نظریه های الکترومغناطیسی آگاهی

از ویکیپدیا، دانشنامه آزاد

نظریه های الکترومغناطیسی آگاهی پیشنهاد می کنند که آگاهی را می توان به عنوان یک پدیده الکترومغناطیسی درک کرد .

نمای کلی [ ویرایش ]

نظریه پردازان در نحوه ارتباط آگاهی با الکترومغناطیس با یکدیگر تفاوت دارند . تئوری های میدان الکترومغناطیسی (یا "نظریه های میدان EM") آگاهی پیشنهاد می کنند که آگاهی زمانی حاصل می شود که مغز یک میدان الکترومغناطیسی با ویژگی های خاص تولید کند. سوزان پوکت [1] [2] و جانجو مک فادن [3] نظریه های میدان EM را ارائه کرده اند. ویلیام اوتال [4] نظریه های میدانی مک فادن و دیگر را مورد انتقاد قرار داده است.

به طور کلی، نظریه های ذهن کوانتومی ، به استثنای چند مورد، آگاهی را به عنوان یک پدیده الکترومغناطیسی در نظر نمی گیرند. [5] [6]

AR Liboff پیشنهاد کرده است که "ترکیب ارتباطات میدانی EM در مدل‌های عملکرد مغز، این پتانسیل را دارد که بحث‌های پیرامون آگاهی را دوباره چارچوب‌بندی کند". [7]

همچنین کار E. Roy John و نظریه اندرو و الکساندر فینگلکورتس "چارچوب معماری عملیاتی عملکرد مغز-ذهن" مرتبط است. [8]

نظریه Cemi [ ویرایش ]

نقطه شروع نظریه مک فادن و پوکت این واقعیت است که هر بار که یک نورون برای تولید یک پتانسیل عمل و یک پتانسیل پس سیناپسی در نورون بعدی در پایین خط شلیک می کند، همچنین باعث ایجاد اختلال در میدان الکترومغناطیسی اطراف می شود . مک فادن پیشنهاد کرده است که میدان الکترومغناطیسی مغز نمایشی از اطلاعات در نورون ها ایجاد می کند. مطالعات انجام شده در اواخر قرن بیستم نشان می دهد که تجربه آگاهانه نه با تعداد نورون هایی که شلیک می کنند، بلکه با همزمانی آن شلیک همبستگی دارد. [9] مک فادن میدان الکترومغناطیسی مغز را ناشی از میدان EM القایی نورون‌ها می‌داند. در این نظریه استدلال می‌شود که شلیک همزمان نورون‌ها تأثیر نوسانات میدان EM مغز را به میزان بسیار بیشتری نسبت به شلیک ناهمگام نورون‌ها تقویت می‌کند.

مک فادن فکر می کند که میدان EM می تواند از طرق مختلفی بر مغز تأثیر بگذارد. توزیع مجدد یون‌ها می‌تواند فعالیت عصبی را تعدیل کند، با توجه به اینکه کانال‌های یونی دارای ولتاژ یک عنصر کلیدی در پیشرفت اسپایک‌های آکسون هستند . استدلال می‌شود که شلیک عصبی به تغییر یک میلی‌ولت در غشای سلولی یا دخالت یک کانال یونی اضافی حساس است. تحریک مغناطیسی ترانس جمجمه ای به طور مشابه نشان داده است که میدان های ضعیف EM می توانند بر فعالیت مغز تأثیر بگذارند. [ نیازمند منبع ]

مک فادن پیشنهاد می کند که اطلاعات دیجیتالی از نورون ها برای تشکیل یک میدان اطلاعات الکترومغناطیسی آگاهانه (cemi) در مغز یکپارچه شده است. آگاهی بخشی از این میدان است که به نورون‌ها منتقل می‌شود و وضعیت خود را به صورت خارجی مخابره می‌کند. افکار به‌عنوان نمایش‌های الکترومغناطیسی اطلاعات عصبی در نظر گرفته می‌شوند، و استدلال می‌شود که تجربه اراده آزاد در انتخاب اعمال ما، تجربه ذهنی ما از میدان سمی است که روی نورون‌های ما عمل می‌کند.

دیدگاه مک فادن درباره اراده آزاد جبرگرایانه است. نورون ها الگوهایی را در میدان EM تولید می کنند که به نوبه خود شلیک نورون های خاص را تعدیل می کنند. تنها عاملیت آگاهانه به این معنا وجود دارد که میدان یا بارگیری آن به نورون ها آگاهانه است، اما فرآیندهای مغز خود توسط فعل و انفعالات الکترومغناطیسی قطعی هدایت می شوند. احساس تجربه ذهنی یا کیفیات مربوط به پیکربندی خاصی از میدان سمی است. این بازنمایی میدانی در این نظریه به منظور ادغام اجزا در یک کل است که دارای معنی است، بنابراین یک چهره به عنوان مجموعه تصادفی از ویژگی ها دیده نمی شود، بلکه به عنوان چهره یک فرد دیده می شود. ادغام اطلاعات در زمینه نیز برای حل مشکل اتصال/ترکیب پیشنهاد شده است .

