Тесла вращающееся магнитное поле: HydroMuseum – Вращающееся магнитное поле | Дропшиппинг

Содержание

HydroMuseum – Вращающееся магнитное поле

Вращающееся магнитное поле — поле, вектор магнитной индукции которого, не изменяясь по модулю, вращается с постоянной угловой скоростью.

Вращающееся магнитное поле создаётся двумя или более пульсирующими магнитными полями одинаковой частоты, но сдвинутыми друг относительно друга по фазе и в пространстве. Это явление было открыто независимо в 1882 году сербским инженером Н. Тесла и, немного позже, итальянским физиком Г. Феррарисом. Нашло применение в синхронных и асинхронных машинах.

Электрические машины переменного тока подразделяются на два основных вида: асинхронные и синхронные. Принцип действия этих машин основан на использовании вращающегося магнитного поля.

Двухполюсное магнитное поле. В двухполюсной машине переменного тока вращающееся поле создается при питании трехфазным током трех катушек (фаз) I, II, III, оси которых сдвинуты одна относительно другой в пространстве на 120° (рис. 1,а). Эти катушки расположены на неподвижной части машины — статоре; их соединяют «звездой» или «треугольником» и подключают к сети трехфазного переменного тока.

Рассмотрим более подробно, как образуется вращающееся магнитное поле в двухполюсной машине. Для этого изобразим картины магнитных полей (рис. 2), которые создаются в различные моменты времени всеми тремя катушками I, II и III при прохождении по ним переменных токов i₁, i₂ и i₃. При этом условимся считать ток в любой катушке положительным, когда он направлен от начала к ее концу, и отрицательным, когда он направлен от конца к началу. Начала катушек обозначены на рис. 2 буквами А, В, С, а их концы — X, Y и Z; направления токов в сторонах катушки показаны точками и крестиками. Как видно из графика изменения токов в катушках (рис. 1,б), в момент времени, соответствующий ?t = 0, i₁ = 0, i₂ отрицателен, i₃ положителен. Следовательно, по катушке I ток проходить не будет, в катушке II он будет направлен от конца Y к началу В, а в катушке III — от начала С к концу Z. Картина магнитного поля, образованного токами i

2 и i₃ (рис.

2, а), построена по правилу буравчика.

Если поместить внутри статора 1 с катушками постоянный магнит 2, то под действием магнитного поля, созданного катушками, он будет занимать горизонтальное положение. Направление результирующего поля внутри статора условно показано стрелкой.
Через периода (t = 60°) ток i₁ будет иметь некоторое положительное значение, ток i₂ будет еще отрицательным, а ток i₃ станет равным нулю. Следовательно, в катушке I ток будет направлен от начала А к концу X, в катушке II — от конца У к началу В, а в катушке III тока нет. Направление результирующего магнитного поля, созданного катушками, при этом изменится, и магнит 2
повернется на угол 60° (рис. 2, б). Еще через 1/6 периода (t=120°) ток i

1 будет все еще иметь положительное направление (см. рис. 1,б), ток i₂ станет равным нулю, а ток i₃ — отрицательным. При этом в катушке I ток будет направлен от начала А к концу X, в катушке II тока не будет, а в катушке III он будет направлен от конца Z к началу С.

Созданное катушками магнитное поле снова изменит свое направление и магнит 2 опять повернется на угол 60° (рис. 2,б).

Продолжая рассматривать процесс прохождения токов i₁, i₂, i₃ по катушкам обмотки статора машины и определяя направление

Рис. 1. Схема пространственного расположения катушек на статоре двухполюсного асинхронного двигателя (а) и график изменения в них тока (б)

Рис. 2. Упрощенные картины магнитных полей, создаваемых токами i₁, i₂ и i

3 в фазах обмотки статора двухполюсного двигателя в различные моменты времени

Рис. 3. Схема включения катушек обмотки статора четырехполюсного двигателя (а) и картина возникающего магнитного поля (б)

