлолома

Особо востребованными являются магниты, оснащаемые системами постоянного подмагничивания. В этом случае устройство сохраняет свою работоспособность даже в случае перебоев в энергоснабжении, либо в результате обрыва питающего кабеля. Для обеспечения такой функции в устройстве магнита предусматривается дополнительный импульсный привод, который включается при приостановке подачи напряжения на магнит. Намагничивание поддерживается кратковременным импульсом тока, который прерывается при восстановлении основной схемы питания, когда на электромагнит подаётся импульс противоположного знака.

Выбор необходимого исполнения магнита производится по следующим характеристикам:

Для круглых магнитов – по размеру внешнего диаметра катушки: серийно выпускаются изделия размерами от 300 до 3000 мм;

По виду исполнения корпуса – обычное, тропическое, влагозащитное, для подводных работ;

По значению допустимой температуры нагрева корпуса: стандартное значение должно быть не ниже 200⁰С, в особых исполнениях допускается и 300…350⁰С;

По технологии изготовления корпуса – литой, штампованный или сварной. Литое исполнение более характерно для магнитов средних размеров, сварное – для особо крупных устройств;

По способу агрегатирования с основным механизмом исполнения отличаются конструкцией узла крепления; для дорожно-строительной техники (экскаваторы, краны) такие узлы обычно унифицированы.

В процессе изготовления все магниты обязательно тестируются на максимальное усилие отрыва, термостойкость в заявленном диапазоне температур и на предельную грузоподъёмность, причём отдельно для скрапа и стальной стружки.

Целесообразно приобретать электромагниты в комплекте с блоками питания к ним.

Электромагниты переменного электрического тока и другие мощные магниты

Электромагнит – это электротехническое устройство, создающее магнитное поле при прохождении через него электрического тока. Электромагниты (ЭМ) применяются практически во всех сферах деятельности человека.

Электромагнит

История

В 1824 году учёным Стёржденом был создан первый электромагнит. Конструкция представляла собой подковообразный железный стержень с 18 витками медной жилы. При подключении концов проводника к гальванической батарее устройство приобретало свойства магнита. При весе около двухсот граммов опытный образец электромагнита был способен притягивать металлические предметы массой до 4 кг.

Принцип действия

Чтобы понять, как работают электромагниты, надо рассмотреть их конструкцию. Простое устройство объясняет принцип действия электромагнита. При протекании электрического заряда в теле обмотки возникает излучение магнитного поля, пронизывающее магнитопровод.

Внутри металла или ферромагнита, в соответствии с законами физики, формируются микроскопические магнитные поля, именуемые доменами. Их поля под внешним воздействием обмотки выстраиваются в определённом порядке. В результате магнитные силы доменов суммируются, образуя сильное магнитное поле, сообщая магнитопроводу способность притягивать массивные металлические предметы.