در سال 2013، مک فادن دو به روز رسانی برای این نظریه منتشر کرد. در اولین، «تئوری میدان CEMI: بستن حلقه» [10] مک فادن به آزمایش‌های اخیر در آزمایشگاه‌های کریستوف کخ [11] و دیوید مک کورمیک [12] اشاره می‌کند که نشان می‌دهد میدان‌های EM خارجی، که میدان‌های EM درون زا مغز را شبیه‌سازی می‌کنند. ، بر الگوهای شلیک عصبی در برش های مغز تأثیر می گذارد. این یافته‌ها با پیش‌بینی نظریه میدان جمی مطابقت دارد که میدان EM درون‌زای مغز - آگاهی - بر عملکرد مغز تأثیر می‌گذارد. در مورد دوم، «اطلاعات گشتالت نظریه میدان CEMI و معنای معنا»، [13] مک فادن ادعا می کند که نظریه میدان جمی راه حلی برای مشکل الزام آور این است که چگونه اطلاعات پیچیده در ایده ها برای ارائه معنا یکپارچه می شوند: EM مغز. میدان اطلاعات رمزگذاری شده در میلیون ها نورون متفاوت را یکسان می کند.

سوزان پوکت [1] نظریه ای را ارائه کرده است که مبنای فیزیکی مشابهی با مک فادن دارد، با آگاهی که با الگوهای مکانی-زمانی خاصی از میدان EM یکسان است. با این حال، در حالی که مک فادن استدلال می کند که تفسیر قطعی او از میدان EM با تفکر جریان اصلی خارج نیست، پوکت پیشنهاد می کند که میدان EM شامل یک آگاهی جهانی است که احساسات، ادراکات، افکار و عواطف هر موجود آگاه را تجربه می کند. کائنات. با این حال، در حالی که مک‌فادن فکر می‌کند که میدان برای کنش‌ها علی‌العلل است، هرچند جبرگرا، پوکت میدان را به‌عنوان علت اعمال ما نمی‌بیند.

دینامیک مغز کوانتومی [ ویرایش ]

مقاله اصلی: دینامیک مغز کوانتومی

مفاهیم زیربنایی این نظریه از فیزیکدانان هیرومی اومزاوا [14] و هربرت فرولیش [15] در دهه 1960 سرچشمه می گیرد. اخیراً، ایده های آنها توسط Mari Jibu و Kunio Yasue شرح داده شده است. آب 70 درصد مغز را تشکیل می‌دهد و دینامیک مغز کوانتومی (QBD) پیشنهاد می‌کند که دوقطبی‌های الکتریکی مولکول‌های آب یک میدان کوانتومی را تشکیل می‌دهند که به آن میدان قشر مغز می‌گویند و کورتیکون‌ها به‌عنوان کوانتوم‌های میدان شناخته می‌شوند. فرض بر این است که این میدان قشری با امواج منسجم کوانتومی تولید شده توسط مولکول‌های زیستی در نورون‌ها که پیشنهاد می‌شود در امتداد شبکه عصبی منتشر شوند، تعامل دارد. ایده امواج منسجم کوانتومی در شبکه عصبی از Fröhlich گرفته شده است. او این امواج را وسیله‌ای برای حفظ نظم در سیستم‌های زنده می‌دانست و استدلال می‌کرد که شبکه عصبی می‌تواند از همبستگی دوربرد دوقطبی پشتیبانی کند. این نظریه نشان می دهد که میدان قشر نه تنها با شبکه عصبی در تعامل است، بلکه تا حد زیادی آن را کنترل می کند.

طرفداران QBD در مورد نحوه ایجاد آگاهی در این سیستم تا حدودی متفاوت هستند. جیبو و یاسو پیشنهاد می‌کنند که برهم‌کنش بین کوانتوم‌های انرژی (قشر) میدان کوانتومی و امواج بیومولکولی شبکه عصبی باعث ایجاد آگاهی می‌شود. با این حال، نظریه‌پرداز دیگری، جوزپه ویتیو، پیشنهاد می‌کند که حالت‌های کوانتومی دو قطب ایجاد می‌کنند، یک بازنمایی ذهنی از دنیای بیرون و همچنین خود درونی. [ نیازمند منبع ]

اعتراضات [ ویرایش ]

در حدود سال 2002 در نشریه The Journal of Consciousness Studies ، نظریه الکترومغناطیسی آگاهی با یک نبرد سخت برای پذیرش در میان دانشمندان شناختی مواجه شد.

برنارد بارس در ایمیلی نوشت: "هیچ محقق جدی ای که من می شناسم به نظریه الکترومغناطیسی آگاهی اعتقاد ندارد." [ منبع بهتر مورد نیاز است ] بارس یک نوروبیولوژیست و یکی از سردبیران Consciousness and Cognition ، یکی دیگر از مجلات علمی در این زمینه است. از او نقل شده است : «واقعاً ارزش صحبت علمی در مورد آن را ندارد» [16] .