созданного им магнитного поля (рис. 2, г), д), е), можно легко доказать, что в течение одного периода изменения тока магнитный поток машины, а следовательно, и находящийся в ее поле магнит повернутся на один оборот. Таким образом, при питании трехфазным током трех катушек, сдвинутых одна относительно другой на угол 120°, возникает магнитное поле, вращающееся в пространстве с постоянной частотой вращения n₁=60f₁ (здесь f₁ — частота изменения питающего напряжения), которую называют синхронной. Амплитуда результирующего потока, создаваемого всеми тремя катушками, в 1,5 раза больше максимального значения потока одной катушки. Полученное вращающееся поле имеет два полюса.

Магнитная индукция результирующего поля распределяется вдоль окружности статора и ротора по закону, близкому к синусоидальному. Это обеспечивается путем соответствующего выполнения обмотки статора: укладки проводников каждой фазы в нескольких рядом расположенных пазах, укорачивания шага обмотки и скоса пазов.

Многополюсное магнитное поле. При размещении на статоре шести катушек А-Х; B-Y; C-Z; А’-Х’; В’-Y’ и C’-Z’, оси которых сдвинуты на угол 60°, и включении их, например, по схеме рис. 3, а возникает четырехполюcное вращающееся поле. Рис. 3, б иллюстрирует картину создаваемого катушками магнитного поля в момент времени t = 0 (см. рис. 1,б). Четырехполюсный постоянный магнит в рассматриваемый момент времени устанавливается, как показано на рис. 3,б. Частота вращения четырехполюсного магнитного поля будет в 2 раза меньше, чем двухполюсного, так как за один период изменения тока оно поворачивается на угол, равный 180°. В общем случае, когда каждая фаза асинхронного двигателя состоит из р катушек, оси которых сдвинуты друг от друга по окружности статора на угол (360/р)°, а оси катушек разных фаз расположены под углами (120/р)°, возникает 2р-полюсное поле, частота вращения которого

n₁=60f₁/p

При f = 50 Гц синхронная частота вращения n₁ для трехфазных машин с различным числом полюсов 2р будет равна:

2p	n₁ об/мин	2p	n₁ об/мин
2	3000	8	750
4	1500	10	600
6	1000	12	500

Вращающееся магнитное поле можно получить также с помощью двух обмоток, сдвинутых по окружности на 90°, если пропускать по ним токи, сдвинутые по фазе на четверть периода, т. е. на 90° (двухфазный ток). Такое вращающееся магнитное поле используют в двухфазных электродвигателях.

3.5. ОТКРЫТИЕ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ И СОЗДАНИЕ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ. История электротехники

3.5. ОТКРЫТИЕ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ И СОЗДАНИЕ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Начало современного этапа в развитии электротехники относится к 90-м годам XIX столетия, когда решение комплексной энергетической проблемы вызвало к жизни электропередачу и электропривод. Электрификация началась тогда, когда оказалось возможным строить крупные электрические станции в местах, богатых первичными ресурсами, объединять их работу на общую сеть и снабжать электроэнергией любые центры и объекты электропотребления.

Техническая сторона электрификации заключалась в разработке многофазных систем, из которых практика сделала выбор в пользу системы трехфазной. Наиболее важными и во всяком случае новыми элементами трехфазной системы были электродвигатели, действие которых основано на использовании явления вращающегося магнитного поля.

Ранее упоминался опыт Д.Ф. Араго, в котором диск и вращающийся магнит отражали только возможность осуществления асинхронного электродвигателя с вращающимся магнитным полем. Однако это поле создавалось не неподвижным устройством, каким в современных машинах является статор, а вращающимся магнитом.

