Способ обнаружения магнитного трения

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при исследовании физической природы так называемого магнитного трения. Способ обнаружения магнитного трения основан на силовом взаимодействии магнитных полей двух соосно размещенных постоянных магнитов, один из которых приводят во вращательное движение относительно этой оси. Вращающийся магнит выполнен в форме тороида, закрепленного с корпусом вращающегося с помощью двигателя диэлектрического прозрачного сосуда с магнитными полюсами на его плоских гранях. Другой прямой магнит бесконтактно помещают внутрь тороидального магнита так, что магнитные полюсы обоих магнитов оказываются одноименными с каждой стороны тороидального магнита. Диэлектрический сосуд вакуумируют и наблюдают начинающееся вращение ранее неподвижного прямого постоянного магнита в направлении вращения тороидального магнита. Технический результат состоит в обеспечении возможности наблюдения взаимодействия магнитных полей, создаваемых несколькими источниками магнитных полей. 1 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при исследовании физической природы так называемого магнитного трения [1] и его связи с магнитной восприимчивостью ферромагнетика, помещенного в изменяющееся внешнее магнитное поле. Известное устройство для исследования магнитного трения [2, 3] содержит намагниченные вращающийся ротор и неподвижный статор, выполненные из исследуемого ферромагнитного вещества, катушку подмагничивания, высокочастотный трансформатор, регулируемый источник постоянного тока, электромагнитный датчик угловой скорости вращения ротора с противовесом, измеритель частоты, блок управления и обработки информации, широкополосный малошумящий усилитель и спектроанализатор, синхронный двигатель, регулируемый по частоте источник переменного тока, прибор измерения потребляемой синхронным двигателем мощности. Вращающийся ротор выполнен в виде симметричной конструкции с двумя одинаковыми цилиндрическими полюсами, зазор которых относительно цилиндрического статора не менее чем на два порядка меньше радиуса цилиндрических полюсов ротора.

Наблюдения в 1919 г. Г. Баркгаузена [4] показали, что при плавном изменении напряженности магнитного поля намагниченность ферромагнетика изменяется скачкообразно из-за действия различной природы трения доменов. Эффект Баркгаузена - это одно из непосредственных доказательств доменной структуры ферромагнетиков, он позволяет определить объем отдельного домена. Для большинства ферромагнетиков этот объем равен 10 ~6…10-9 см3, что указывает на то, что один домен состоит из огромного числа атомов и молекул с одинаково ориентированными магнитными моментами, то есть домен имеет массу, во много порядков раз большую массы отдельной молекулы или атома вещества. Такие домены можно представить в виде прямых микромагнитов, они расположены в теле ферромагнетика хаотически, а при наличии внешнего магнитного поля упорядочивают свое положение по внешнему полю. Часть магнитных силовых линий замыкается внутри ферромагнетика, а другая часть образует внешнее поле совместно с полями других доменов. Количественно соотношение этих частей определяется приложенным к ферромагнетику внешним магнитным полем, его напряженностью, а также магнитной восприимчивостью ферромагнетика [4, 6].

Природа возникновения магнитного трения объясняется бесконтактным силовым взаимодействием магнитных объектов, например двух прямых магнитов, расположенных относительно одной оси симметрии, один из которых вращается вдоль этой оси. При этом, если оба прямых магнита ориентированы друг к другу разноименными магнитными полюсами, то они стремятся притягиваться друг к другу, и вращение одного из них приведет к передаче вращательного момента другому магниту, и последний придет во вращательное движение. На этом принципе работают, например, счетчики расхода воды и газа.

Однако в случае, если такие прямые магниты ориентированы друг к другу одноименными магнитными полюсами, что вызывает отталкивание их друг от друга, то не ясно, будет ли вращение одного из них относительно неподвижного другого вызывать в последнем вращательный момент. Ответ на этот вопрос может дать заявляемое устройство по заявляемому способу, не имеющее аналогов в технической литературе.

Целью изобретения является проверка возникновения магнитного трения между соосно расположенными постоянными магнитами, ориентированными друг к другу одноименными магнитными полюсами, что способно передавать вращательный момент от одного вращающегося магнита относительно другого неподвижного.