مک فادن تصدیق می کند که نظریه او، که او آن را "نظریه میدان جمی" می نامد، به دور از اثبات است، اما او استدلال می کند که قطعاً یک خط تحقیق علمی مشروع است. مقاله او قبل از انتشار مورد بررسی همتایان قرار گرفت. در واقع، Baars در هیئت تحریریه مجله ای است که آن را منتشر کرده است.

به نظر نمی رسد که نظریه های میدانی آگاهی به اندازه سایر نظریه های آگاهی کوانتومی مانند پنروز ، استپ یا بوهم مورد بحث قرار گرفته باشد . [17] با این حال، دیوید چالمرز [18] علیه آگاهی کوانتومی استدلال می کند. او در عوض درباره چگونگی ارتباط مکانیک کوانتومی با آگاهی دوگانه بحث می کند . [19] چالمرز شک دارد که هر فیزیک جدید بتواند مشکل سخت آگاهی را حل کند . [20] [21] [22] او استدلال می‌کند که نظریه‌های کوانتومی آگاهی از همان ضعف نظریه‌های مرسوم‌تر رنج می‌برند. همانطور که او استدلال می کند که دلیل خاصی وجود ندارد که چرا ویژگی های فیزیکی ماکروسکوپی خاص در مغز باید باعث ایجاد آگاهی شود، همچنین فکر می کند که دلیل خاصی وجود ندارد که چرا یک ویژگی کوانتومی خاص، مانند میدان EM در مغز، باید ایجاد کند. به هوش بیایید [23] علیرغم وجود تحریک مغناطیسی ترانس کرانیال با اهداف پزشکی، YH Sohn، A. Kaelin-Lang و M. Hallett آن را انکار کرده اند، [24] و بعداً جفری گری در کتاب خود آگاهی: خزنده روی مشکل سخت بیان می کند . نتایج آزمایش‌هایی که به دنبال تأثیر میدان‌های الکترومغناطیسی بر عملکرد مغز هستند، به طور کلی منفی بوده است . [ مشکوک - بحث ] [25] با این حال، تعدادی از مطالعات اثرات عصبی واضحی از تحریک EM پیدا کرده اند.

دابسون و همکاران (2000): 1.8 میلی‌تسلا = 18000 میلی‌گرم [26]
توماس و همکاران (2007): 400 میکروتسلا = 4000 میلیگاوس [27]
هوسر و همکاران (1997): 0.1 میلی‌تسلا = 1000 میلی‌گرم [28]
بل و همکاران (2007) 0.78 گاوس = 780 میلی گرم [29]
مارینو و همکاران (2004): 1 گاوس = 1000 میلی گرم [29]
کاروبا و همکاران (2008): 1 گاوس = 1000 میلی گرم [30]
جاکوبسون (1994): 5 پیکوتسلا = 0.00005 میلی گرم [31]
سندیک (1999): محدوده پیکوتسلا [32]

در آوریل 2022، نتایج دو آزمایش مرتبط در دانشگاه آلبرتا و دانشگاه پرینستون در کنفرانس علم آگاهی اعلام شد که شواهد بیشتری برای پشتیبانی از فرآیندهای کوانتومی که در میکروتوبول‌ها کار می‌کنند ارائه می‌کند. جک توزینسکی از دانشگاه آلبرتا در مطالعه‌ای که استوارت هامروف بخشی از آن بود، نشان داد که داروهای بیهوشی طول مدت فرآیندی به نام لومینسانس تاخیری را تسریع می‌کنند که در آن میکروتوبول‌ها و توبولین‌ها نور محبوس شده را دوباره ساطع می‌کنند . توشینسکی مشکوک است که این پدیده منشأ کوانتومی دارد و ابرتابش به عنوان یکی از احتمالات مورد بررسی قرار گرفته است. در آزمایش دوم، Gregory D. Scholes و Aarat Kalra از دانشگاه پرینستون از لیزر برای برانگیختن مولکول‌های داخل توبولین استفاده کردند که باعث شد تحریک طولانی‌مدت در میکروتوبول‌ها بیش از حد انتظار منتشر شود، که در صورت تکرار تحت بیهوشی رخ نداد. [33] [34] با این حال، نتایج انتشار باید با دقت تفسیر شود، زیرا حتی انتشار کلاسیک نیز می‌تواند بسیار پیچیده باشد به دلیل طیف وسیع مقیاس‌های طولی در فضای خارج سلولی پر از مایع. [35] با این وجود، فیزیکدان کوانتومی دانشگاه آکسفورد، ولاتکو ودرال، گفت که این ارتباط با هوشیاری واقعاً راه دوری است.