^{Рис. 3.9. Прибор Бейли}

Долгое время явление, открытое Д.Ф. Араго, не находило практического применения. Только в 1879 г. английский ученый Уолтер Бейли сконструировал прибор (рис. 3.9), в котором пространственное перемещение магнитного поля осуществлялось с помощью неподвижного устройства —: путем поочередного намагничивания четырех расположенных по периферии круга электромагнитов. Намагничивание производилось импульсами постоянного тока, посылаемыми в обмотки электромагнитов специально приспособленным для этого коммутатором. Полярность верхних концов стержней изменялась в определенной последовательности так, что через восемь переключений коммутатора магнитный поток изменял свое направление в пространстве на 360°.

Над полюсами электромагнитов, как и в опытах Д.Ф. Араго, был подвешен медный диск. У. Бейли указывал, что при бесконечно большом числе электромагнитов можно было бы обеспечить равномерное вращение магнитного поля. Прибор У. Бейли не нашел никакого применения. Тем не менее он был некоторым связующим звеном между опытом Д.Ф. Араго и более поздними исследованиями. С позиций сегодняшнего дня представляется крайне простым осуществление вращающегося магнитного поля в установке У. Бейли или в подобном приборе иной конструкции путем питания электромагнитов синусоидальными токами с различными начальными фазами. Однако в 80-х годах XIX столетия на это ушло несколько лет работы и поисков многих ученых, среди которых были Марсель Депре, разработавший в 1883 г. систему синхронной связи двух движений, изобретатель репульсионного двигателя американский ученый Илайю Томсон (1853–1937 гг.), американский электротехник Чарльз Бредли, немецкий инженер Фредерик Хазельвандер (1859–1932 гг.) и др. В связи с этим интересно привести фразу И.

Томсона: «Трудно составить такую комбинацию из магнитов переменного тока и кусков меди, которая не имела бы тенденции к вращению». История открытия вращающегося магнитного поля и многофазных систем до крайности запутана. В 90-е годы XIX в. прошли многие судебные процессы, на которых разные фирмы, скупившие патенты изобретателей, пытались утвердить свои права на многофазные системы. Только американская фирма «Вестингауз» провела более 25 судебных процессов.

^{Рис. 3.10. К пояснению открытия Феррариса}

Однако исчерпывающие и получившие наибольшую известность экспериментальные и теоретические исследования вращающегося магнитного поля выполнили независимо друг от друга выдающиеся ученые итальянец Галилео Феррарис (1847–1897 гг.) и серб Никола Тесла (1856–1943 гг.) [1.6; 3.6; 3.7].

Г. Феррарис утверждал, что суть явления вращающегося магнитного поля он осознал еще в 1885 г., но доклад «Электродинамическое вращение, произведенное с помощью переменных токов» он сделал в Туринской академии (членом которой он состоял с 1880 г. ) 18 марта 1888 г.

Н. Тесла в своей автобиографии рассказывал, что идея двухфазного асинхронного двигателя родилась у него еще в 1882 г., когда он работал в Будапештской телеграфной компании. Гуляя в парке с другом, он, осененный идеей, тростью сделал на песке набросок принципа, который изложил шесть лет спустя на конференции в американском Институте электроинженеров. Доклад в этом институте состоялся 16 мая 1888 г., т.е. на два месяца позднее доклада Г. Феррариса. Но первую заявку на получение патента на многофазные системы Н. Тесла подал еще 12 октября 1887 г, т.е. ранее выступления Г. Феррариса.

Остановимся сначала на работе Г. Феррариса, исходя не из приоритетных соображений, а из того, что в его работе дан более обстоятельный теоретический анализ, и еще потому, что именно перевод доклада Г. Феррариса в английском журнале попал в свое время в руки М.О. Доливо-Добровольскому и вызвал первый импульс в серии последующих замечательных изобретений.