Указанная цель реализуется в заявляемом способе обнаружения магнитного трения, основанном на силовом взаимодействии магнитных полей двух соосно размещенных постоянных магнитов, один из которых приводят во вращательное движение относительно этой оси, отличающийся тем, что вращающийся магнит выполняют в форме тороида, закрепленного с корпусом вращающегося с помощью двигателя диэлектрического прозрачного сосуда с магнитными полюсами на его плоских гранях, а другой прямой магнит бесконтактно помещают внутрь тороидального магнита так, что магнитные полюсы обоих магнитов оказываются одноименными с каждой стороны тороидального магнита, диэлектрический сосуд вакуумируют и наблюдают начинающееся вращение ранее неподвижного прямого постоянного магнита в направлении вращения тороидального магнита.

Достижение цели изобретения объясняется потокосцеплением магнитных полей прямого и тороидального магнитов, в результате которого вращающееся магнитное поле тороидального магнита за счет магнитного трения увлекает за собой магнитное поле прямого магнита, находящегося в устойчивом состоянии относительно тороидального магнита, а наличие вакуума в диэлектрическом сосуде исключает передачу вращательного момента через воздушную среду, увлекаемую вращающимся тороидальным магнитом.

Заявляемый способ поясняется реализующим его устройством, представленным на рисунке и состоящем из следующих элементов и узлов:

1 - диэлектрического вакуумированного сосуда, например, стеклянного,

2 - тороидального магнита, закрепленного внутри тела сосуда 1 перемычками,

3 - двигателя, вращающего сосуд 1 вдоль оси симметрии тороидального магнита 2,

4 - прямого постоянного магнита, соосно устанавливающегося в бесконтактном и устойчивом состоянии равновесия относительно тороидального магнита 2,

5 - источника питания электродвигателя 3.

Рассмотрим работу устройства для обнаружения магнитного трения.

Прежде всего, следует отметить, что указанное на рисунке взаимное расположение тороидального 2 и прямого 4 магнитов является устойчивым. Всякое вынужденное отклонение прямого магнита 4 относительно тороидального 2, и наоборот, приводит к восстановлению указанного равновесного состояния, но с учетом действия гравитационной силы, приложенной к бесконтактно размещенному прямому магниту 4. В частности, при вертикальном расположении рассматриваемого устройства, как показано на рисунке, прямой магнит 4 будет слегка смещен вниз за счет приложения гравитационной силы (веса этого магнита) по сравнению с тем его положением, которое магнит принял бы в состоянии невесомости (например, на борту космического аппарата).

Для полного исключения передачи вращательного момента от вращения вместе с сосудом 1 тороидального магнита через воздушную среду, из сосуда во время проведения эксперимента выкачивают воздух, создают в сосуде вакуум. Поэтому в случае обнаружения вращения прямого магнита 4 в направлении вращения тороидального магнита 2 можно утверждать о передаче вращательного момента за счет силового взаимодействия магнитных полей, создаваемых каждым из магнитов 2 и 4, то есть о наличии магнитного трения, точнее - момента трения. Коэффициент магнитного трения при этом должен зависеть от геометрии магнитов 2 и 4 и их индукции В. Возможно, коэффициент магнитного трения при прочих равных условиях должен быть пропорционален произведению индукций этих магнитов. Вычисление этого коэффициента в виде соответствующей математической формулы выходит за пределы данной заявки и может быть осуществлено опытными проверками при использовании различных магнитов 2 и 4 по их геометрии и величинам индукции.

При наличии магнитного трения возможна передача вращательного момента от одного прямого вращающегося магнита другому прямому магниту, параллельно установленному относительно вращающегося магнита и при отсутствии вакуума, то есть в воздушной среде. Это позволяет осуществить бесконтактное вращение, аналогичное вращению двух шестеренок.

Изобретение позволяет развить теорию взаимодействия магнитных полей, создаваемых несколькими источниками магнитных полей, в частности, обосновать «парадокс Фарадея», полагая, что противодействующие силы силам Лоренца опираются не на магнитные полюсы магнита, жестко связанного с вращающимся проводящим диском с радиальными токами в нем, а на само магнитное поле, как на материальный объект. Это позволяет считать такую систему замкнутой, вращение которой происходит под действием внутреннего момента импульса.