همچنین در سال 2022، گروهی از فیزیکدانان ایتالیایی آزمایش‌های متعددی انجام دادند که نتوانستند شواهدی در حمایت از یک مدل فروپاشی کوانتومی مربوط به گرانش از آگاهی ارائه کنند و امکان توضیح کوانتومی برای آگاهی را تضعیف کرد. [36] [37]

مزایا [ ویرایش ]

مکان یابی هوشیاری در میدان EM مغز، به جای نورون ها ، این مزیت را دارد که به طور دقیق توضیح می دهد که چگونه اطلاعات واقع در میلیون ها نورون پراکنده در مغز می توانند در یک تجربه آگاهانه واحد (که گاهی مشکل اتصال یا ترکیب نامیده می شود ) یکپارچه شوند: اطلاعات در زمینه EM یکپارچه شده است. [ نیاز به منبع ] به این ترتیب آگاهی میدان EM را می توان به عنوان "اطلاعات پیوسته" در نظر گرفت. این نظریه چندین واقعیت گیج‌کننده را توضیح می‌دهد، مانند این که توجه و آگاهی به جای شلیک نورون‌های منفرد، با شلیک همزمان نورون‌های متعدد مرتبط است. وقتی نورون‌ها با هم شلیک می‌کنند، میدان‌های EM آنها اختلالات میدان EM قوی‌تری ایجاد می‌کنند. [38] بنابراین شلیک همزمان نورون تأثیر بیشتری بر میدان EM مغز (و در نتیجه هوشیاری) نسبت به شلیک تک تک نورون‌ها دارد. با این حال، تولید آنها با شلیک همزمان تنها مشخصه مهم میدان های الکترومغناطیسی آگاهانه نیست - در نظریه اصلی پوکت، الگوی فضایی ویژگی تعیین کننده یک میدان آگاه (در مقابل یک میدان غیرآگاهانه) است. [ نیازمند منبع ]

تاثیر بر عملکرد مغز [ ویرایش ]

تئوری های مختلف میدان EM در مورد نقش میدان EM آگاهانه پیشنهادی بر عملکرد مغز اختلاف نظر دارند. در نظریه میدان سمی مک فادن، و همچنین در نظریه معماری عملیاتی مغز و ذهن دکتر فینگلکورت، میدان EM سراسری مغز بارهای الکتریکی را در سراسر غشای عصبی تغییر می‌دهد و در نتیجه بر احتمال شلیک نورون‌های خاص تأثیر می‌گذارد و یک حلقه بازخورد ارائه می‌کند. که اراده آزاد را هدایت می کند . با این حال، در نظریه‌های سوزان پوکت و ای. روی جان، هیچ ارتباط علی ضروری بین میدان EM آگاهانه و اعمال آگاهانه اراده ما وجود ندارد.

ارجاعات به "مگ لگ" همچنین به عنوان تأثیر ظریف بر فرآیندهای شناختی اپراتورهای دستگاه ام آر آی که گاهی مجبورند برای بررسی بیماران به اتاق اسکنر بروند و با مسائلی که در طول اسکن رخ می دهد، بروند، می تواند ارتباط بین میدان های مغناطیسی و هوشیاری را نشان دهد. . از دست دادن حافظه و تاخیر در پردازش اطلاعات، در برخی موارد چندین ساعت پس از قرار گرفتن در معرض گزارش شده است. [39]

یک فرضیه این است که میدان‌های مغناطیسی در محدوده 0.5-9 تسلا می‌توانند بر نفوذپذیری یون غشاهای عصبی تأثیر بگذارند، در واقع این می‌تواند بسیاری از مسائل دیده‌شده را توضیح دهد، زیرا این امر بر بسیاری از عملکردهای مختلف مغز تأثیر می‌گذارد.

مفاهیم هوش مصنوعی [ ویرایش ]

اگر این نظریه درست باشد، پیامدهای عمده‌ای برای تلاش‌ها برای طراحی هوشیاری در ماشین‌های هوش مصنوعی دارد. [40] فن آوری ریزپردازنده فعلی برای انتقال اطلاعات به صورت خطی در امتداد کانال های الکتریکی طراحی شده است و اثرات الکترومغناطیسی عمومی تر به عنوان یک مزاحمت دیده می شود و از بین می رود. با این حال، اگر این نظریه درست باشد، این به طور مستقیم برای ایجاد یک کامپیوتر هوشیار مصنوعی، که در برخی از نسخه‌های این نظریه، میدان‌های الکترومغناطیسی داشته باشد که خروجی‌های آن را همگام می‌کند، مستقیماً معکوس است - یا در نسخه اصلی نظریه، میدان‌های الکترومغناطیسی با الگوی فضایی ایجاد می‌شود. . [41]

همچنین ببینید [ ویرایش ]

منابع

https://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_theories_of_consciousness

+ نوشته شده در چهارشنبه دوم اسفند ۱۴۰۲ ساعت 13:5 توسط علی رضا نقش |

بیوالکتریکی - ترموالکتریک

بیوالکتریکی

فهرست مطالب

صفحه اصلی علوم پایه فیزیک ماده و انرژی

علم و فناوری

بیوالکتریکی

زیست شناسی

چاپ استناد کنید اشتراک گذاری بازخورد

نوشته شده و بررسی شده توسط

ویراستاران دایره المعارف بریتانیکا

آخرین به روز رسانی: تاریخچه مقاله

فهرست مطالب

دسته: علم و فناوری

افراد کلیدی:

لوئیجی گالوانی

Emil Heinrich Du Bois-Reymond

مطالب مرتبط:

رپولاریزاسیون

دپولاریزاسیون

جریان بیوالکتریک

پتانسیل بیوالکتریک

هایپرپولاریزاسیون

(بیشتر نشان بده، اطلاعات بیشتر)

مشاهده تمام مطالب مرتبط →

بیوالکتریکی ، پتانسیل‌های الکتریکی و جریان‌های تولید شده توسط موجودات زنده یا موجود در آن.پتانسیل های بیوالکتریک توسط انواع فرآیندهای بیولوژیکی تولید می شوند و به طور کلی قدرت آنها از یک تا چند صد میلی ولت متغیر است. اما در مارماهی الکتریکی جریان های یک آمپر با ولتاژ 600 تا 1000 ولت ایجاد می شود. درمان مختصری از بیوالکتریکی در ادامه می آید. برای درمان کامل، الکتریسیته: اثرات بیوالکتریک را ببینید .

اثرات بیوالکتریک در دوران باستان از فعالیت ماهی های برقی مانند گربه ماهی نیل و مارماهی الکتریکی شناخته شده بود. آزمایش‌های لوئیجی گالوانی و الساندرو ولتا در قرن هجدهم در مورد ارتباط بین الکتریسیته و انقباض ماهیچه‌ها در قورباغه‌ها و سایر حیوانات در توسعه علوم فیزیک و فیزیولوژی اهمیت داشت . در دوران مدرن، اندازه گیری پتانسیل های بیوالکتریک به یک عمل معمول در پزشکی بالینی تبدیل شده است. برای مثال، اثرات الکتریکی ناشی از سلول‌های فعال قلب و مغز معمولاً برای اهداف تشخیصی بررسی و تجزیه و تحلیل می‌شوند.

باتری تصویر باتری متصل به لامپ. یک لامپ را با باتری روشن کنید. باتری، منبع تغذیه، علم، مدار، جریان

مسابقه بریتانیکا

الکتریسیته: مدار کوتاه و جریان مستقیم

پتانسیل های بیوالکتریک با پتانسیل های تولید شده توسط دستگاه هایی مانند باتری ها یا ژنراتورها یکسان است. با این حال، تقریباً در همه موارد، الفجریان بیوالکتریک از جریانی از یون ها ( به عنوان مثال، اتم ها یا مولکول های باردار الکتریکی) تشکیل شده است، در حالی که جریان الکتریکی مورد استفاده برای روشنایی، ارتباطات یا قدرت، حرکت الکترون ها است. اگر دو محلول با غلظت‌های مختلف یک یون توسط غشایی از هم جدا شوند که جریان یون‌ها را مسدود می‌کند، عدم تعادل غلظت باعث ایجاد اختلاف پتانسیل الکتریکی بین محلول‌ها می‌شود. در اکثر محلول ها، یون های یک بار الکتریکی معین با یون هایی با بار مخالف همراه هستند، به طوری که خود محلول بار خالص ندارد. اگر دو محلول با غلظت‌های مختلف توسط غشایی از هم جدا شوند که به یک نوع یون اجازه عبور دهد اما نوع دیگر را نه، غلظت یونی که می‌تواند عبور کند با انتشار تمایل به یکسان شدن دارد و بارهای خالص برابر و مخالف در دو محلول تولید می‌کند. در سلول های زنده این دو محلول در داخل و خارج سلول یافت می شوند . غشای سلولی که از داخل از خارج جدا می شود نیمه تراوا است و به یون های خاصی اجازه عبور می دهد و در عین حال یون های دیگر را مسدود می کند. به طور خاص، غشاهای سلولی عصبی و ماهیچه‌ای نسبت به یون‌های مثبت پتاسیم کمی نفوذپذیر هستند که به بیرون منتشر می‌شوند و یک بار منفی خالص در سلول باقی می‌گذارند.