^{Рис. 3. 11. Модель двигателя Феррариса}

Г. Феррарис умел в очень ясной форме объяснять трудные физические процессы. Вот как им было объяснено явление вращающегося магнитного поля. Рассмотрим показанную на рис. 3.10 пространственную диаграмму, на которой ось х представляет собой положительное направление вектора магнитной индукции, создаваемой одной из катушек, а ось у — положительное направление поля другой катушки. Для момента времени, когда одна магнитная индукция в точке О изображается отрезком ОА, а другая — ОБ, суммарная результирующая магнитная индукция изобразится отрезком OR. При изменении ОА и OB точка R перемещается по кривой, форма которой определяется законами изменений во времени двух полей. Если две напряженности магнитного поля имеют одинаковые амплитуды и сдвинуты по фазе на четверть периода, то геометрическим местом точки R станет окружность. Налицо вращение магнитного поля. Если фазу одной из напряженностей магнитного поля или возбуждающего его тока изменить на 180°, то изменится и направление вращения результирующего магнитного поля. Если поместить в это магнитное поле снабженный валом и подшипниками медный цилиндр, то он будет вращаться. Позднее асинхронные двигатели с полым ротором в виде медного стакана получили название двигателей Феррариса.

Но как получить два переменных тока, сдвинутых один относительно другого по фазе? Г. Феррарис предложил метод «расщепления фаз», при котором искусственным путем создавался сдвиг по фазе при включении в цепь двух взаимно перпендикулярно расположенных катушек фазосмещающих устройств. На рис. 3.11 показан внешний вид модели двухфазного асинхронного двигателя, хранящейся в музее г. Турина, директором которого до конца жизни был Г. Феррарис.

Г. Феррарисом был сделан существенный вклад в теорию переменных токов. В 1886 г. в своем труде «О разности фаз у токов, о запаздывании вследствие индукции и о потерях в трансформаторе» он впервые рассматривает разность фаз токов в первичной и вторичной обмотках трансформаторов, а также дает методы расчета потерь на гистерезис и вихревые токи. В 1898 г. был опубликован его фундаментальный труд «Научные основания электротехники», вскоре переведенный на русский язык.

Н. Тесла, один из самых известных и плодовитых ученых в области электротехники, начинавший свою научную карьеру в 80-х годах XIX в., получил только в области многофазных систем 41 патент. Некоторое время Н. Тесла работал в Эдисоновской компании в Париже (1882–1884 гг.), а затем переехал в США. В 1888 г. все свои патенты по многофазным системам Н. Тесла продал главе известной фирмы Д. Вестингаузу, который в своих планах развития техники переменного тока сделал ставку на работы Н. Теслы. Впоследствии Н. Тесла много внимания уделял технике высоких частот (трансформатор Теслы) и идее передачи электроэнергии без проводов. Интересная деталь: при решении вопроса о стандартизации промышленной частоты, а диапазон предложений был от 25 до 133 Гц, Н. Тесла решительно высказался за принятую им для своих опытных установок частоту 60 Гц. Тогда отказ инженеров Вестингауза от предложения Н. Теслы послужил начальным импульсом для ученого, решившего расстаться с Вестингаузом. Но вскоре именно эта частота была принята в США в качестве стандартной.

В патентах Н. Теслы были описаны различные варианты многофазных систем. В отличие от Г. Феррариса Н. Тесла полагал, что токи следует получать от многофазных источников, а не пользоваться фазосмещающими устройствами. Утверждая, что двухфазная система, являясь минимальным вариантом системы многофазной, окажется и наиболее экономичной, Н. Тесла, а вслед за ним и фирма «Вестингауз», основное внимание сосредоточили именно на этой системе.

Схематически система Н. Теслы в ее наиболее характерной форме представлена на рис. 3.12, слева изображен синхронный генератор, справа — асинхронный двигатель. В генераторе между полюсами вращались две взаимно перпендикулярные катушки в которых генерировались два тока, сдвинутые по фазе на 90°. Концы каждой катушки были выведены на кольца, расположенные на валу генератора (на чертеже для ясности эти кольца имеют различные диаметры). Ротор двигателя имел обмотку в виде двух расположенных под прямым углом одна к другой замкнутых на себя катушек.