Важно! Чтобы остановить электромагнитную индукцию, достаточно отключить ЭМ от источника тока. При этом сохранится частица магнитного поля. Такой эффект называют гистерезисом.
Устройство
Электромагнит представляет собой простую конструкцию, состоящую из электромагнитной катушки с металлическим или ферромагнитным сердечником. Добавочной деталью является якорь. Этот элемент используется в реле. Притягиваясь к магниту, он замыкает собой клеммы электроустройства.
Дверной звонок с ЭМ
Классификация
ЭМ различают по способам создания магнитных полей. Существуют электромагниты трёх разновидностей:
электромагнит переменного тока;
нейтральный прибор постоянного тока;
поляризованный ЭМ постоянного тока.
Магниты, работающие на переменном токе, меняют направление магнитного потока вместе с удвоенной частотой электротока.
Нейтральные ЭМ, подключённые к источнику постоянного тока, создают магнитные потоки, не зависящие от направления электротока.
В поляризованных устройствах ориентировка магнитного потока привязана к направлению электрического тока. Поляризованные ЭМ состоят из двух магнитов. Один из них направляет поляризующий поток магнитного поля на второй электромагнит для его отключения.
Преимущества использования электромагнитов
Главным преимуществом электрического магнита перед постоянным источником магнитного поля заключается в том, что он приводится в рабочее состояние под воздействием электрического тока. То есть, когда нужно оказать магнитное влияние на определённую часть пространства, ток включают. Это позволяет обеспечивать ритмичную работу ЭМ, что с успехом применяется в разных видах электро оборудования, приборов и устройств.
Электромагнит можно обнаружить в электрических счётчиках, сепараторных установках, трансформаторах, теле,- и аудиотехнике и других устройствах.
Мощные магниты установлены на мостовых кранах в цехах металлургических заводов и лебёдках предприятий по сбору металлолома.
Грузоподъёмные электромагниты
Одно из первых применений ЭМ – это динамики. Звуковое устройство в своей основе имеет электромагнит, который заставляет колебаться мембрану в звуковом диапазоне.
ЭМ используются в металлоискателях для обнаружения металлосодержащих предметов под землёй, в воде и различных массивах.
Сверхпроводящий электромагнит
Сверхпроводимостью считают свойство материалов с сопротивлением, близким к нулю. Электромагниты с практически нулевым показателем сопротивления обладают сверхмощным магнитным полем. Сила магнитного воздействия может заставить парить в пространстве такие диамагнетики, как кусочки свинца и органические объекты.
Как было замечено физиками, металлы приобретают свойство сверхпроводимости при сверхнизкой температуре. Чтобы получить эффект сверхпроводимости, обмотки ЭМ помещают в сосуд Дьюара с жидким гелием, который снабжён клапаном для сброса паров вещества. Сверхпроводящие магниты применяют в медицинском оборудовании – аппаратах МРТ (магнитный резонансный томограф). В экспериментальных поездах на воздушной подушке применяются сверхпроводящие магниты.
Сверхпроводящий магнит
Самый мощный электромагнит
Самые мощные магниты встроены в Большой Адронный Коллайдер. Это ускоритель заряженных частиц, предназначенный для разгона встречных потоков тяжёлых ионов свинца и протонов. Коллайдер находится на территории Европейского центра ядерных исследований недалеко от Женевы (Швейцария). В его строительстве принимали участие и проводят исследования около 10 тысяч учёных и инженеров из более, чем 100 стран мира.
Как сделать электромагнит 12в
Самый просто способ, как сделать электромагнит, – это взять обычный гвоздь, провод и батарейку. По всей длине стержня наматывают изолированный провод. Концы проводника прижимают к полюсам батарейки. Для того чтобы заряд не расходовался зря, один конец провода припаивают к положительному контакту. Другое окончание нужно делать в виде подпружиненной дуги, которую прижимают к клемме батарейки со знаком минус. На нижнем фото видно, как можно сделать электромагнит в домашних условиях.
Электромагнит своими руками
Обратите внимание! При изготовлении электромагнита с батарейкой можно использовать контактную колодку со старого устройства. Для отключения магнита будет достаточно вынуть батарейку из контактной коробки.
Расчёты
Перед тем, как начать собирать электромагнит своими руками, делают предварительный расчёт его параметров. Элементы конструкции рассчитывают отдельно для ЭМ постоянного и переменного тока.
Для постоянного тока
Перед тем, как производить расчёты, определяются с требуемой величиной магнитодвижущей силы (МДС) катушки. Параметры обмотки должны обеспечивать нужную МДС, в то же время катушка не должна перегреваться, иначе будет потерян изоляционный слой провода намотки. Исходными данными для расчёта являются напряжение в проводе электромагнитной катушки и требуемая величина магнитодвижущей силы.
Методики расчёта электромагнитов постоянного тока постоянно публикуются в сети интернета. Там же можно подобрать формулы для определения МДС, поперечного сечения сердечника и провода обмотки, его длины.
Дополнительная информация. В основном в интернете ищут расчёты электромагнитов на 12 вольт, сделанных своими руками. В зависимости от потребностей, можно пойти разными путями расчётов. В основном выбирают «рецепты» по определению сечения и длины провода обмотки с питанием от стандартной батарейки формата «А» или «АА».
Для переменного тока
Основой для ЭМ переменного тока является расчёт обмотки. Как и в предыдущем случае, руководствуются исходными требованиями величины МДС. Несмотря на большое количество рекомендуемых формул расчёта, чаще всего «способности» устройства определяют опытным подбором параметров деталей его конструкции. Методики расчёта ЭМ переменного тока всегда можно найти во всемирной информационной паутине (интернете).
Примеры использования ЭМ
В качестве примеров применения электромагнитов можно привести следующие приборы:
телевизоры;
трансформаторы;
пусковые устройства автомобилей.
Телевизоры
Современные жилища, как правило, заполнены различными электроприборами. Находясь вблизи телеприёмника, они могут воздействовать магнитной индукцией на экран телевизора (ТВ). В ТВ уже существует встроенная защита от намагничивания экрана. Если на поле дисплея появились разноцветные пятна, то надо выключить прибор на 10-20 минут. Встроенная защита уберёт намагниченность экрана.
В некоторых случаях этот способ не оказывает нужную помощь. Тогда применяют специальный электромагнит, который называют дросселем. Это своеобразная катушка индукции. Прибор подключают к розетке бытовой электросети и проводят им вдоль и поперёк экрана. В результате наведённые магнитные поля поглощаются дросселем.
Трансформаторы
Конструкция трансформаторов очень схожа со строением электромагнитов. И там, и там есть обмотки и сердечники. Отличие трансформатора от ЭМ состоит в том, что у первого магнитопровод имеет замкнутую форму. Поэтому суммированная магнитная сила обнуляется встречными магнитными потоками.
Пусковое устройство автомобиля
Стартер автомобиля работает как пусковое устройство двигателя. Он включается на время заводки мотора. Временная передача стартового усилия на коленвал двигателя обеспечивается втягивающим электромагнитом.
При повороте ключа в замке зажигания ЭМ втягивает шестерню в зубцы коленвала. Во время контакта электродвигатель стартера проворачивает мотор до возникновения цикла сгорания топлива в цилиндрах мотора. Затем тяговое реле отключает электромагнит, и шестерня стартера возвращается в исходное положение. После чего автомобиль может двигаться.
Стартер с тяговым реле
Электромагниты настолько плотно вошли в сферу деятельности человека, что существование без них немыслимо. Нехитрые устройства можно встретить повсеместно. Знание принципа их действия позволит домашнему мастеру справляться с мелким ремонтом бытовых электротехнических устройств.
Видео
Электромагниты и их применение | Электромагнетизм
Электрические магниты находят самое широкое применение в различных аппаратах, используемых в электротехнике, телефонии, радиотехнике и других отраслях техники. Это электромагнитные выключатели, различные реле, магнитные муфты, магнитные подъемники и т. д.
Электромагнитные муфты, заменяя фрикционные, служат для включения нагрузки на двигатель. Их применяют в автомобилях, тепловозах, поршневых компрессорах, на судах и т. д. Электромагнитные муфты подразделяют на муфты трения и муфты скольжения. Электромагнитная муфта трения состоит из ведущей и ведомой половин, притягивающихся под действием магнитного поля при включении катушек. В некоторых муфтах трения воздушный зазор между их половинами заполнен магнитным материалом, состоящим из смеси ферромагнитного порошка и порошкообразного или жидкого диэлектрика. Под действием магнитного поля вязкость этой смеси сильно возрастает, чем обеспечивается надежное сцепление.
Устройство электромагнитной муфты скольжения рассматривается в главе 8.
Подъемные магниты применяются для захвата чугунных и стальных деталей при подъеме и перемещении их при помощи кранов. Эти магниты изготавливают на разную подъемную силу. Отдельные из них способны поднимать стальные болванки массой до 20 т. Если сечение стального сердечника равно S (м²), магнитная индукция между плоскостями сердечника и поднимаемой деталью равна В (Т), то подъемная сила (Н) электромагнита определится так:
. SB²
Р = ——— 10⁶. (4.17)
. 2,55
Пример. Определить подъемную силу Р электромагнита, если S = 10 см² (10^3• м²) и В = 0,2 Т.
Решение. Подъемная сила
. 10^-3•0,2²
P = ———————— 10⁶ = 15,7 H
. 2,55
< Предыдущая Следующая >
ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМНІҢ МАҒЫНАСЫ — ЭНЦИКЛОПЕДИЯ
Электромагнетизм — бұл зарядтарды және электр мен магнетизмнің өзара әсерін зерттеу. Электр және магнетизм — бұл заттардың қозғалысы мен тартылуымен тығыз байланысты біртұтас физикалық құбылыстың аспе
Мазмұны:
Электромагнетизм дегеніміз не:
Электромагнетизм — бұл зарядтарды және электр мен магнетизмнің өзара әсерін зерттеу. Электр және магнетизм — бұл заттардың қозғалысы мен тартылуымен тығыз байланысты біртұтас физикалық құбылыстың аспектілері.
Электр және магниттік құбылыстардың өзара әрекеттесуін зерттейтін физика бөлімі электромагнетизм деп те аталады.
«Электр» сөзін ағылшын Уильям Гилберт (1544-1603) грек тілінен ұсынған электронды (Әр түрлі заттармен ысқылағанда заттарды өзіне тартатын янтарь түрі). Екінші жағынан, «магнетизм» ежелгі грек тайпасы Магниттер өмір сүрген магниттелген магнетиттің (Магнезия) шөгінділері бар түрік аймағынан туындаған шығар.
Алайда, 1820 жылы ғана Ганс Кристиан Эрстед (1777-1851) компастың жүрісіне электр тогының әсерін көрсете алды, осылайша электромагнетизмді зерттеу пайда болды.
Электромагнетизм негіздері
Магниттер мен электр энергиясы әрқашан адамзаттың қызығушылығына айналды. Оның алғашқы тәсілі әртүрлі курстардан өтті, олар 19 ғасырдың соңында кездесу нүктесіне жетті. Электромагнетизмнің не екенін түсіну үшін кейбір негізгі ұғымдарды қарастырайық.
Электр заряды
Электр заряды — бұл материяны құрайтын бөлшектердің негізгі қасиеті. Барлық электр зарядтарының негізі атом құрылымында орналасқан. Атом ядрода оң протондарды шоғырландырады, ал теріс электрондар ядро айналасында қозғалады. Электрондар мен протондар саны тең болғанда, бізде бейтарап заряд бар атом болады. Атом электронға ие болған кезде оған теріс заряд (анион), ал электронды жоғалтқанда оң заряд (катион) қалады.