پتانسیل بیوالکتریک در سراسر غشای سلولی معمولاً حدود 50 میلی ولت است. این پتانسیل به عنوان پتانسیل استراحت شناخته می شود . همه سلول ها از پتانسیل بیوالکتریک خود برای کمک یا کنترل فرآیندهای متابولیک استفاده می کنند، اما برخی از سلول ها از پتانسیل ها و جریان های بیوالکتریک برای عملکردهای فیزیولوژیکی متمایز استفاده می کنند. نمونه هایی از این موارد در سلول های عصبی و عضلانی یافت می شود. اطلاعات توسط پالس های الکتریکی (به نام پتانسیل عمل) که از امتداد رشته های عصبی عبور می کنند حمل می شود. نبض های مشابه در سلول های ماهیچه ای با انقباض عضلانی همراه است. در سلول‌های عصبی و عضلانی، تحریک شیمیایی یا الکتروشیمیایی منجر به تغییرات موقتی در نفوذپذیری غشای سلولی می‌شود و به پتانسیل الکتریکی بین داخل و خارج اجازه می‌دهد تا به عنوان جریانی که در طول رشته‌های عصبی منتشر می‌شود یا مکانیسم انقباضی فیبرهای عضلانی را فعال می‌کند، تخلیه شود. انتقال یون های سدیم در تولید پتانسیل های عمل نقش دارد. از جمله سلول های دیگری که عملکردهای تخصصی در آنها به حفظ پتانسیل های بیوالکتریک وابسته است، سلول های گیرنده حساس به نور، صدا و لمس و بسیاری از سلول هایی هستند که هورمون ها یا مواد دیگر ترشح می کنند.

ماهی‌های مختلف، اعم از آب‌های شیرین و دریایی، اندام‌های خاصی ایجاد کرده‌اند که قادر به تولید تخلیه‌های الکتریکی قابل‌توجه هستند، در حالی که ماهی‌های دیگر دارای بافت‌هایی هستند که می‌توانند میدان‌های الکتریکی ضعیف را در آب حس کنند. در بیش از 200 گونه ماهی، اندام بیوالکتریک درگیر دفاع شخصی یا شکار است. اژدر، یااشعه الکتریکی ، ومارماهی الکتریکی دارای اندام‌های الکتریکی قدرتمندی است که ظاهراً از آنها برای بی‌حرکت کردن یا کشتن طعمه استفاده می‌کنند. مارماهی الکتریکی دارای سه جفت اندام الکتریکی است. آنها بیشتر جرم بدن و حدود چهار پنجم طول کل ماهی را تشکیل می دهند . این ماهی مشهور است که می تواند یک شوک الکتریکی به اندازه کافی قوی ایجاد کند تا انسان را بیهوش کند. پرتوهای الکتریکی دارای دو اندام الکتریکی بزرگ به شکل دیسک، یکی در هر طرف بدن هستند که به شکل دیسک مانند بدن کمک می کنند.

گربه ماهی برقی آفریقا، ماهی چاقویی آمریکای لاتین و ستاره‌نگاران احتمالاً از اندام‌های بیوالکتریک خود به عنوان اندام‌های حسی در تشخیص ماهی‌های دیگر استفاده می‌کنند.

اشتراک Britannica Premium را دریافت کنید و به محتوای انحصاری دسترسی پیدا کنید.اکنون مشترک شوید

عنصر اصلی یک اندام بیوالکتریک یک سلول مسطح به نام an استپلاک الکتریکی . تعداد زیادی پلاک الکتریکی به صورت سری و موازی مرتب شده اند تا ولتاژ و ظرفیت تولید جریان اندام الکتریکی را ایجاد کنند. ماهی‌ها با زمان‌بندی تکانه‌های عصبی که پلاک‌های الکتریکی منفرد را فعال می‌کنند، تخلیه ناگهانی الکتریسیته را ایجاد می‌کنند و در نتیجه عملکرد همزمان کل آرایه را فراهم می‌کنند.

ترموالکتریک

فهرست مطالب

صفحه اصلیعلوم پایهفیزیکماده و انرژی

علم و فناوری

ترموالکتریک

فیزیک

چاپ استناد کنید اشتراک گذاری بازخورد

همچنین به عنوان: اثر Peltier-Seebeck، اثر ترموالکتریک شناخته می شود

نوشته شده و بررسی شده توسط

ویراستاران دایره المعارف بریتانیکا

اخرین به روز رسانی: 19 دسامبر 2023 • تاریخچه مقاله

فهرست مطالب

دسته: علم و فناوری

همچنین به نام:

اثر پلتیر-زیبک

افراد کلیدی:

یوهان ویلهلم ریتر

مطالب مرتبط:

اثر تامسون

اثر پلتیه

اثر Seebeck

ولتاژ Seebeck

ضریب پلتیه

در وب:

دانشگاه نورث وسترن - ترموالکتریک (19 دسامبر 2023)

مشاهده تمام مطالب مرتبط →

ترموالکتریک ، تبدیل مستقیم گرما به الکتریسیته یا الکتریسیته به گرما از طریق دو مکانیسم مرتبط، اثر Seebeck و اثر Peltier .