Основным недостатком двигателя Н. Тесла, который впоследствии сделал его неконкурентоспособным, было наличие выступающих полюсов с сосредоточенной обмоткой. Эти двигатели имели большое магнитное сопротивление и крайне неблагоприятное распределение намагничивающей силы вдоль воздушного зазора, что приводило к ухудшению характеристик машины. Таковы были следствия механического переноса в технику переменного тока конструктивных схем машины постоянного тока.

Конструкция обмотки ротора, как выяснилось позднее, тоже оказалась неудачной. Действительно, выполнение обмоток сосредоточенными (а не распределенными по всей окружности ротора) при выступающих полюсах на статоре приводило к ухудшению пусковых условий двигателя (зависимость пускового момента от начального положения ротора), а то обстоятельство, что обмотки ротора имели сравнительно большое сопротивление, ухудшало рабочие характеристики.

^{Рис. 3.12. Конструктивные схемы генератора и двигателя Тесла}

Неудачным оказался и выбор двухфазной системы токов из всех возможных многофазных систем. Известно, что значительную долю стоимости установки для передачи электроэнергии составляют затраты на линейные сооружения и, в частности, на линейные провода. В связи с этим казалось очевидным, что чем меньше принятое число фаз, тем меньше будет число проводов и тем, следовательно, экономичнее устройство электропередачи. Двухфазная система требовала применения четырех проводов, а удвоение числа проводов по сравнению с установками постоянного или однофазного переменного токов представлялось нежелательным. Поэтому Н. Тесла предлагал в некоторых случаях применять в двухфазной системе трехпроводную линию, т.е. делать один провод общим. В этом случае число проводов уменьшалось до трех. Однако расход металла на провода при этом снижался меньше, чем можно было ожидать, так как сечение общего провода должно было быть примерно в 1,5 раза (точнее, в ?2 раз) больше сечения каждого из двух других проводов.

Встретившиеся экономические и технические трудности задерживали внедрение двухфазной системы в практику. Фирма «Вестингауз» построила несколько станций по этой системе, из которых наибольшей по масштабам была Ниагарская гидроэлектростанция.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Семейство «Открытие» (КрАЗ-6315/6316) (1982 – 1991 гг.)

Семейство «Открытие» (КрАЗ-6315/6316) (1982 – 1991 гг.) В феврале 1976 года вышло секретное Постановление Совмина и ЦК КПСС о разработке на основных советских автозаводах семейств принципиально новых тяжелых армейских грузовиков и автопоездов, выполненных по требованиям

Выбор электродвигателей

Выбор электродвигателей Вопрос. Для каких механизмов обеспечивается самозапуск их электродвигателей?Ответ. Обеспечивается для механизмов, сохранение которых в работе после кратковременных перерывов питания или понижения напряжения, обусловленных отключением КЗ,

Установка электродвигателей

Установка электродвигателей Вопрос. На каком расстоянии от конструкций зданий устанавливаются электродвигатели и их коммутационные аппараты, за исключением имеющих степень защиты не ниже IP44, а резисторы и реостаты – всех исполнений?Ответ. Устанавливаются на

Защита асинхронных и синхронных электродвигателей напряжением выше 1 кВ

Защита асинхронных и синхронных электродвигателей напряжением выше 1 кВ Вопрос. Какие защиты предусматриваются для электродвигателей?Ответ. Предусматриваются защиты от многофазных замыканий, однофазных замыканий на землю, токов перегрузки, а также от потери питания и

Защита электродвигателей напряжением до 1 кВ

Защита электродвигателей напряжением до 1 кВ Вопрос. Какая защита предусматривается для электродвигателей переменного тока?Ответ. Предусматривается защита от многофазных замыканий, в сетях с глухозаземленной нейтралью – также от однофазных замыканий на заземленные

Глава 1. ОТКРЫТИЕ ЭЛЕМЕНТА

Глава 1. ОТКРЫТИЕ ЭЛЕМЕНТА ХОББИ СВЯЩЕННИКА Семь металлов древности, а также сера и углерод — вот и все элементы, с которыми человечество познакомилось за многие тысячелетия своего существования вплоть до XIII века нашей эры. Восемь веков назад начался период алхимии. Он

Открытие древнего гончара

Открытие древнего гончара Один из величественнейших городов Междуречья – древний Ур. Он громаден и многолик. Это почти целое государство. Сады, дворцы, мастерские, сложные гидротехнические сооружения, культовые постройки.В небольшой гончарной мастерской, с виду

§ 3.