Содан кейін ол қарастырылады электронның заряды зарядтың негізгі бірлігі немесе кванттары ретінде электрлік. Бұл 1,60 x 10-ға тең ^-19 француз физигі Шарль Августин де Кулонның құрметіне зарядтардың өлшем бірлігі болып табылатын кулон (C).
Электр өрісі және магнит өрісі
A электр өрісі Бұл зарядты немесе зарядталған бөлшекті қоршап тұрған күш өрісі.Яғни, зарядталған бөлшек жақын жерде орналасқан басқа зарядталған бөлшекке әсер етеді немесе оған күш көрсетеді. Электр өрісі — бұл әріппен көрсетілген векторлық шама ЖӘНЕ оның өлшемдері вольт метрге (В / м) немесе кулонға Ньютон (N / C) құрайды.
Екінші жағынан, магнит өрісі Бұл зарядтардың ағыны немесе қозғалысы болған кезде пайда болады (электр тогы). Ол кезде магниттік күштер әсер ететін аймақ деп айтуға болады. Сонымен, электр өрісі кез-келген зарядталған бөлшекті қоршап, зарядталған бөлшектің қозғалысы магнит өрісін тудырады.
Әрбір электрон қозғалыста атомда кішкене магнит өрісі пайда болады. Көптеген материалдар үшін электрондар әртүрлі бағытта қозғалады, сондықтан магнит өрістері жойылады. Кейбір элементтерде, мысалы, темірде, никельде, кобальтта электрондар жеңіл магнит өрісін тудыратын жеңілдік бағытта қозғалады. Осы типтегі материалдар деп аталады ферромагниттік.
Магниттер мен электромагниттер
A магнит Бұл атомдардың магнит өрістерінің темір кесіндісіндегі тұрақты туралануының нәтижесі. Кәдімгі темір бөлігінде (немесе басқа ферромагниттік материалда) магнит өрістері кездейсоқ бағытталған, сондықтан ол магнит сияқты әрекет етпейді. Магниттердің басты ерекшелігі — олардың екі полюсі: солтүстік және оңтүстік.
A электромагнит Ол ток өткізе алатын сым орамының ішіндегі темір бөлігінен тұрады. Ағым қосылған кезде, темір бөлігін құрайтын әр атомнан шығатын магнит өрістері магнит күшін көбейтіп, сым орамындағы ток тудыратын магнит өрісіне сәйкес келеді.
Электромагниттік индукция
Джозеф Генри (1797-1878) мен Майкл Фарадей (1791-1867) ашқан электромагниттік индукция қозғалатын магнит өрісі арқылы электр энергиясын өндіру. Магнит өрісін сым орамынан немесе басқа өткізгіш материалдан өткізіп, тізбек жабылған кезде заряд немесе ток ағыны пайда болады.
Электромагниттік индукция генераторлардың және іс жүзінде әлемде өндірілетін барлық электр қуатының негізі болып табылады.
Электрмагнетизмнің қолданылуы
Электромагнетизм — бұл біз күнделікті қолданатын электрлік және электрондық құрылғылардың жұмысының негізі.
Микрофондар
Микрофондарда дыбысқа жауап ретінде тербелетін жұқа қабықша бар. Мембранаға магниттің бөлігі болып табылатын және мембрана бойымен қозғалатын сым орамы бекітілген. Магнит өрісі арқылы катушканың қозғалысы дыбыс толқындарын динамикке беріліп, күшейтілген электр тогына айналдырады.
Генераторлар
Генераторлар электр энергиясын өндіру үшін механикалық энергияны пайдаланады. Механикалық энергия органикалық отынды жағу нәтижесінде пайда болатын су буынан немесе гидроэлектростанциялардағы судың түсуінен пайда болуы мүмкін.
Электр қозғалтқышы
Қозғалтқыш механикалық энергияны өндіру үшін электр энергиясын пайдаланады. Индукциялық қозғалтқыштарда электр энергиясын механикалық энергияға айналдыру үшін айнымалы ток қолданылады. Бұл әдетте желдеткіштер, кептіргіштер, шайбалар және араластырғыштар сияқты тұрмыстық техникада қолданылатын қозғалтқыштар.
Асинхронды қозғалтқыш айналмалы бөліктен (ротордан) және қозғалмайтын бөліктен (статордан) тұрады. The ротор Бұл темірлер цилиндрі, олардың бойында канаттары немесе мыс торлары бекітілген, ойықтары бар. Ротор электромагнитке айналатын айнымалы ток өтетін өткізгіш сым катушкаларының немесе бұрылыстарының контейнеріне салынған.
Айнымалы токтың катушкалар арқылы өтуі магнит өрісін тудырады, ол өз кезегінде роторда ток пен магнит өрісін тудырады. Статор мен ротордағы магнит өрістерінің өзара әрекеттесуі роторда жұмыс жасауға мүмкіндік беретін бұралуды тудырады.
Маглев: қозғалатын пойыздар
Магнитті левитталған пойыздар электромагнетизмді өздерін көтеріп, бағыттап, арнайы жолда қозғау үшін қолданады. Жапония мен Германия осы пойыздарды көлік құралы ретінде пайдалануда көшбасшылар болып табылады. Екі технология бар: электромагниттік суспензия және электродинамикалық суспензия.
The электромагниттік суспензия ол пойыз бен теміржол трассасындағы қуатты электромагниттер арасындағы тартымды күштерге негізделген. Магнит күші пойыз жол бойында ілулі болып қалатындай етіп реттеледі, ал оны магнит өрісі қозғалысқа келтіреді, ал пойыздағы бүйір магниттердің өзара әрекеттесуі арқылы алға жылжиды.
The электродинамикалық суспензия Ол пойыздағы магниттер мен теміржолдағы индукцияланған магнит өрісі арасындағы итергіш күшке негізделген. Пойыздың бұл түріне ұшақтар көтерілген кездегі сияқты жылдамдыққа жету үшін дөңгелектер қажет.
Медициналық диагностика
Магнитті-резонанстық томография — заманауи медицинада ең үлкен әсер ететін технологиялардың бірі. Ол күшті магнит өрістерінің ағза суының сутегі ядроларына әсеріне негізделген.
Электромагниттік құбылыстар
Біз білетін көптеген электромагниттік құбылыстар Жердің магнит өрісінің салдары болып табылады. Бұл өріс планетаның ішіндегі электр тоғынан пайда болады. Содан кейін Жер өзінің ішіндегі үлкен магниттік жолаққа ұқсайды, онда магниттік солтүстік полюс географиялық оңтүстік полюсте орналасқан және магниттік оңтүстік полюс географиялық солтүстік полюске сәйкес келеді.
Кеңістіктік бағдар
Компас — бұл Мәсіхтен шамамен 200 жыл бұрын жасалған құрал. Ол магниттелген металл инесінің географиялық солтүстікке бағытталуына негізделген.
Кейбір жануарлар мен басқа тіршілік иелері Жердің магнит өрісін анықтай алады және осылайша өздерін кеңістікте бағдарлай алады. Мақсатты стратегиялардың бірі құрамында арнайы жасушалар немесе мүшелер бар магнетит кристалдары, тұрақты магнит өрісін сақтайтын темір оксиді минералы.
Солтүстік және оңтүстік аворалар
The Жердің магнит өрісі Ол Күннен шығатын жоғары энергиялы иондалған бөлшектерді бомбалауға қарсы қорғаныс кедергісі ретінде жұмыс істейді (күн желі деп те танымал). Бұлар атмосферадағы полярлық аймақтарға, қоздырғыш атомдар мен молекулаларға бағытталады. Аврораларға тән жарықтар (солтүстік жарты шарда бореальды және оңтүстік жарты шарда оңтүстік) қозған электрондар базальды күйге оралғанда энергияның эманациясы туындысы болып табылады.
Максвелл және электромагнетизм теориясы
Джеймс Клерк Максвелл 1864 жылдан 1873 жылға дейін магниттік және электр өрістерінің табиғатын түсіндіретін математикалық теңдеулерді шығарды. Осылайша, Максвелл теңдеулері электр және магнетизм қасиеттерін түсіндірді. Нақтырақ айтқанда, бұл теңдеулер мыналарды көрсетеді:
электр заряды электр өрісін қалай тудырады,
токтар магнит өрістерін қалай тудырады және
магнит өрісінің өзгеруі электр өрісін қалай тудырады.
Максвеллдің толқындық теңдеулері сонымен қатар электр өрісін өзгерту электр және магниттік компоненттері бар өздігінен таралатын электромагниттік толқын тудыратынын көрсетті. Максвеллдің жұмысы электр, магнетизм және жарық физикасының бөлек көрінетін салаларын біріктірді.
Сондай-ақ оқыңыз:
Электр қуаты.
Магнетизм.
Физикалық.
Физиканың салалары.
Звук электромагнитной энергии, движущейся между Сатурном и Энцеладом — Исследование солнечной системы НАСА
На орбитах грандиозного финала космического корабля НАСА «Кассини» было обнаружено мощное взаимодействие плазменных волн, движущихся от Сатурна к его кольцам и его спутнику Энцеладу. ›Полное изображение
Новое исследование космического корабля НАСА «Кассини» на близких орбитах Гранд Финала показывает удивительно мощное и динамическое взаимодействие плазменных волн, движущихся от Сатурна к его кольцам и его спутнику Энцеладу. Наблюдения впервые показывают, что волны распространяются по линиям магнитного поля, соединяющим Сатурн непосредственно с Энцеладом.Силовые линии похожи на электрическую цепь между двумя телами, в которой энергия течет вперед и назад.
Исследователи преобразовали запись плазменных волн в «свистящий» аудиофайл, который мы можем слышать — точно так же, как радио преобразует электромагнитные волны в музыку. Другими словами, Cassini обнаружил электромагнитные волны в диапазоне звуковых частот — и на земле мы можем усилить и воспроизвести эти сигналы через динамик. Время записи было сокращено с 16 минут до 28.5 секунд.
Подобно воздуху или воде, плазма (четвертое состояние материи) генерирует волны для переноса энергии. Прибор для науки о радиоплазменных волнах (RPWS) на борту космического корабля НАСА «Кассини» зарегистрировал интенсивные плазменные волны во время одного из самых близких столкновений с Сатурном.
На орбитах Гранд Финала космического корабля НАСА «Кассини» было обнаружено мощное взаимодействие плазменных волн, движущихся от Сатурна к его кольцам и его спутнику Энцеладу. «Энцелад — это маленький генератор, вращающийся вокруг Сатурна, и мы знаем, что это непрерывный источник энергии», — сказал Али Сулейман, планетолог из Университета Айовы, штат Айова-Сити, и член команды RPWS.«Теперь мы обнаруживаем, что Сатурн отвечает, посылая сигналы в виде плазменных волн через цепь силовых линий магнитного поля, соединяющую его с Энцеладом за сотни тысяч миль».
Сулейман — ведущий автор пары статей, описывающих результаты, недавно опубликованных в журнале Geophysical Research Letters.
Взаимодействие Сатурна и Энцелада отличается от отношений Земли и ее Луны. Энцелад погружен в магнитное поле Сатурна и является геологически активным, испуская струи водяного пара, которые ионизируются и заполняют окружающую среду вокруг Сатурна.Наша собственная Луна не взаимодействует с Землей таким же образом. Подобные взаимодействия происходят между Сатурном и его кольцами, поскольку они также очень динамичны.
Запись была сделана 2 сентября 2017 года, за две недели до того, как Кассини был намеренно погружен в атмосферу Сатурна. Запись была преобразована командой RPWS из Университета Айовы во главе с физиком и главным исследователем RPWS Биллом Куртом.
Исследование GRL доступно на сайте Американского геофизического союза:
https: // agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2018GL078130
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2018GL077875
Миссия «Кассини-Гюйгенс» — совместный проект НАСА, ЕКА (Европейское космическое агентство) и Итальянского космического агентства. Лаборатория реактивного движения НАСА, подразделение Калифорнийского технологического института в Пасадене, руководит миссией Управления научных миссий НАСА в Вашингтоне. Лаборатория реактивного движения спроектировала, разработала и собрала орбитальный аппарат «Кассини». Инструмент RPWS был создан Университетом Айовы в сотрудничестве с членами команды из США.С. и несколько европейских стран.
Гретхен Маккартни
Лаборатория реактивного движения, Пасадена, Калифорния,
818-393-6215
[email protected]
Дуэйн Браун / Джоанна Вендель
Штаб-квартира НАСА, Вашингтон,
202-358-1726 / 202-358-1003
[email protected] / [email protected]
5965-01-408-6218 — ГРОМКОГОВОРИТЕЛЬ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ, MIS23408002, MIS-23408-002, 10382215
×
Группа 85: Электрические машины, оборудование и их части; Звукозаписывающие и воспроизводящие устройства, устройства для записи и воспроизведения телевизионного изображения и звука, а также их части и принадлежности
Приложение B No.и товарная позиция Описание товара Кол-во единиц