Литература

1. Кувыкин В.И., Влияние магнитного трения на динамику твердого тела в неконтактном подвесе, Автореферат диссертации по механике 01.02.2006, ВАК РФ;

2. Меньших О.Ф., Устройство для исследования магнитного трения, Albest/ru, Физика и энергетика, научная работа, опубл. 26.12.2013;

3. Меньших О.Ф., Устройство для исследования магнитного трения, Патент РФ №2539290, опубл. в бюл. №2 от 20.01.2015;

4. Рудяк В.М., Эффект Баркгаузена, УФН, 1970, т. 101, с. 429;

5. Меньших О.Ф., Магнитопараметрический генератор, Патент РФ №2359397, опубл. в бюл. №17 от 20.06.2009;

6. Меньших О.Ф., Устройство для измерения спектра сигнала индукции в магнитно связанной системе, Патент РФ №2467464, опубл. в бюл. №32 от 20.11.2012.

Способ обнаружения магнитного трения, основанный на силовом взаимодействии магнитных полей двух соосно размещенных постоянных магнитов, один из которых приводят во вращательное движение относительно этой оси, отличающийся тем, что вращающийся магнит выполняют в форме тороида, закрепленного с корпусом вращающегося с помощью двигателя диэлектрического прозрачного сосуда с магнитными полюсами на его плоских гранях, а другой прямой магнит бесконтактно помещают внутрь тороидального магнита так, что магнитные полюсы обоих магнитов оказываются одноименными с каждой стороны тороидального магнита, диэлектрический сосуд вакуумируют и наблюдают начинающееся вращение ранее неподвижного прямого постоянного магнита в направлении вращения тороидального магнита.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электроники, радиотехники и к системам мобильной связи. Технический результат – расширение функциональных возможностей в части исследования алгоритмов беспроводных информационных систем.

Изобретение относится к наглядным пособиям для изучения структуры электронных зон твердого тела. Из исследуемого металла изготавливают электроды, различающиеся объемом, превосходящим 1 мм3, приводят каждый электрод в контакт с ионной жидкостью, задают потенциал электрода, регистрируют производную поверхностного натяжения электрода по поверхностной плотности заряда электрода как функцию потенциала электрода, определяют область потенциала, соответствующую положительному заряду электрода, и в этой области у полученной функции находят последовательность ступеней, которую рассматривают как образ последовательности дискретных состояний зоны проводимости металла, на одном и том же интервале потенциала электрода сравнивают числа ступеней, найденные на электродах различного объема, совпадение найденных чисел ступеней интерпретируют как признак независимости интервалов между дискретными состояниями зоны проводимости металла от объема, занимаемого этим металлом.

Изобретение относится к наглядным пособиям для изучения структуры электронных зон твердого тела. Из исследуемого металла изготавливают электроды, различающиеся объемом, превосходящим 1 мм3, приводят каждый электрод в контакт с ионной жидкостью, задают потенциал электрода, регистрируют производную поверхностного натяжения электрода по поверхностной плотности заряда электрода как функцию потенциала электрода, определяют область потенциала, соответствующую положительному заряду электрода, и в этой области у полученной функции находят последовательность ступеней, которую рассматривают как образ последовательности дискретных состояний зоны проводимости металла, на одном и том же интервале потенциала электрода сравнивают числа ступеней, найденные на электродах различного объема, совпадение найденных чисел ступеней интерпретируют как признак независимости интервалов между дискретными состояниями зоны проводимости металла от объема, занимаемого этим металлом.

Устройство относится к моделированию системы электроснабжения переменного тока электрических железных дорог, а именно к модели электровоза переменного тока. Технический результат - повышение точности воспроизведения кривой тока электровоза в модели системы тягового электроснабжения.

Изобретение относится к учебным приборам и может быть использовано в лабораторном практикуме по курсу физики. Установка содержит измеритель разности фаз, планшет, на котором установлена неподвижная катушка индуктивности, подключенная к генератору переменного тока, и подвижная катушка индуктивности, подключенная к измерителю ЭДС.