19 Спин и квантование магнитного момента атома

§ 3.19 Спин и квантование магнитного момента атома Но мы всё ещё не у предела; после электронов или атомов электричества пришёл магнетон или атом магнетизма, который входит сейчас двумя различными путями: через изучение магнитных тел и через изучение спектров элементов…

СОТРУДНИКИ ЦНИИ ИМ. АКАД. А. И. КРЫЛОВА Специалисты в области совершенствования параметров магнитного поля ММК

СОТРУДНИКИ ЦНИИ ИМ. АКАД. А. И. КРЫЛОВА Специалисты в области совершенствования параметров магнитного поля ММК И. М. Фомин Л. А. Рудня В. А. Скулябин Е. П. Лапицкий И.И. Гуссв Э. П. Рамлау С. Т. Гузеев К). И. Назаров И. П. Краснов Г. Н.

ГЛАВА 5 Открытие электромагнетизма и создание разнообразных электрических машин, ознаменовавших начало электрификации

ГЛАВА 5 Открытие электромагнетизма и создание разнообразных электрических машин, ознаменовавших начало электрификации Открытие действия «электрического конфликта» на магнитную стрелкуВ июне 1820 г. в Копенгагене была издана на латинском языке небольшая брошюра

ГЛАВА 11 РАСЧЕТНАЯ МОДЕЛЬ УЩЕРБА ПРИ ОТКАЗАХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

ГЛАВА 11 РАСЧЕТНАЯ МОДЕЛЬ УЩЕРБА ПРИ ОТКАЗАХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ В гл. 8 был оценен экономический ущерб от повышенного потребления реактивной мощности асинхронными двигателями (АД), составляющие которого приведены на рис. 5.Чтобы получить более полное представление о

1.3. ОТКРЫТИЕ НОВЫХ СВОЙСТВ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА

1.3. ОТКРЫТИЕ НОВЫХ СВОЙСТВ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА Одним из первых, кто, познакомившись с книгой В. Гильберта, решил получить более сильные проявления электрических сил, был известный изобретатель воздушного насоса и опыта с полушариями магдебургский бургомистр Отто фон Герике

2.4. ОТКРЫТИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ И ЕЕ ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

2. 4. ОТКРЫТИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГИ И ЕЕ ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ Наибольший интерес из всех работ В.В. Петрова представляет открытие им в 1802 г. явления электрической дуги между двумя угольными электродами, соединенными с полюсами созданного им источника высокого

2.6. ОТКРЫТИЕ ЯВЛЕНИЯ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСТВА И УСТАНОВЛЕНИЕ ЗАКОНОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ

2.6. ОТКРЫТИЕ ЯВЛЕНИЯ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСТВА И УСТАНОВЛЕНИЕ ЗАКОНОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ Дальнейшее изучение явлений электричества и магнетизма привело к открытию новых фактов [1.4–1.6].В 1821 г. профессор Берлинского университета Томас Иоганн Зеебек (1770–1831 гг.), занимаясь

2.7. ОТКРЫТИЕ ЯВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ

2.7. ОТКРЫТИЕ ЯВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ Большой вклад в современную электротехнику сделал английский ученый Майкл Фарадей, труды которого, в свою очередь, были подготовлены предшествовавшими работами по изучению электрических и магнитных явлений [1. 1; 1.6; 2.6].Есть

Из лаборатории Теслы в Лос-Аламос: мощные магниты замкнули круг

URL видео

22 марта 2012 года ученые из Лос-Аламосской национальной лаборатории получили магнитный импульс силой 100,75 тесла, что в 2 000 000 раз превышает мощность магнитного поля Земли. В этом видео послушайте звук, который издает магнит, когда на него подается напряжение. | Видео предоставлено Лос-Аламосской национальной лабораторией.