85,18 — Микрофоны и стойки для них; громкоговорители, вмонтированные или не вмонтированные в их кожухи; наушники и наушники, совмещенные или не совмещенные с микрофоном, и комплекты, состоящие из микрофона и одного или нескольких громкоговорителей
; электрические усилители звуковой частоты; комплекты электрических звукоусилителей; его части:
8518.10.0000 — — Микрофоны и стойки для них X
— — Громкоговорители, независимо от того, установлены они в корпусе или нет:
8518.21.0000 — — — Одиночные громкоговорители , установленных в их корпусах No.
8518.22.0000 — — — Несколько громкоговорителей, установленных в одном корпусе No.
8518.29.0000 — — — Другое No.
8518.30 — — Наушники и наушники, совмещенные или не совмещенные с микрофоном, и комплекты, состоящие из микрофона и одного или более громкоговорителей:
8518.30.1000 — — — Телефонные трубки №
8518.30.2000 — — — Другое No.
8518.40 — — Электрические усилители звуковой частоты:
8518.40.1000 — — — Для использования в качестве повторителей в линейной телефонной связи No.
8518.40.2000 — — — Прочее No.
8518.50.0000 — — Комплекты электрических звуковых усилителей No.
8518.90 — — Детали:
8518.90.1000 — — — Телефонных трубок и репитеров X
8518.90.3000 — — — Другое X
Патент США на электромагнитный тороидальный двигатель Патент (Патент № 10,141,827, выданный 27 ноября 2018 г.)
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
Настоящая заявка имеет приоритет от U.S. предварительная заявка Сер. № 62/142,782, поданной 3 апреля 2015 г.
Уровень техники
1. Область изобретения
Настоящее изобретение направлено на двигатель, использующий электромагнетизм, с помощью которого он преобразует магнитную силу в механическую силу
2. Описание уровня техники
Тороидальные двигатели представляют собой известные бесщеточные моментные двигатели, в которых обмотки намотаны вокруг тороидального кольцевого железного сердечника с образованием статорной части. В 1909 году тороидальный двигатель Бека был представлен на Парижском авиасалоне.Этот двигатель представлял собой четырехпоршневой газовый двигатель, в котором два рычага приводили в действие ряд связей и, наконец, вращали коленчатый вал. К сожалению, из-за неправильного математического преобразования двигатель так и не был доведен до нужного размера для питания самолета. Электромагнитный пример представлен в патенте США No. № 5,175,462, Yoshino et al. выпущен 29 декабря 1992 г., в котором показан двигатель с тороидальной катушкой и железным кольцевым сердечником.
Концепция возвратно-поступательного якоря, а не якоря ротора, также хорошо известна, и в предшествующем уровне техники для возвратно-поступательного движения якоря в тороидальном двигателе использовались постоянные магниты, электромагниты или и то, и другое.
Например, Патент США. В патенте № 3 394 295 Стэнли А. Кори от 23 июля 1968 года показан электромагнитный колебательный двигатель с электромагнитами в статоре и постоянными магнитами в якоре. В патенте ‘295 отмечается преимущество в эффективности, связанное с необходимостью пропускания тока в якорь через щетки.
Патент США. В № 7,116,018 на имя Strobl (Johnson Electric) от 3 октября 2006 г. показан колебательный двигатель, подобный двигателю Кори, с вращением ротора примерно на 15 градусов.
U.С. Пат. № 4626717, Hensing et al. выпущенный 2 декабря 1986 года, показывает колебательный магнитный двигатель с двумя якорями в форме молотка, установленными на валу двигателя и поворачиваемыми независимо друг от друга. Статор является электромагнитным, в то время как якорь использует постоянные магниты. Когда на катушки статора подается переменный ток, он создает колебательное движение двух якорей в форме молотка вокруг вала двигателя. Связи нет, поскольку два якоря предназначены для приведения в действие двух поршней двухпоршневого компрессора или двух лопастей режущего или режущего устройства.
В приведенных выше ссылках для колебания якоря используются как постоянные, так и электромагниты. В модели Hensing ‘717, в частности, используются похожие коромысла в форме молотка с головками из постоянных магнитов, приводимых в движение электромагнитами в статоре. Полярность электромагнитов переключается, в результате чего коромысло движется вперед и назад.
Ни один из вышеперечисленных патентов не использует никакой связи. Сами связи довольно хорошо установлены, как показано в патенте США No. Нет.3,703,653 Роберту Трейси, выпущенному 21 ноября 1972 года. Трейси ‘653 показывает электромагнитный двигатель, который использует соленоиды для установки / снятия алюминиевых экранов между парами постоянных магнитов. Патент Tracy ‘653 описывает звездообразный рычажный механизм для соединения четырех поршней с общим распределительным валом. Подобное звено связи обычно использовалось в двигателях внутреннего сгорания звездообразного или радиального типа, используемых на старых самолетах с радиальным набором поршней вокруг пропеллера.
Ни в одной из вышеперечисленных ссылок не используются электромагниты на якорях в сочетании с рычажным механизмом.Напротив, в предшествующем уровне техники предлагается отказаться от электромагнитного якоря из-за сложности и неэффективности его коммутации с помощью щеток. Фактически, никто не осознал потенциальную эффективность, достигаемую тороидальным двигателем, который использует несколько возвратно-поступательных коромысел, установленных для вращения вокруг общей оси, причем каждое коромысло оснащено комбинацией электромагнитных катушек и постоянных магнитов, и в котором коромысла вызываются возвратно-поступательным движением путем переключения полярности электромагнитов.Авторы настоящего изобретения эффективно устранили статор, используя комбинацию постоянных магнитов и противоположных якорей, соединив два якоря с общим валом с помощью простой трехзвенной связи. Раскрыты несколько вариантов осуществления, в которых возвратно-поступательные движения от нескольких коромысел передаются на один распределительный вал посредством механической связи, которая оптимизирует его рычаг в соответствии с переключением электромагнитных катушек. В результате получился высокоэффективный бесщеточный двигатель, который работает тихо и экономично.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Соответственно, целью настоящего изобретения является создание тороидального двигателя, который использует магнитную энергию для вращения коленчатого вала с помощью различных комбинаций постоянных магнитов и электромагнитов, которые активируют связи, которые, в свою очередь, обеспечивают питание коленчатого вала. . Тороидальный двигатель может полагаться на электромагнитную энергию вместе с источником горючего топлива, например, бензином, пропаном, природным газом или дизельным топливом, или в качестве вспомогательного средства для него.
Другой целью является создание усовершенствованного бесщеточного электродвигателя с коммутируемым током, который работает как за счет магнитного притяжения, так и магнитного отталкивания.
Другой целью изобретения является создание бесщеточного поршневого двигателя с коммутируемым током с полюсными наконечниками с постоянными магнитами и катушками с переключаемым полем, которые возбуждаются для возвратно-поступательного движения нескольких коромысел.
Другой целью изобретения является создание бесщеточного электродвигателя с коммутацией тока, как описано выше, в котором возвратно-поступательные движения от нескольких коромысел передаются на один коленчатый вал посредством механической связи, которая оптимизирует его рычаг в соответствии с переключением электромагнитных катушек. .
Эти и другие особенности и преимущества достигаются с помощью усовершенствованного мультимагнитного тороидального двигателя, содержащего по меньшей мере два коромысла, установленных с возможностью вращения вокруг общей оси. Оба коромысла имеют головки в форме молотка на одном или обоих концах с северными / южными полюсами, причем магниты представляют собой комбинацию фиксированных и / или переключаемых магнитов. Полярность электромагнитов одной головки переключается последовательно, заставляя коромысла колебаться вперед и назад. Колебания обоих рычагов передаются на однонаправленный коленчатый вал посредством трехзвенного механического рычага.Изобретение может революционизировать домашнее производство электроэнергии, обеспечивая каждый дом своим собственным самоустойчивым энергоблоком. Возможны многие другие коммерческие применения, такие как электромобили и т. Д.
Для более полного понимания изобретения, его целей и преимуществ обратитесь к остающемуся описанию и к прилагаемым чертежам.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Другие цели, особенности и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из следующего подробного описания предпочтительного варианта осуществления и некоторых его модификаций, в котором:
Фиг.1 представляет собой вид спереди мультимагнитного тороидального двигателя в соответствии с настоящим изобретением в середине хода.
РИС. 2 — вид спереди мультимагнитного тороидального двигателя по фиг. 1 конец хода.
РИС. 3 — вид спереди многомагнитного тороидального двигателя, показанного на фиг. 1-2 на обратном ходе.
РИС. 4 иллюстрирует другой вариант осуществления, в котором все головки , 4, являются ЭМ головками, включающими переключаемые электромагниты N / S 1 , установленные на противоположных сторонах головки.
РИС. 5 иллюстрирует другой вариант осуществления, в котором один из коромысел 3 является двусторонним (уравновешенным), а другой — односторонним.
РИС. 6 показан другой вариант осуществления, в котором оба коромысла 3 являются односторонними.
РИС. 7 иллюстрирует другой вариант осуществления с системой связи, состоящей из ряда двоичных связей, как на фиг. 1.
РИС. 8 иллюстрирует другой вариант осуществления с четырьмя системами связи, каждая из которых состоит из ряда двоичных связей.
РИС. 9 иллюстрирует другой вариант осуществления с тремя системами связи, каждая из которых состоит из ряда двоичных связей.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Как видно на фиг. 1, мультимагнитный тороидальный двигатель обычно содержит, по меньшей мере, два уравновешенных коромысла 3 , каждый из которых установлен с возможностью независимого вращения вокруг общей оси A, и каждый имеет двухрадиальную симметрию относительно A. Оба коромысла 3 снабжены головками. 4 на обоих концах, причем головки 4 предпочтительно (но не обязательно) представляют собой молотковые головки цилиндрической формы, как показано.Головки 4 в форме молотка определяют два противоположных магнитных полюса, причем полюса на одной паре головок 4 в форме молотка одного коромысла 3 зафиксированы, а полюса другого коромысла 3 переключаются. Таким образом, можно управлять головками 4 в форме молотка, чтобы они притягивались или отталкивались друг от друга при их схождении. Таким образом, головки 4, с фиксированными полюсами являются головками 4 с постоянными магнитами (PM), а переключаемые головки 4 являются электромагнитными магнитными (EM) головками 4 , как показано.
Каждая головка PM 4 дополнительно содержит противоположные постоянные магниты N / S 2 , установленные на противоположных сторонах головки. Постоянные магниты 2 , используемые в настоящем изобретении, предпочтительно представляют собой магниты из редкоземельного неодима с фиксированными полюсами. Однако в изобретении также могут использоваться различные другие известные типы постоянных магнитов.