وقتی دو فلز در تماس الکتریکی قرار می‌گیرند، الکترون‌ها از یکی که الکترون‌ها در آن کمتر محدود شده‌اند خارج می‌شوند و به دیگری وارد می‌شوند. اتصال با محل به اصطلاح اندازه گیری می شودسطح فرمی الکترون ها در فلز؛ هر چه سطح بالاتر باشد، اتصال کمتر است. تراز فرمی نشان دهنده مرزبندی انرژی در باند هدایت یک فلز بین سطوح انرژی اشغال شده توسط الکترون ها و سطوح غیر اشغال شده است. انرژی یک الکترون در سطح فرمی - W نسبت به الکترون آزاد خارج از فلز است. جریان الکترون ها بین دو رسانا در تماس ادامه می یابد تا زمانی که تغییر در پتانسیل الکترواستاتیک سطوح فرمی دو فلز ( W1 و W2 ) را به یک مقدار برساند . این پتانسیل الکترواستاتیکی پتانسیل تماس ϕ 12 نامیده می شود و با e ϕ 12 = W 1 - W 2 به دست می آید که e 1.6 × 10-19 کولن است .

باتری تصویر باتری متصل به لامپ. یک لامپ را با باتری روشن کنید. باتری، منبع تغذیه، علم، مدار، جریان

مسابقه بریتانیکا

الکتریسیته: مدار کوتاه و جریان مستقیم

اگر یک مدار بسته از دو فلز مختلف ساخته شده باشد، نیروی محرکه الکتریکی خالص در مدار وجود نخواهد داشت زیرا دو پتانسیل تماس با یکدیگر مخالف هستند و جریانی جریان نخواهد داشت. اگر دمای یکی از اتصالات نسبت به دومی افزایش یابد، جریانی وجود خواهد داشت . یک نیروی محرکه الکتریکی خالص در مدار ایجاد می شود، زیرا بعید است که دو فلز سطوح فرمی با وابستگی به دمای یکسان داشته باشند. برای حفظ اختلاف دما، گرما باید وارد اتصال گرم شود و از اتصال سرد خارج شود. این با این واقعیت سازگار است که جریان می تواند برای انجام کارهای مکانیکی استفاده شود. به تولید نیروی الکتروموتور حرارتی در یک اتصال می گوینداثر Seebeck (پس از فیزیکدان آلمانی متولد استونیایی، توماس یوهان Seebeck ). نیروی محرکه الکتریکی تقریباً با اختلاف دما بین دو اتصال فلزات غیرمشابه خطی است که به آنها ترموکوپل می گویند . برای یک ترموکوپل ساخته شده از آهن و کنستانتان ( آلیاژی از 60 درصد مس و 40 درصد نیکل)، نیروی محرکه الکتریکی حدود پنج میلی ولت است که محل اتصال سرد در دمای 0 درجه سانتیگراد و اتصال گرم در 100 درجه سانتیگراد باشد. یکی از کاربردهای اصلی اثر Seebeck اندازه گیری دما است. خواص شیمیایی محیطی که دمای آن اندازه گیری می شود و حساسیت مورد نیاز انتخاب اجزای یک ترموکوپل را تعیین می کند.

جذب یا آزاد شدن گرما در محل اتصالی که در آن جریان الکتریکی وجود دارد ، نامیده می شوداثر پلتیه (به نام فیزیکدان فرانسوی ژان چارلز پلتیه ). هر دو اثر Seebeck و Peltier نیز در محل اتصال یک فلز و یک نیمه هادی و در محل اتصال بین دو نیمه هادی رخ می دهند. توسعه ترموکوپل های نیمه هادی (به عنوان مثال، آنهایی که از بیسموت تلورید نوع n و نوع p تشکیل شده اند ) استفاده از اثر پلتیه را برای تبرید عملی کرده است. مجموعه ای از این ترموکوپل ها به صورت الکتریکی به صورت سری و حرارتی به صورت موازی متصل می شوند. هنگامی که جریان الکتریکی به جریان می افتد، اختلاف دما، که به جریان بستگی دارد، بین دو اتصال ایجاد می شود. اگر دمای محل اتصال گرمتر با حذف حرارت پایین نگه داشته شود، اتصال دوم می تواند ده ها درجه سردتر باشد و به عنوان یک یخچال عمل کند. یخچال های پلتیر برای خنک کردن اجسام کوچک استفاده می شوند. آنها جمع و جور هستند، فاقد قطعات مکانیکی متحرک هستند و می توانند برای حفظ دماهای دقیق و پایدار تنظیم شوند. آنها در کاربردهای متعددی استفاده می شوند، به عنوان مثال، برای ثابت نگه داشتن دمای یک نمونه در حالی که در مرحله میکروسکوپ است.

+ نوشته شده در پنجشنبه هفتم دی ۱۴۰۲ ساعت 8:53 توسط علی رضا نقش |

پتانسیل الکتریکی

فیزیک

همچنین به عنوان: پتانسیل الکترواستاتیک شناخته می شود

نوشته شده و بررسی شده توسط

ویراستاران دایره المعارف بریتانیکا

اخرین به روز رسانی: 1 نوامبر 2023 • تاریخچه مقاله

فهرست مطالب پتانسیل الکتریکی

پتانسیل الکتریکی

افراد کلیدی:

هنری کاوندیش

مطالب مرتبط:

اختلاف پتانسیل

سطح هم پتانسیل

ولتاژ کریستوفل

پتانسیل تماس

ولتاژ دروازه

(بیشتر نشان بده، اطلاعات بیشتر)

مشاهده تمام مطالب مرتبط →

پتانسیل الکتریکی ، مقدار کار مورد نیاز برای جابجایی بار واحد از یک نقطه مرجع به یک نقطه خاص در برابر یکمیدان الکتریکی . به طور معمول، نقطه مرجع زمین است ، اگرچه می توان از هر نقطه ای فراتر از تأثیر بار میدان الکتریکی استفاده کرد.