На этой неделе на Energy.gov мы возвращаемся к легендарному соперничеству между двумя самыми важными в истории изобретателями и инженерами, связанными с энергетикой: Томасом Эдисоном и Николой Теслой. Проверяйте каждый день, чтобы узнать больше об их жизни, их изобретениях и о том, как их вклад все еще влияет на то, как мы используем энергию сегодня. Поддержите своего фаворита с помощью хэштегов #teamedison и #teamtesla в социальных сетях или проголосуйте на нашем сайте.

В марте 2012 года ученые Лос-Аламосской национальной лаборатории установили мировой рекорд, получив магнитный импульс силой 100,75 тесла, что примерно в 2 000 000 раз превышает мощность магнитного поля Земли.

Установка импульсного поля в Лос-Аламосской национальной лаборатории включает в себя конденсаторные батареи, генераторы и технические системы, необходимые для поддержки массива мощных магнитов. Одним из них является многовибрационный магнит на 100 тесла, который создает самое мощное неразрушающее магнитное поле в мире.

Изучение магнитов и их свойств неразрывно связано с одним из изобретателей, представленных на этой неделе: Николой Теслой. Тесла открыл вращающееся магнитное поле в 1882 году, физический принцип, который сыграл важную роль во многих его будущих изобретениях. Честь, предназначенная для очень немногих ученых, тесла (T) была определена как единица измерения плотности магнитного потока или напряженности магнитного поля в 1956 году. Тесла используется в качестве единицы измерения для очень сильных магнитных полей. и является стандартом Международной системы единиц (СИ), в то время как гаусс (G) обычно используется для более слабых магнитных полей. Определение единицы измерения основано на шкале: один тесла равен 10 000 Гс. Для сравнения, магнитное поле Земли имеет плотность магнитного потока около 50 микротесла, или 0,00005 тесла.

Этот многоразовый магнит на 100 тесла, названный так потому, что его можно использовать снова и снова, не разрушая силой создаваемого им магнитного поля, является импульсным — это означает, что создаваемое им поле может поддерживаться только в течение короткого времени. период времени. Сам магнит находится внутри контейнера с жидким азотом, который поддерживает температуру -198,15 градусов по Цельсию (-324,67 градусов по Фаренгейту), что предотвращает перегрев магнита из-за мощного импульса электричества. Установка импульсного поля и ее коллекция магнитов доступны для использования исследователями и учеными из академических кругов и частного сектора в качестве специализированного пользовательского объекта.

Магнит на 100 тесла в Лос-Аламосской национальной лаборатории используется для изучения сверхпроводимости, поведения различных материалов под влиянием очень сильного магнитного поля, и его можно даже использовать в качестве наномикроскопа. Все это возможно благодаря новаторским открытиям, сделанным Николой Теслой более века назад.

Никола Тесла — Магнитная Академия

Сообщается, что он родился ровно в полночь во время грозы, интригующее начало для человека, который однажды поможет осветить всю Америку переменным током ( AC ) изобретенные им системы электроснабжения. В дополнение к своим системам переменного тока, которые обеспечивали более эффективную и безопасную передачу энергии на большие расстояния, чем системы постоянного тока ( DC ), предпочитаемые Томасом Эдисоном, Тесла был пионером в области радиотехнологий, экспериментировал с рентгеновскими лучами, изобрел первую лодку, управляемую дистанционно. и был большим сторонником беспроводной связи. Несмотря на свои многочисленные достижения, Тесла сталкивался с многочисленными трудностями, часто оказываясь в разногласиях с другими изобретателями, такими как Томас Эдисон и Гульельмо Маркони, и изо всех сил пытался не влезть в долги, когда коммерческие предприятия терпели неудачу.