Каждая ЭМ головка 4 дополнительно содержит переключаемые электромагниты N / S 1 , предпочтительно образованные катушкой обратимого тока, установленной на головке 4 , как показано.Электромагниты, используемые в предпочтительном варианте осуществления, содержат медную проволоку, обернутую вокруг сердечника в форме молотка из железа. Однако специалист в данной области техники поймет, что электромагниты , 1, могут быть без сердечника. Электромагнит без сердечника — это электромагнит (катушка с проволокой) без обычного железного сердечника, например, просто намотанный ни на что. В качестве альтернативы, электромагниты 1 могут быть немагнитными, например катушка с проволокой, намотанная вокруг цветного / немагнитного сердечника, такого как пластик или другой немагнитный материал, который не усиливает магнитное поле.Преимущество использования электромагнитов без сердечника или с немагнитным сердечником 1 состоит в том, что постоянные магниты 2 не будут притягиваться к сердечникам электромагнитов 1 , когда электромагнитные полюса предназначены для отталкивания, в зависимости от ГРМ мотора.
Электричество течет по медному проводу в заданном направлении, тем самым определяя полярность. Конечно, можно использовать большинство любых других электромагнитов или даже переключаемых постоянных магнитов, если они имеют переключаемые полюса.Чтобы уменьшить тепло, выделяемое электромагнитами 1 , стержень молотка электромагнитов может быть изготовлен из электротехнической стали. Черный сердечник концентрирует магнитный поток вдоль оси ЭМ головки 4 в форме молотка.
Коромысла 3 установлены с возможностью независимого вращения вокруг оси A, но соединены рычажным механизмом. Проиллюстрированный рычажный механизм представляет собой серию бинарных звеньев, состоящих из четырех распорок 6 , шарнирно соединенных вместе встык, как показано в Т-образной конфигурации.Шток Т-образного бинарного рычага соединен с однонаправленным зубчатым приводом или однонаправленными подшипниками, которые, в свою очередь, соединены с выходным коленчатым валом 9 , который вращается соосно, но независимо от коромысел 3 . Таким образом, каждая пара стоек 6 шарнирно соединена на одном конце с одиночными точками поворота 5 примерно на средней высоте вдоль каждого коромысла 3 и шарнирно соединена друг с другом на другом конце в тройной точке поворота . 7 .Каждая другая пара стоек 6 шарнирно соединена вместе в точке двойного поворота 8 и встык от тройной точки поворота 7 к коленчатому валу 9 . Стойки 6 могут быть изготовлены из стали, алюминия, пластика, композита, волокна любого типа, включая углеродное волокно, или любого другого материала любого типа.
Точка поворота, где есть три конца распорок 6 , соединенных в тройной точке поворота 7 , входит в колею и проходит вдоль пути 13 (см. ФИГ.3). Дорожка 13 может быть отверстием или глубокой канавкой внутри корпуса двигателя. Эта направляющая удерживает тройную точку поворота 7 в линейном направлении.
Катушки на электромагнитах 1 ЭМ головок 4 подключены к контроллеру синхронизации 30 , который может быть коммерчески доступным программируемым модулем реле смены полярности. Контроллер синхронизации 30, подключен к источнику питания постоянного или переменного тока 40 и получает питание от него.Источником питания , 40, может быть любой подходящий импульсный внешний источник питания, такой как аккумулятор, генератор или другой известный источник. В качестве альтернативы источник питания , 40, может быть обычным импульсным источником питания (SMPS), например, электронным источником питания, который включает в себя импульсный регулятор для эффективного преобразования электроэнергии. Контроллер синхронизации , 30, может быть подходящей схемой переключения, которая заставляет источник питания , 40, SMPS менять полярность.Таким образом, источник питания SNIPS будет постоянно переключаться между состояниями с низким уровнем рассеяния, полным включением и отключением и тратит очень мало времени на переходы с высоким коэффициентом рассеяния, что сводит к минимуму потери энергии. Если используется SNIPS, контроллер 30, синхронизации может быть внутренней или внешней схемой синхронизации или программируемым компьютером для периодического изменения полярности электромагнитов 1 . В качестве альтернативы, механическое устройство синхронизации, такое как механический распределитель, может использоваться для контроллера синхронизации , 30, .
В общем случае полярность электромагнитов 1 на головках ЭМ 4 циклически переключается с помощью контроллера синхронизации 30 , заставляя коромысла 3 колебаться назад и вперед с фиксированным углом поворота. . Колебания от обоих рычагов передаются на одиночный коленчатый вал 9 посредством бинарной механической связи стоек 6 . Для запуска двигателя происходит последовательность событий, которая описывается следующим образом:
1) Активируется внешний источник питания 40 ;
2) Ток от внешнего источника питания 40 направляется контроллером синхронизации 30 на определенные электромагниты 1 , +/- вверху и — / + внизу.Как только ток протекает через электромагниты 1 , электромагниты принимают полярную конфигурацию S / N (вверху) и N / S (внизу), как показано на фиг. 2.
3) Коромысла 3 перемещаются ближе, электромагниты 1 притягиваются к постоянным магнитам 2 противоположной полярности.
4) При начальном пуске рычаги 6 активируются и поворачивают коленчатый вал 9 .
5) После того, как электромагниты 1 переместились рядом с соответствующими постоянными магнитами 2 , контроллер синхронизации 30 переключается, меняя направление тока на обратное, в результате чего полярность электромагнитов 1 также меняется на противоположную. .То, что изначально было Северным полюсом, теперь стало Южным. Эта обратная полярность заставляет электромагниты 1 перемещаться от их ближайшего постоянного магнита 2 к противоположному постоянному магниту 2 , как показано на фиг. 3.
6) Описанный выше процесс повторяется. Чтобы создать непрерывно вращающийся коленчатый вал , 9, , внешний контроллер синхронизации , 30, синхронизирует скорость изменения полярности электромагнитов.
РИС. 1 и 2 показано устройство в середине хода. Крайний левый коромысло 3 PM обеспечивает полюса S / N, как показано, и когда электромагниты 1 крайнего правого коромысла EM 3 переключаются для обеспечения полюсов N / S, головки в форме молотка 4 отталкиваются друг от друга. другой вынуждает коромысла 3 поворачиваться друг от друга.
Как видно на фиг. 2, когда стойки , 6, , шарнирно соединенные между коромыслами 3, , становятся полностью выдвинутыми, импульс коромысел 3 заставляет их изменять направление вращения, теперь продвигаясь назад друг к другу.Однако система рычагов продолжает вращать коленчатый вал 9, по часовой стрелке, несмотря на обратное направление коромысел 3 . Кроме того, в этот момент ЭМ коромысла 3 снова на мгновение переключаются для обеспечения полюсов S / N, так что головки 4 в форме молотка притягиваются друг к другу. Коромысла 3 вращаются навстречу друг другу. После первоначального запуска переключение электромагнитов , 1, на электромагнитных коромыслах 3, синхронизируется с изменением направления вращения, так что электромагниты получают питание только в точках обратного хода и отключаются между ними.В качестве альтернативы, электромагниты можно запитать между ходами, а не в обратных точках. В любом случае коромысла 3, продолжаются навстречу друг другу и движутся мимо друг друга к следующей точке поворота, как показано на фиг. 4. Переключение и движение продолжаются циклически.
Различные другие варианты осуществления, а также определенные вариации и модификации показанных и описанных здесь вариантов осуществления, очевидно, придут в голову специалистам в данной области техники после ознакомления с упомянутой лежащей в основе концепцией.
Например, РИС. 5 иллюстрирует другой вариант осуществления, в котором все головки , 4, являются ЭМ головками, включающими переключаемые электромагниты N / S 1 , установленные на противоположных сторонах головки.
РИС. 6 иллюстрирует другой вариант осуществления, в котором один из коромысел 3 является двусторонним (уравновешенным), а другой — односторонним.
РИС. 7 показан другой вариант осуществления, в котором оба коромысла 3 являются односторонними.
РИС.8 иллюстрирует другой вариант осуществления с четырьмя системами связи, каждая из которых состоит из серии из четырех двоичных связей, соединенных вместе встык, как показано в Т-образной конфигурации.
РИС. 9 иллюстрирует другой вариант осуществления с тремя системами связи, каждая из которых состоит из ряда двоичных связей.
Кроме того, специалисты в данной области техники поймут, что смазка или охлаждение деталей изобретения может быть достигнуто с использованием обычных способов охлаждения и смазки. Следовательно, следует понимать, что изобретение может быть реализовано на практике иначе, чем указано в прилагаемой формуле изобретения.
Математический подход к расчетной конфигурации магнитной системы с несколькими электромагнитами
Математический подход к расчетной конфигурации магнитной системы с несколькими электромагнитами
Робототехника и автономные системы (IF3.12), Дата публикации: 2020-11-02 , DOI: 10.1016 / j.robot.2020.103674
Руипенг Чен, Дэвид Фолио, Антуан Феррейра
Магнитные методы срабатывания и микророботы вызвали большой интерес, поскольку они имеют потенциал в биомедицинских приложениях.Интервенционные методы появились как инструмент для выполнения широкого спектра минимально инвазивных операций (MIS). Однако текущие процедуры MIS ограничены тем, что хирург ограничивает ручную операцию. Таким образом, для MIS были предложены различные микророботические решения, включая системы магнитной навигации, которые обладают многими потенциальными преимуществами, такими как уменьшение разрезов, уменьшение интраоперационного кровотечения и послеоперационной боли, а также более быстрое время восстановления. В последние десятилетия многие системы электромагнитного срабатывания (EMA) были зарегистрированы и использовались в общей хирургии.Система EMA позволяет эффективно генерировать магнитный источник для управления микророботами, когда его характеристики дополнительно исследуются и удовлетворяются для желаемого применения. Для точного управления биомедицинским микророботом ключевой задачей по-прежнему является разработка подходящей платформы EMA. В этой статье мы демонстрируем математический подход к проектированию конфигурации магнитной системы с несколькими электромагнитами. В частности, было исследовано необходимое количество магнитных катушек, где соответственно обсуждаются управление движением курса, управление магнитной силой и их комбинированное управление.Особые случаи управления предварительно оцениваются математическим анализом моделируемого электромагнитного поля. Кроме того, размещенные положения и наклонные ориентации применяемых электромагнитов исследуются для оптимизации в отношении шести типичных конфигураций платформы EMA с 4, 6 и 8 катушками. Были всесторонне проанализированы различные конфигурации систем EMA. Следовательно, с количеством электромагнитов и их оптимальной конфигурацией, полученной с помощью предлагаемого подхода, система EMA может быть изначально создана.