Изобретение относится к учебным приборам и может быть использовано в лабораторном практикуме по курсу физики. Установка содержит измеритель разности фаз, планшет, на котором установлена неподвижная катушка индуктивности, подключенная к генератору переменного тока, и подвижная катушка индуктивности, подключенная к измерителю ЭДС.

Изобретение относится к учебным приборам и может быть использовано в лабораторном практикуме по курсу физики. Установка содержит: первый зонд; потенциометр, соединенный двумя концевыми контактами с источником постоянного тока; прямоугольный планшет; съемный проводник круглого сечения; два прямоугольных электрода; вольтметр с большим входным сопротивлением, первый ввод которого соединен с верхним концом первого зонда, а второй ввод - с минусовой клеммой источника постоянного тока; неподвижную линейку, закрепленную на левой стороне прямоугольного планшета и которая выполняет роль оси ординат системы координат прямоугольного планшета; направляющий шток, установленный на правой стороне прямоугольного планшета, параллельно неподвижной линейке; движок, установленный подвижно на направляющем штоке; подвижная линейка, выполняющая роль оси абсцисс системы координат прямоугольного планшета, один конец которой жестко закреплен на движке, а второй конец ее лежит на неподвижной линейке; ползунок, перемещающийся по подвижной линейке, снабженный риской для отсчета положения первого зонда на подвижной линейке и вертикальным отверстием для нижнего конца первого зонда; первое съемное лекало из диэлектрика, насаженное на съемный проводник круглого сечения, на котором изображены внутреннее и наружное кольца с разметкой и отверстиями.

Изобретение относится к учебным приборам и может быть использовано в лабораторном практикуме по курсу физики. Установка содержит: первый зонд; потенциометр, соединенный двумя концевыми контактами с источником постоянного тока; прямоугольный планшет; съемный проводник круглого сечения; два прямоугольных электрода; вольтметр с большим входным сопротивлением, первый ввод которого соединен с верхним концом первого зонда, а второй ввод - с минусовой клеммой источника постоянного тока; неподвижную линейку, закрепленную на левой стороне прямоугольного планшета и которая выполняет роль оси ординат системы координат прямоугольного планшета; направляющий шток, установленный на правой стороне прямоугольного планшета, параллельно неподвижной линейке; движок, установленный подвижно на направляющем штоке; подвижная линейка, выполняющая роль оси абсцисс системы координат прямоугольного планшета, один конец которой жестко закреплен на движке, а второй конец ее лежит на неподвижной линейке; ползунок, перемещающийся по подвижной линейке, снабженный риской для отсчета положения первого зонда на подвижной линейке и вертикальным отверстием для нижнего конца первого зонда; первое съемное лекало из диэлектрика, насаженное на съемный проводник круглого сечения, на котором изображены внутреннее и наружное кольца с разметкой и отверстиями.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при исследовании закономерности возникновения вихревого электрического поля относительно траектории движения постоянного магнита, а также в измерительной технике и приборостроении в качестве датчика.

Предлагаемое изобретение относится к области обучающих устройств и может быть использовано для получения практических навыков работы с пассивными и активными аналоговыми, цифровыми, цифроаналоговыми и аналого-цифровыми электронными компонентами.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при исследовании физической природы так называемого магнитного трения. Способ обнаружения магнитного трения основан на силовом взаимодействии магнитных полей двух соосно размещенных постоянных магнитов, один из которых приводят во вращательное движение относительно этой оси. Вращающийся магнит выполнен в форме тороида, закрепленного с корпусом вращающегося с помощью двигателя диэлектрического прозрачного сосуда с магнитными полюсами на его плоских гранях. Другой прямой магнит бесконтактно помещают внутрь тороидального магнита так, что магнитные полюсы обоих магнитов оказываются одноименными с каждой стороны тороидального магнита. Диэлектрический сосуд вакуумируют и наблюдают начинающееся вращение ранее неподвижного прямого постоянного магнита в направлении вращения тороидального магнита. Технический результат состоит в обеспечении возможности наблюдения взаимодействия магнитных полей, создаваемых несколькими источниками магнитных полей. 1 ил.

Наверх