Тесла, сын сербского православного священника и его жены (дочери священника), провел молодость в Хорватии. У него было четверо братьев и сестер. Тесла учился в Австрийском политехническом институте в Граце, Австрия, где у него появился интерес к двигателям и возможному использованию переменного тока. Впоследствии он провел семестр в отделении Карла-Фердинанда Пражского университета, где его занятия были сосредоточены на физике и высшей математике. В 1881 году Тесла снова переехал, на этот раз в Будапешт, Венгрия. Там он работал сначала электриком, а затем инженером-электриком. В следующем году он начал работать инженером в еще одном городе, Париже, Франция. Там, экспериментируя в свободное от работы время в Continental Edison Company, Тесла разработал свои первые устройства, в которых использовались вращающиеся магнитные поля, в том числе асинхронный двигатель .

Тесла иммигрировал в Соединенные Штаты в 1894 году, привезя с собой рекомендательное письмо, адресованное Томасу Эдисону, несколько центов и немного больше. Письмо хорошо послужило своей цели, позволив Тесле получить должность в Edison Machine Works. Тем не менее, несмотря на свои навыки проектирования электротехники, Тесла не подходил для работы с Эдисоном, чьи методы и идеи противоречили его собственным. Когда Эдисон не смог выполнить обещанный бонус, Тесла покинул компанию.

Продав свои права на многофазную систему переменного тока Джорджу Вестингаузу, Тесла мало что сделал для того, чтобы понравиться Эдисону. Компания Westinghouse Electric быстро начала продвигать систему переменного тока, конкурируя со старой системой постоянного тока Эдисона. Чтобы добиться признания переменного тока, Вестингауз и Тесла провели многочисленные демонстрации, в том числе использовали его для питания специальной электрической выставки на Всемирной выставке 1893 года в Чикаго. Соперничество было жестким, но подход Теслы-Вестингауза постепенно стал доминирующим средством обеспечения энергией по всей стране.

Деньги, которые он заработал на Westinghouse, позволили Тесле создать собственную лабораторию, где он проводил исследования во многих областях и изобретал множество новых устройств. В 1891 году он разработал катушку Тесла, высокочастотный трансформатор, создающий чрезвычайно мощное электрическое поле. Катушка Тесла позже широко использовалась в радио и электронике. В 1898 году Тесла изобрел лодку с дистанционным управлением. Он думал, что технология будет полезна военным, но на протяжении десятилетий она оставалась не более чем новинкой. Тесла ненадолго переехал в Колорадо-Спрингс, штат Колорадо, в поисках большего пространства и лучших атмосферных условий для своих высоковольтных экспериментов. Там он обнаружил земных стационарных волн внутри Земли и измерили резонансную частоту планеты. Некоторые из его действий в удаленной лаборатории стали пищей для репортеров, которые подвергли сомнению утверждения Теслы о том, что он принимал внеземные радиосигналы, и нанесли ущерб его репутации серьезного ученого. Все чаще Тесла становился известен как эксцентрик, но он никогда не позволял тому, что говорили о нем другие люди, отвлекать его от его научных занятий.

Пока его лабораторию в Колорадо демонтировали, чтобы расплатиться с долгами, Тесла планировал свое следующее крупное предприятие. При финансовой поддержке JP Morgan Тесла начал планировать беспроводную глобальную радиовещательную башню, которая будет расположена на Лонг-Айленде. Строительство башни Уорденклифф началось в начале 19 века.00-х годов, но Морган отказался от сделки, и проект был свернут. Без финансирования Тесла не смог осуществить свою мечту о широкомасштабной беспроводной связи и передаче электроэнергии, что стало огромной неудачей для него и всего мира. Немногие из его современников понимали большой потенциал плана Теслы и считали несостоявшуюся башню примером его безумия.

Тесла умер в отеле Нью-Йорка в январе 1943 года. В то время он был в долгах, как и большую часть своей жизни. Проблемы с деньгами помешали ему полностью реализовать многие из своих изобретений; идеи томились в его записных книжках, так и не материализовавшись.