Ученый из Кералы, связанный с разработкой революционного сверхпроводящего электромагнита
Бостон: В решающем шаге к реализации мечты о долгожданном синтезе ядерной энергии, призванном произвести революцию в мировом энергетическом секторе, большой высокотемпературный сверхпроводящий электромагнит был совместно изобретен группой ученых из Массачусетского технологического института (MIS). и начинающая компания Commonwealth Fusion Systems (CFS).
Одним из ученых, участвующих в этом проекте, является доктор Сильвестр Норонья, родом из района Коллам в Керале. В настоящее время он посещает факультет Массачусетского технологического института и является ведущим инженером CFS в США.
Новый электромагнит — самое мощное магнитное поле такого рода, когда-либо созданное на Земле. Теперь цель ученых MIT-CFS — построить «SPARC», рекламируемый как первый действующий термоядерный реактор.
Что такое термоядерная энергия
Энергия термоядерного синтеза — это предлагаемая форма выработки энергии за счет использования тепла ядерных термоядерных реакций.
Электромагнит новой разработки разгоняется до напряженности поля 20 тесла. Это решает основную неопределенность при строительстве термоядерной электростанции. В настоящее время ядерные реакторы работают по принципу деления путем расщепления атомов.Но синтез — это процесс слияния двух маленьких атомов в один больший с высвобождением большого количества энергии. Процесс плавления требует температур, намного превышающих те, которые может выдержать любой твердый материал.
Роль мощных электромагнитов
Так как плазма создается при температуре 10 крор градусов Цельсия, элементы, устойчивые к температуре, должны присутствовать в реакторах.Итак, электромагниты созданы, чтобы удерживать плазму в состоянии покоя. Для этого используются мощные магниты, такие как токамаки, сделанные из меди. Поскольку нет большой разницы между энергией, необходимой для работы этих магнитов, и энергией, получаемой от этого реактора, ядерный термоядерный реактор является убыточным. Но с изобретением этого уникального сверхпроводящего электромагнита решение было найдено.
Теперь цель ученых MIT-CFS — построить «SPARC», рекламируемый как первый действующий термоядерный реактор.
Поскольку этот мощный электромагнит имеет небольшие размеры, размеры будущих термоядерных реакторов могут быть значительно уменьшены.
Знай ученого
Доктор Норонья родом из Клаппаны в Карунагаппалли.Он сын Минатху Дж. К. Норонхи и Гирли. После завершения школьного образования он получил степень и аспирантуру Национального колледжа Фатима Мата, Коллам, и колледжа Святого Альберта, Эрнакулам, соответственно. Он получил докторскую степень в Индийском институте науки (IISc) в области материаловедения. Позже он защитил докторскую диссертацию в Британском Оксфордском университете.
Последние 20 лет он живет в США.Его жена Фелиция работает аудитором здравоохранения в США.
Магнитная проницаемость — Электромагнитная геофизика
Магнитная проницаемость — это диагностическое физическое свойство, которое характеризует степень наведенного магнетизма, который материал испытывает под действием внешнего магнитного поля. Магнитная проницаемость важна для различных геофизических исследований, в том числе: ЭМ в частотной области (FDEM), ЭМ во временной области (TDEM), неразорвавшихся боеприпасов (НРБ) и георадаров (GPR).
Материальные отношения
При воздействии приложенного магнитного поля сбор отдельных магнитные дипольные моменты в большинстве материалов будут пытаться переориентировать сами по направлению поля. Это порождает индуцированный намагниченность, которая способствует чистой плотности магнитного потока внутри материал. Степень влияния наведенной намагниченности Плотность магнитного потока зависит от магнитной проницаемости материала.
Рис.26 Плотность магнитного потока как функция напряженности магнитного поля для различные классификации типов проницаемых пород: диамагнитные, вакуумные, парамагнитные и ферромагнитные.
Магнитная проницаемость \ (\ mu \) определяет соотношение между магнитным потоком плотность \ ({\ bf B} \) внутри материала и интенсивность нанесенного магнитное поле \ ({\ bf H} \); при достаточно слабых полях:
(10) \ [{\ bf B} (\ omega) = \ mu \, {\ bf H} (\ omega) \]
В вакууме соотношение между \ ({\ bf B} \) и \ ({\ bf H} \) является задается проницаемостью свободного пространства \ (\ mu_0 = 4 \ pi \ times 10 ^ {- 7} \) H / m.Иллюстрация, представляющая плотность магнитного потока Здесь показаны зависимости от приложенной напряженности поля для различных классификаций горных пород.
Относительная проницаемость
Помимо магнитной проницаемости, часто проявляются магнитные свойства. представлены с использованием относительной проницаемости. Относительная проницаемость характеризует, увеличивает или уменьшает наведенное намагничивание плотность магнитного потока в материале. Относительная проницаемость \ (\ mu_r \) — отношение магнитной проницаемости материала к проницаемость свободного пространства:
(11) \ [\ mu_r = \ frac {\ mu} {\ mu_0} \]
Для большинства горных пород наведенная намагниченность параллельна приложенной поле, тем самым увеличивая плотность магнитного потока.Эти скалы характеризуется относительными проницаемостями \ (\ mu_r> 1 \). Родственник проницаемость \ (\ mu_r = 1 \) используется для характеристики материалов, которые неспособен поддерживать наведенное намагничивание. В редких случаях очень маленький намагничивание может быть вызвано в горных породах, которые противостоят приложенному полю, и снижает плотность магнитного потока. Эти породы характеризуются магнитные проницаемости \ (\ mu_r <1 \). Частичное выравнивание магнитных дипольных моментов под действием приложенного поля, и результирующие плотности магнитного потока во всех трех случаях представлены в рисунок ниже.
Рис. 27 Частичное выравнивание магнитных дипольных моментов под действием приложенное магнитное поле для различных случаев. (а) Парамагнитный (\ (\ mu_r> 1 \)). Намагничивание параллельно приложенному полю и увеличивает плотность магнитного потока. (б) непроницаемый (\ (\ mu_r = 1 \)). Не поддерживает наведенное намагничивание. (c) Диамагнитный (\ (\ mu_r <1 \)). Намагничивание слабое и противодействует приложенному магнитному полю, тем самым уменьшая плотность магнитного потока.
Значение для геофизики
Электромагнитные системы с индуктивным источником
В большинстве геологических сред вариации магнитной проницаемости Земли незначительны (\ (\ mu \ sim \ mu_0 \)), а исследования чувствительны только к контрастам в электропроводности Земли.Однако есть множество случаев, когда магнитная проницаемость становится важным диагностическим физическим свойством. Например, некоторые рудоносные породы (магнетит, пирротин) обладают очень высокими магнитными проницаемостями. При использовании электромагнитных систем в частотной (FDEM) и временной (TDEM) области было показано, что большая магнитная проницаемость влияет на измеряемый отклик. Таким образом, отсутствие учета магнитных свойств Земли может привести к неправильной характеристике подземных структур в определенных средах.
Обследование неразорвавшихся боеприпасов
Магнитная проницаемость также является диагностическим физическим свойством для исследований неразорвавшихся боеприпасов (НБ). Невзорвавшийся боеприпас (НРБ) — это боеприпас, который был вооружен, выпущен и остается невзорвавшимся из-за неисправности. Оболочки неразорвавшихся боеприпасов чрезвычайно проницаемы по сравнению с принимающей средой. Этот контраст может быть использован для обнаружения неразорвавшихся боеприпасов с загрязненных территорий. Магнитные свойства неразорвавшегося боеприпаса также ответственны за получение отчетливых откликов TDEM.
Наземный радар обнаружения
Магнитная проницаемость действует как вторичное диагностическое физическое свойство в георадарах (GPR). Магнитная проницаемость влияет на отражение, преломление и скорость радиоволновых сигналов при их распространении через Землю.
Магнитная вязкость
Магнитная вязкость относится к дисперсионной магнитной проницаемости, которую демонстрируют латеритные почвы и быстро охлаждаемые базальты. При использовании систем TDEM эти камни производят отклик, который маскирует отклики от неразорвавшихся боеприпасов и глубоко заглубленных проводников.В настоящее время разрабатываются методы моделирования этого явления и его реакции на основе данных, собранных на местах.
электромагнитных волн: как работают солнцезащитные очки? — Урок
. (0 Рейтинги)
Быстрый просмотр
Уровень оценки: 11 (9–12)
Требуемое время: 1 час
Зависимость урока: Нет
Тематические области: Физика, Решение проблем
Ожидаемые характеристики NGSS:
Поделиться:
Резюме
Студенты узнают о научных и математических концепциях, касающихся свойств электромагнитного света, которые позволяют создавать солнцезащитные очки для защиты глаз.Они сравнивают и противопоставляют тонированные и поляризованные линзы, а также узнают об интенсивности света и о том, как различные среды уменьшают интенсивность электромагнитного излучения с различной длиной волны. Благодаря презентации PowerPoint® студенты узнают о поляризации света, передаче, отражении, интенсивности, затухании и законе Малюса. Демонстрация с использованием двух пружинных пружин помогает проиллюстрировать волновые возмущения и поляризацию разного направления. В качестве мини-задания учащиеся манипулируют установленными на слайдах поляризационными фильтрами, чтобы изменить интенсивность света и посмотреть, как работает поляризация путем пропускания.Учащиеся используют уравнение закона Малюса, чтобы вычислить интенсивность проходящего света и узнать об угле Брюстера. Предоставляются два раздаточных материала для учащихся по математическим задачам. Студенты также обдумывают идеи о том, как можно проектировать и улучшать солнцезащитные очки, что подготавливает их к соответствующему практическому заданию по проектированию / сборке. Эта инженерная программа соответствует научным стандартам нового поколения (NGSS).
Инженерное соединение
Инженеры начинают задачи проектирования с изучения соответствующих научных и математических концепций, чтобы полностью понять проблему.Например, инженеры в настоящее время пытаются расширить спектр телекоммуникаций и увеличить пропускную способность, чтобы приспособиться к росту приложений потоковой передачи данных. Планируется добавить частоты в диапазоне 28–64 ГГц, которые еще не используются в потоковой передаче данных из-за некоторых ограничений в их волновых характеристиках. Миллиметровая волна, как называются волны с этой частотой, подвержена значительному затуханию (снижению мощности) при прохождении через стены и даже тела людей. Он также имеет очень небольшую зону покрытия соты, что увеличивает потребность в антеннах и сотовых станциях.Подобно тому, как инженеры изучают и тестируют, чтобы узнать больше о радио / микроволновом излучении для выполнения этой задачи, на этом уроке студенты узнают о свойствах света, чтобы помочь им разработать и усовершенствовать новые типы солнцезащитных очков в соответствующей деятельности.
Цели обучения
После этого урока учащиеся должны уметь:
Рассчитайте интенсивность света при использовании двух поляризационных пленок.
Сравните и противопоставьте тонированное и поляризованное стекло.
Оценить ослабление света в различных средах.
Образовательные стандарты
Каждый урок или задание TeachEngineering соотносится с одним или несколькими научными дисциплинами K-12, образовательные стандарты в области технологий, инженерии или математики (STEM).
Все 100000+ стандартов K-12 STEM, охватываемых TeachEngineering , собираются, обслуживаются и упаковываются сетью стандартов достижений (ASN) , проект D2L (www.achievementstandards.org).
В ASN стандарты иерархически структурированы: сначала по источникам; например , по штатам; внутри источника по типу; например , естественные науки или математика; внутри типа по подтипу, затем по классу, и т. д. .
NGSS: научные стандарты нового поколения — наука
Ожидаемые характеристики NGSS
HS-PS4-3.Оцените утверждения, доказательства и аргументы, лежащие в основе идеи о том, что электромагнитное излучение можно описать либо волновой моделью, либо моделью частиц, и что в некоторых ситуациях одна модель более полезна, чем другая. (9–12 классы)
Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
Нажмите, чтобы просмотреть другие учебные программы, соответствующие этим ожиданиям от результатов.
Этот урок посвящен следующим аспектам трехмерного обучения NGSS:
Наука и инженерная практика Основные дисциплинарные идеи Комплексные концепции
Оцените утверждения, доказательства и доводы, лежащие в основе принятых в настоящее время объяснений или решений, чтобы определить существо аргументов.
Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!
Научная теория — это обоснованное объяснение некоторого аспекта естественного мира, основанное на совокупности фактов, которые неоднократно подтверждались посредством наблюдений и экспериментов, и научное сообщество проверяет каждую теорию до того, как она будет принята. Если обнаруживаются новые доказательства, которые теория не принимает, теория обычно модифицируется в свете этих новых доказательств.
Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!
[От конечных точек диапазона 3–5 уровней] Волны могут добавлять или нейтрализовать друг друга по мере их пересечения, в зависимости от их относительной фазы (т. Е. Относительного положения пиков и впадин волн), но они возникают независимо друг от друга. . (Граница: Обсуждение на этом уровне обучения носит качественный характер; оно может быть основано на том факте, что два разных звука могут проходить через определенное место в разных направлениях, не смешиваясь.)
Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!
Электромагнитное излучение (например, радио, микроволны, свет) можно моделировать как волну изменяющихся электрических и магнитных полей или как частицы, называемые фотонами. Волновая модель полезна для объяснения многих особенностей электромагнитного излучения, а модель частиц объясняет другие особенности.
Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!
Модели (e.g., физические, математические, компьютерные модели) могут использоваться для моделирования систем и взаимодействий, включая энергию, материю и информационные потоки, внутри и между системами в различных масштабах.
Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!
Ожидаемые характеристики NGSS
HS-PS4-4.Оценить обоснованность и достоверность утверждений в опубликованных материалах о влиянии электромагнитного излучения различных частот на поглощение веществом. (9–12 классы)
Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
Нажмите, чтобы просмотреть другие учебные программы, соответствующие этим ожиданиям от результатов.
Этот урок посвящен следующим аспектам трехмерного обучения NGSS:
Наука и инженерная практика Основные дисциплинарные идеи Комплексные концепции
Оцените обоснованность и надежность нескольких утверждений, которые появляются в научных и технических текстах или сообщениях СМИ, проверяя данные, когда это возможно.
Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!
Когда свет или более длинноволновое электромагнитное излучение поглощается веществом, оно обычно превращается в тепловую энергию (тепло). Электромагнитное излучение с более короткой длиной волны (ультрафиолет, рентгеновские лучи, гамма-лучи) может ионизировать атомы и вызывать повреждение живых клеток.
Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!
Причинно-следственные связи могут быть предложены и предсказаны для сложных природных и созданных человеком систем путем изучения того, что известно о механизмах меньшего масштаба внутри системы.
Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!
Общие основные государственные стандарты — математика
(+) Использование обратных функций для решения тригонометрических уравнений, возникающих в контексте моделирования; оценивать решения с использованием технологий и интерпретировать их с точки зрения контекста.(Оценки 9 — 12) Подробнее
Посмотреть согласованную учебную программу
Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
Решайте уравнения и неравенства с одной переменной (Оценки 9 — 12) Подробнее
Посмотреть согласованную учебную программу
Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
Перегруппируйте формулы, чтобы выделить интересующее количество, используя те же рассуждения, что и при решении уравнений.(Оценки 9 — 12) Подробнее
Посмотреть согласованную учебную программу
Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
Решите линейные уравнения и неравенства с одной переменной, включая уравнения с коэффициентами, представленными буквами.(Оценки 9 — 12) Подробнее
Посмотреть согласованную учебную программу
Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии — Технология
ГОСТ
Мичиган — Математика
Перегруппируйте формулы, чтобы выделить интересующее количество, используя те же рассуждения, что и при решении уравнений.(Оценки 9 — 12) Подробнее
Посмотреть согласованную учебную программу
Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
Решите линейные уравнения и неравенства с одной переменной, включая уравнения с коэффициентами, представленными буквами.(Оценки 9 — 12) Подробнее
Посмотреть согласованную учебную программу
Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
Решайте уравнения и неравенства с одной переменной (Оценки 9 — 12) Подробнее
Посмотреть согласованную учебную программу
Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
(+) Использование обратных функций для решения тригонометрических уравнений, возникающих в контексте моделирования; оценивать решения с использованием технологий и интерпретировать их с точки зрения контекста.(Оценки 9 — 12) Подробнее
Посмотреть согласованную учебную программу
Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
Мичиган — Наука
Оцените утверждения, доказательства и аргументы, лежащие в основе идеи о том, что электромагнитное излучение можно описать либо волновой моделью, либо моделью частиц, и что в некоторых ситуациях одна модель более полезна, чем другая.(Оценки 9 — 12) Подробнее
Посмотреть согласованную учебную программу
Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
Оценить обоснованность и достоверность утверждений в опубликованных материалах о влиянии электромагнитного излучения различных частот на поглощение веществом.(Оценки 9 — 12) Подробнее
Посмотреть согласованную учебную программу
Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
Предложите выравнивание, не указанное выше
Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?
Рабочие листы и приложения
Посетите [www.teachengineering.org/lessons/view/mis-2231-light-properties-sunglasses-electromagnetic-waves-polarization], чтобы распечатать или загрузить.
Больше подобной программы
Световые станции
Группы студентов проходят через четыре станции, чтобы изучить поведение световой энергии: преломление, увеличение, призмы и поляризацию. Они видят, как луч света преломляется (искривляется) через различные прозрачные среды.Изучая принцип работы увеличительного стекла, учащиеся видят, как …
Изучение свойств света
Студенты изучают основные свойства света — концепции поглощения, пропускания, отражения и преломления света, а также поведение света во время интерференции.В лекционной информации кратко рассматривается электромагнитный спектр, а затем предоставляется более подробная информация о видимом свете …
Предварительные знания
Знакомство с электромагнитным спектром, особенно с его увеличивающимися частотами для радиоволн, микроволн, инфракрасного, видимого света, ультрафиолетового света, рентгеновских лучей и гамма-волн.
Знакомство с различиями между непрозрачными, прозрачными и полупрозрачными средами.
Понимание структуры электромагнитных волн, их создания и способов распространения.
Введение / Мотивация
(заранее:
Сделайте копии раздаточного материала для быстрой проверки, который студенты смогут использовать в середине презентации, а также «Как работают солнцезащитные очки?» Домашнее задание, по одному на каждого ученика.
Каждой группе из 2-4 студентов раздайте по одной паре поляризованных и неполяризованных солнцезащитных очков. Обозначьте поляризованные солнцезащитные очки «1», а неполяризованные — «2».
Имейте в наличии две длинные спиральные пружины (например, Slinkys) для демонстрации в классе [см. Слайд 6].
Для каждой группы приготовьте две съемные поляроидные пленки для мини-занятия [см. Слайд 8]. Это пленка с линейной поляризацией для работы с видимым светом. Если вы совместите два фильтра, свет пройдет сквозь них.Если повернуть один фильтр на 90 °, свет полностью заблокируется.
Попросите учащихся достать бумагу и карандаши для заметок.
Примечания по расходным материалам:
Хотя поляризованные солнцезащитные очки могут быть дорогими, бренд не важен для этого урока, и относительно недорогие [9 долларов США] можно найти на Amazon. Неполяризованные [только тонированные] солнцезащитные очки дешевле [<1 доллар США] и доступны в магазинах для вечеринок или на Amazon [15 долларов за 24].
Предлагаем приобрести поляризационные фильтры, которые устанавливаются в 35-миллиметровые слайд-рамки, например, товар № P2-9405, пакет из 50 слайд-поляризационных фильтров за 35 долларов от Arbor Scientific.
У 14-слайдеров Как работают солнцезащитные очки? Презентация [файл PowerPoint®], готовая для показа в классе. Разделите класс на группы по 2-4 человека, а затем обратитесь к классу.)
Перед вами у каждой группы по два солнцезащитных очка, которые выглядят примерно одинаково. В следующие пять минут внимательно изучите обе пары. Запишите сходства и различия между солнцезащитными очками, чтобы мы могли поговорить о них позже всем классом. Делайте больше, чем просто смотрите на них; наденьте их как часть экзамена.(Пока студенты изучают солнцезащитные очки, пройдите по классу, чтобы убедиться, что они делают заметки и участвуют в обсуждении.)
Давайте обсудим то, что вы заметили. Нарисуйте в своих заметках двухкружную диаграмму Венна. (На классной доске нарисуйте два больших перекрывающихся наполовину круга — базовая диаграмма Венна.)
Давайте сравним и сопоставим два солнцезащитных очка. Группа 1, расскажите нам об одном сходстве и одном различии, которые ваша команда заметила при изучении двух солнцезащитных очков. (Запишите все ответы на диаграмме Венна на классной доске, чтобы систематизировать три категории наблюдений: уникальные для солнцезащитных очков 1, уникальные для солнцезащитных очков 2 и общие для обоих солнцезащитных очков.Попросите учащихся записать то же самое в своих заметках. Продолжайте обходить все группы, чтобы собрать их наблюдения; ожидайте, что каждая группа внесет хотя бы одно сходство и одно отличие. Если группа повторяет идею, которая уже была на доске, попросите их поделиться оригинальной. Ожидайте сходства: оба имеют тонированные линзы, схожи по дизайну и деталям, и оба уменьшают интенсивность света, когда вы смотрите сквозь них. Ключевое отличие заключается в том, что поляризованные солнцезащитные очки позволяют видеть более четкое изображение.)
Как мы видим, обе пары солнцезащитных очков имеют тонированные линзы, одинаковую конструкцию и уменьшают количество проходящего света. Однако одна пара солнцезащитных очков позволяет нам видеть более четкое изображение. Это из-за поляризации света . На сегодняшнем уроке мы узнаем принципы поляризации света, интенсивности и того, что происходит, когда различное электромагнитное излучение проходит через разные среды, чтобы мы могли понять, как устроены солнцезащитные очки.
(Начните слайд-презентацию.Примечания к слайдам предоставляют информацию для учителя и предлагаемые вопросы, чтобы сделать презентацию интерактивной, с аналогичной / дополнительной информацией, представленной ниже. Слайды анимированы, поэтому щелчок мышью, пробелом или стрелкой вниз открывает следующий элемент.)
(слайды 1-2) Что делают солнцезащитные очки? Предложите учащимся в своих небольших группах провести мозговой штурм о том, что, по их мнению, необходимо для создания эффективных солнцезащитных очков. Спросите их: каковы основные цели хороших солнцезащитных очков? Затем попросите команды поделиться своими идеями с классом, пока вы записываете их на классной доске.Затем начните разбивать их на три категории: уменьшение бликов, уменьшение интенсивности света и блокирование ультрафиолетового излучения — ключевые характеристики солнцезащитных очков.
(слайд 3) Просмотрите цели урока.
(слайд 4) Просмотрите структуру электромагнитных волн. Ожидайте, что учащиеся будут знать эти концепции. Предоставляется диаграмма анимации в формате gif (такая же, как на рисунке 1). Задайте два вопроса на слайде и выслушайте ответы учащихся, прежде чем давать ответы.
Рисунок 1. Анимация электромагнитных волн.авторское право
Copyright © 2016 And1mu, Wikimedia Commons CC BY-SA 4.0 https://commons.wikimedia.org/wiki/File:EM-Wave.gif
(слайд 5) Свойства электромагнитных волн и поляризация света: Задайте учащимся два вопроса на слайде о свойствах электромагнитных волн и поляризации света. Выслушайте их ответы, прежде чем давать ответы. Например, ожидайте, что они будут знать, что свет распространяется 3,0 x 10 9 10 31 8 9 10 32 метра в секунду, движется по прямым линиям и имеет более одного возмущения.Учитывая, что свет (и все электромагнитные волны) имеет более одного возмущения, он также имеет более одной поляризации; дайте студентам пять минут, чтобы обсудить в своих группах значение поляризации. Затем попросите каждую команду поделиться своим определением с классом, прежде чем двигаться дальше.
(слайд 6) Поляризация света: Сообщите учащимся, что поляризация относится к направлению колебаний . Нарисуйте на классной доске несколько поперечных волн, чтобы лучше объяснить концепцию.Еще лучше, покажите студентам несколько демонстраций, например, с использованием двух длинных витых пружин для демонстрации разнонаправленных поляризаций. Например, попросите четырех учеников встать перед классом. Одна пара должна создать вертикальное возмущение с помощью одной пружины, а за ними другая пара создаст горизонтальное возмущение с помощью второй пружины. Попросите студентов объяснить, как этот «свет» поляризован. Затем спросите студентов о поляризации света и других электромагнитных волн. Затем пройдите по четырем способам поляризации света: пропускание, отражение, преломление и рассеяние.В этом уроке мы сосредоточимся на передаче и отражении.
(слайд 7) Метод «Фильтр» передачи. Поляризация: Поляризация света может изменяться, проходя через поляроиды. Что такое поляроиды? Прослушайте ответы учащихся, прежде чем щелкнуть мышью, чтобы увидеть определение и визуальную диаграмму (такая же, как на рис. 3) поляризации при передаче. Поляроиды — это специальные фильтры, которые химически разработаны, чтобы пропускать только определенную поляризацию света. Попросите учащихся объяснить концепцию поляризации передачи, прежде чем переходить к остальной части слайда.Используйте диаграмму, чтобы помочь ученикам немного лучше понять: свет на диаграмме имеет вертикальную поляризацию и поляризован посредством поляроида вертикального поляризационного поля.
(слайд 8) Мини-задание «Поляризация посредством передачи»: Дайте каждой группе два поляроидных фильтра и попросите учащихся выполнить мини-задание, как указано в трех вопросах на слайде. Попросите учащихся записать в своих заметках свои наблюдения и ответы. После того, как учащиеся ответят на каждый вопрос, просмотрите ответы всем классом.
(слайд 9) Метод отражения: Используйте этот слайд, чтобы объяснить, как свет становится поляризованным за счет отражения, например, когда свет падает на капот автомобиля или на поверхность воды в озере. Вспомогательная диаграмма (такая же, как на рисунке 5) предназначена для демонстрации поляризации за счет отражения и преломления и определения угла падения.
(слайд 10) Метод рефлексии: Попросите учащихся продолжать делать заметки по информации, представленной на этом слайде. В конце слайда попросите учащихся определить, в каком направлении поляризованы солнцезащитные очки.Попросите их выдвинуть гипотезу, основанную на методе отражения, а затем использовать установленные на слайдах поляроиды для проверки гипотезы, чтобы определить, в каком направлении поляризовано. Дайте студентам 5-7 минут на эксперименты, обсудите их наблюдения и выводы в классе. Ожидайте, что студенты посмотрят через солнцезащитные очки и поляроидную пленку и поймут, что пленка должна быть ориентирована горизонтально, потому что солнцезащитные очки имеют вертикальную поляризацию. Таким образом они узнают, что поляризованные солнцезащитные очки изменяют интенсивность света.
(слайд 11) Закон Малуса: Познакомьте студентов с законом и уравнением Малуса, которые связывают конечную интенсивность света на основе интенсивности падающего света, создаваемой смещением двух поляризационных фильтров на угол θ. Закон Малуса описывает, как изменяется интенсивность света, когда поляризованный свет проходит через второй поляроид.
(слайд 12) Quick Check: Раздайте раздаточный материал учащимся и дайте им четыре минуты на его заполнение. Распространяйте комнату, пока студенты работают.Затем просмотрите шесть вопросов в классе, попросив учащихся сначала поделиться своими ответами, а затем дать ответы.
(слайды 13-14) Ослабление света: Попросите учащихся подумать над ответами на предложенные пять вопросов, прежде чем давать ответы. Что касается последнего вопроса, дайте учащимся 3-4 минуты, чтобы обсудить варианты в своих группах, прежде чем поделиться с классом. При необходимости организуйте обсуждение, чтобы помочь учащимся ответить на вопросы. Запишите их ответы на классной доске.
Затем назначьте учащимся вопросы для домашних заданий, как описано в разделе «Оценка». Продолжение упражнения «Использование поляризации: создание более эффективных солнцезащитных очков», в котором учащиеся могут выступать в качестве инженеров-проектировщиков и создавать свои собственные оптимизированные солнцезащитные очки.
Предпосылки и концепции урока для учителей
Электромагнитное излучение — это волны, распространяющиеся через электромагнитные поля.По сути, электромагнитные волны представляют собой поперечно колеблющиеся электрические и магнитные поля, которые движутся со скоростью света: 3,0 x 10 9 1031 8 9 10 32 м / с. Электромагнитное излучение характеризуется непрерывным спектром в зависимости от частоты / длины волны (см. Рисунок 2).
Рисунок 2. Инфографика электромагнитного спектра. Авторское право
Copyright © 2013 Джонатан С Ури, Wikimedia Commons CC BY-SA 3.0 https://commons.wikimedia.org/wiki/File:BW_EM_spectrum.png
Мы называем волны самой длинной или самой низкой частоты радиоволнами .Они несут ответственность за передачу телекоммуникационных данных, таких как телевидение, радио и сотовые телефоны. В диапазоне радиоволн находятся чрезвычайно высокочастотные волны с длинами волн от 10 до 1 мм, которые называются миллиметровыми волнами, которые оцениваются для использования в сотовых службах передачи данных следующего поколения.
Далее в спектре идут микроволн , которые представляют собой радиоволны с более короткой длиной волны, примерно от 10 см до 1 мм. Микроволны могут проникать в материалы и передавать свою энергию под поверхность, что помогает нагревать пищу.Они также часто используются в радарах, спутниковой связи и беспроводных сетях.
Инфракрасные волны характеризуются большей частотой / меньшей длиной волны, чем радиоволны, и в основном используются в тепловидении.
Видимый свет — это наименьший диапазон длин волн / частот спектра, который люди могут обнаружить своими глазами. Видимый свет содержит цвета радуги.
Следующий диапазон длин волн с более высокими частотами / более короткими длинами волн — это ультрафиолетовое излучение .Ультрафиолетовые волны содержат много энергии, но ее недостаточно для проникновения в человеческие тела. Ультрафиолетовое излучение может повредить кожные ткани, вызывая солнечные ожоги, а иногда и рак кожи.
Рентгеновские лучи имеют более короткие длины волн или более высокие частоты, чем УФ-излучение, и несут достаточно энергии, чтобы проникать в человеческие тела. В основном они используются в медицинской визуализации.
Наконец, гамма-лучей имеют самую большую частоту / самую короткую длину волны из всех электромагнитных излучений, следовательно, наибольшую энергию.Гамма-лучи используются с телескопами для исследования космоса, для стерилизации продуктов и семян, для некоторых диагностических медицинских изображений, а иногда и для лучевой терапии рака.
Энергия электромагнитной волны напрямую зависит от ее частоты. Поскольку частота обратно пропорциональна длине волны, электромагнитная энергия ведет себя таким же образом. По мере увеличения частоты электромагнитного излучения увеличивается количество переносимой энергии.
Свет, как и все электромагнитные волны, распространяется через электромагнитные поля.Поляризация света относится к выравниванию возмущений поля. Свет неполяризован, когда он вибрирует более чем в одном направлении. Свет, излучаемый лампочками, солнцем или пламенем свечи, неполяризован.
Преобразовать неполяризованный свет в поляризованный можно несколькими способами: пропусканием, отражением, преломлением и рассеянием.
Поляризация через пропускание — это когда свет проходит через специальный фильтр, который блокирует определенное направление электромагнитной вибрации.Этот фильтр обычно называют поляроидом.
Поляризация через отражение происходит, когда свет падает на неметаллическую поверхность. Когда свет падает на плоскость поверхности, вибрации усиливаются в той же плоскости, заставляя свет поляризоваться в этом направлении.
Самый распространенный способ поляризации света — использовать поляроидный фильтр. Фильтры Polaroid химически спроектированы так, чтобы пропускать только определенную плоскость поляризации (помните, что это сделано для упрощения), как показано на рисунке 3.
Рисунок 3. Поляризация посредством передачи. Авторское право
Авторское право © 2006 Боб Меллиш, Wikimedia Commons CC BY-SA 3.0 https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wire-grid-polarizer.svg
Когда неполяризованный свет попадает в поляроидный фильтр, его интенсивность вдвое меньше, чем была изначально. Юстировка поляроидного фильтра называется его осью юстировки. Поляризованный свет можно снова поляризовать одним из упомянутых ранее методов. Когда свет снова становится поляризованным, его интенсивность уменьшается, как описано в законе Малуса:
, где I — интенсивность света после второй поляризации, I ₀ — интенсивность света после первого поляризатора, а θ (тета) представляет угол между двумя поляризаторами.
Когда два поляроида перпендикулярны друг другу, интенсивность равна 0 Вт / м ²; см. рисунок 4 в качестве примера. В этом случае угол между направлениями первого и второго поляроидов составляет 90˚. Когда это подставляется в закон Малуса, cos90˚ = 0, что делает общую конечную интенсивность света 0 Вт / м ².
Рис. 4. Явление поляризации, описанное законом Малуса. Авторское право
Copyright © 2010 Wjh41, Wikimedia Commons (общественное достояние) https: // commons.wikimedia.org/wiki/File:Polarisation.svg
Неполяризованный свет также может поляризоваться из-за отражения от неметаллических поверхностей, таких как дорога или вода. Степень поляризации зависит от материала и угла, под которым падающий свет падает на его поверхность. Если свет падает под углом поляризации, также известным как угол Брюстера, то свет идеально поляризован. Угол Брюстера зависит от показателей преломления двух материалов. Рассчитывается по:
, где n ₂ — показатель преломления среды, на которую падает свет, а n ₁ — показатель преломления среды, по которой первоначально распространяется свет.Обычно свет поляризуется в направлении, параллельном поверхности. Например, если свет отражается от дорожного асфальта, он становится горизонтально поляризованным, что приводит к появлению бликов при взгляде на объекты через их отражения, как показано на рисунке 5. Блокируя плоскость поляризованного света, блики уменьшаются; вот почему ось поляризации большинства солнцезащитных очков вертикальна.
Рис. 5. Поляризация через отражение и преломление. Copyright
Copyright © 2014 Sobarwiki, Wikimedia Commons (общественное достояние) https: // commons.wikimedia.org/wiki/File:Brewster%27s_angle_polarization.png
Затухание — это уменьшение интенсивности любой электромагнитной волны. Электромагнитное излучение ослабляется при прохождении через различные среды. Как среда, так и частота влияют на степень ослабления излучения. Солнцезащитные очки ослабляют солнечный свет, свинец ослабляет рентгеновские лучи, а человеческие тела ослабляют миллиметровые волны. Затухание электромагнитных волн происходит из-за поглощения и рассеяния фотонов. Некоторые длины электромагнитных волн поглощают больше, чем другие, через разные среды.Частоты ультрафиолетового света, например, очень слабо затухают через пластик. Однако те же самые частоты почти полностью ослабляются или блокируются с помощью таких химикатов, как диоксид титана или оксид цинка.
Вместо видимого света и ультрафиолетового излучения в настоящее время изучаются радиоволны при создании сети передачи данных 5G. Планируется, что эта сеть будет использовать радиоволны 60 ГГц для увеличения пропускной способности беспроводной связи для обмена данными. Однако эта частота легко ослабляется атмосферой, зданиями и людьми.Чтобы решить эту проблему, инженеры предлагают использовать разнонаправленные антенны для направления лучей вокруг засоров. Поскольку электромагнитные волны распространяются по прямым линиям, потребуется гораздо больше антенн, чтобы перенаправить луч в сетях 5G.
Сопутствующие мероприятия
Использование поляризации: создание более эффективных солнцезащитных очков — Работая так, как будто они инженеры-конструкторы, студенты используют датчик света для измерения характеристик недорогих неполяризованных солнцезащитных очков — интенсивности света и ослабления UVA / UBV.Затем команды используют свои собственные комбинации предоставленных материалов для разработки и создания своих собственных прототипов солнцезащитных очков, которые улучшают исходную пару, уменьшая больше света и блокируя UBA / UVB-излучение. После тестирования и уточнения команды создают рекламные объявления для продажи своих продуктов, используя данные и графики для подтверждения своих заявлений.
Словарь / Определения
затухание: уменьшение амплитуды сигнала, электрического тока или других колебаний.
электромагнитное излучение: волны электромагнитного поля, распространяющиеся в пространстве и несущие электромагнитную лучистую энергию.
Интенсивность света: по сути, яркость света. Интенсивность напрямую связана с энергией света. Скорость, с которой свет попадает на поверхность.
непрозрачный: материал, препятствующий прохождению лучистой энергии. Не прозрачный и не полупрозрачный.Не пропускать свет.
поляризация: выравнивание колебаний в поперечной волне — волне, в которой возмущение перпендикулярно направлению движения.
поляроид: оптический фильтр, который пропускает световые волны определенной поляризации и блокирует другие поляризации. Поляроиды могут преобразовывать лучи света смешанной поляризации в четко определенные поляризации.
полупрозрачный: материал, который пропускает и рассеивает свет, поэтому объекты на другой стороне носителя не видны четко.
прозрачный: характеристика материала, который пропускает свет, чтобы полностью проходить сквозь него, поэтому объекты на другой стороне среды могут быть четко видны.
Оценка
Оценка перед уроком
Bell Work: Анализ солнцезащитных очков: Направьте студенческие команды каждой группе на тщательный осмотр двух пар солнцезащитных очков, одной поляризованной и одной неполяризованной.В группах учащиеся сравнивают и сопоставляют их, а затем делятся своими наблюдениями в ходе обсуждения в классе, в ходе которого их идеи объединяются в двухчастную диаграмму Венна, чтобы прийти к выводу, что ключевое отличие состоит в том, что поляризованные солнцезащитные очки позволяют вам видеть более резкое изображение.
Оценка после введения
Мини-задание: Как работают солнцезащитные очки? В презентации группы используют два поляроидных фильтра и наблюдают за тем, что происходит с интенсивностью света, когда свет проходит только через один, а затем через комбинацию двух фильтров.Им задают три вопроса на слайде 8. Просмотрите ответы учащихся всем классом, чтобы оценить их понимание материала о поляризации путем передачи.
Итоги урока Оценка
Быстрая проверка: На полпути как работают солнцезащитные очки? Презентация (на слайде 12), попросите учащихся ответить на шесть вопросов из раздаточного материала для быстрой проверки. Студенты могут ссылаться на свои заметки на слайдах. Просмотрите их ответы, чтобы оценить их знания закона Малуса для расчета интенсивности передачи, тонированной и тонированной.поляризационные фильтры и как свет становится поляризованным.
Домашнее задание
Домашнее задание Набор задач: Предложите учащимся ответить на семь вопросов в «Как работают солнцезащитные очки?» Домашнее задание. Студенты индивидуально демонстрируют свои знания, вычисляя интенсивность света при его прохождении через несколько поляроидов, сравнивая и противопоставляя тонированные и поляризационные фильтры, а также оценивая затухание волн через различные материалы. Последний вопрос представляет собой гипотетическую проблему дизайна (проект дизайна солнцезащитных очков), которая связывает урок с связанной с ним деятельностью.Разрешите учащимся изучить свои ответы, ссылаясь на исходные материалы.
Мероприятия по продлению урока
В качестве дополнения предложите учащимся изучить ингредиенты солнцезащитного крема, чтобы определить, как ультрафиолетовые частоты ослабляются через каждый ингредиент. Назначьте их на исследование, какой активный ингредиент защищает кожу.
использованная литература
«Электромагнитный и видимый спектры.Световые волны и цвет — Урок 2 — Цвет и зрение, Класс физики . По состоянию на 19 июля 2017 г. http://www.physicsclassroom.com/class/light/Lesson-2/The-Electromagnetic-and-Visible-Spectra
«Поляризация». Световые волны и цвет — Урок 1 — Откуда мы знаем, что свет — это волна? Кабинет физики . По состоянию на 19 июля 2017 г. http://www.physicsclassroom.com/class/light/Lesson-1/Polarization
Раппапорт, Теодор С. (2013) БЕСПРОВОДНАЯ СИСТЕМА NYU.Библиотека публикаций, Школа инженерии Тандон, Нью-Йоркский университет. http://wireless.engineering.nyu.edu/
Раппапорт, Теодор С. «Мобильная связь миллиметрового диапазона для сотовой связи 5G: это будет работать!» (Слайд-презентация PowerPoint®) NYU Wireless и IEEE. http://pimrc2014.ieee-pimrc.org/IEEE%20PIMRC%20Keynote%20Sept%205%202014%20Final%20Ted.pdf
Раппапорт, Теодор С., Шу Сун и Римма Майзус. «Мобильная связь миллиметрового диапазона для сотовой связи 5G: это будет работать!» IEEE Access , Vol.1, No. 1, pp. 335–349, 10 мая 2013 г. (включая пятиминутное видео на YouTube) http://ieeexplore.ieee.org/document/6515173/
авторское право
© 2018 Регенты Университета Колорадо; оригинал © 2017 Государственный университет Мичигана
Авторы
Адам Альстер; Куан Тран; Дрю Ким
Программа поддержки
Интеллектуальные датчики и сенсорные системы RET, Инженерный колледж, Университет штата Мичиган
Благодарности
Этот учебный план был разработан на основе исследовательского опыта «Умные датчики и сенсорные системы» для учителей в рамках гранта RET Национального научного фонда.