نمودار نیروهایی را که بر روی مثبت عمل می کنند نشان می دهدبار q بین دو صفحه A و B میدان الکتریکی E قرار دارد . نیروی الکتریکی F اعمال شده توسط میدان بر بار مثبت F = qE است. برای انتقال بار از صفحه A به صفحه B، نیرویی برابر و مخالف ( F ′ = - qE ) باید اعمال شود. کاری که W در حرکت بار مثبت در فاصله d انجام می شود W = F ' d = - qEd است .

باتری تصویر باتری متصل به لامپ. یک لامپ را با باتری روشن کنید. باتری، منبع تغذیه، علم، مدار، جریان

مسابقه بریتانیکا

الکتریسیته: مدار کوتاه و جریان مستقیم

اینانرژی پتانسیل برای بار مثبت هنگامی که در برابر میدان الکتریکی حرکت می کند افزایش می یابد و هنگامی که با میدان الکتریکی حرکت می کند کاهش می یابد. برعکس برای بار منفی صادق است. مگر اینکه بار واحد از یک میدان مغناطیسی متغیر عبور کند ، پتانسیل آن در هر نقطه معین به مسیر طی شده بستگی ندارد.

اگرچه مفهوم پتانسیل الکتریکی در درک پدیده های الکتریکی مفید است ، اما تنها تفاوت در انرژی پتانسیل قابل اندازه گیری است. اگر میدان الکتریکی به عنوان نیرو در واحد بار تعریف شود، بر اساس قیاس، پتانسیل الکتریکی را می توان به عنوان انرژی پتانسیل در واحد بار در نظر گرفت. بنابراین، کار انجام شده در جابجایی بار واحد از یک نقطه به نقطه دیگر (مثلاً در یک مدار الکتریکی ) برابر است با اختلاف انرژی های پتانسیل در هر نقطه. در سیستم بین‌المللی واحدها (SI)، پتانسیل الکتریکی بر حسب واحد ژول بر کولن بیان می‌شود .ولت )، و تفاوت در انرژی پتانسیل با یک ولت متر اندازه گیری می شود .

ویراستاران دایره المعارف بریتانیکااین مقاله اخیراً توسط اریک گرگرسن بازبینی و به روز شده است .

https://www.britannica.com/science/thermoelectricity

+ نوشته شده در پنجشنبه هفتم دی ۱۴۰۲ ساعت 8:51 توسط علی رضا نقش |

عایق (برق)

از ویکیپدیا، دانشنامه آزاد

این مقاله در مورد عایق برق است. برای عایق حرارتی به عایق حرارتی مراجعه کنید .

الکترومغناطیس
مقالاتی در مورد

برق مغناطیس اپتیک تاریخ کتاب های درسی
پنهان شدن الکترواستاتیک شارژ الکتریکی قانون کولمب رهبر ارکستر چگالی شارژ گذردهی لحظه دوقطبی الکتریکی میدان الکتریکی پتانسیل الکتریکی شار الکتریکی / انرژی پتانسیل تخلیه الکترواستاتیکی قانون گاوس القاء عایق چگالی پلاریزاسیون الکتریسیته ساکن تریبوالکتریک
نشان می دهد مغناطیس استاتیک
نشان می دهد الکترودینامیک
نشان می دهد شبکه برق
نشان می دهد مدار مغناطیسی
نشان می دهد فرمول کوواریانس
نشان می دهد دانشمندان
v تی ه

عایق سرامیکی که در راه آهن برقی استفاده می شود

کابل برق سیم مسی سه هسته ای، هر هسته با یک غلاف عایق با کد رنگ جداگانه، همه در داخل یک غلاف محافظ بیرونی قرار دارد.

عایق الکتریکی ماده ای است که جریان الکتریکی آزادانه در آن جریان ندارد. اتم های عایق دارای الکترون های محکمی هستند که نمی توانند به راحتی حرکت کنند. مواد دیگر - نیمه هادی ها و رساناها - جریان الکتریکی را راحت تر هدایت می کنند. خاصیتی که یک عایق را متمایز می کند، مقاومت آن است . عایق ها نسبت به نیمه هادی ها یا هادی ها مقاومت بیشتری دارند. رایج ترین نمونه ها غیر فلزات هستند .

یک عایق کامل وجود ندارد زیرا حتی عایق ها حاوی تعداد کمی شارژ موبایل ( حامل های شارژ ) هستند که می توانند جریان را حمل کنند. علاوه بر این، همه عایق ها زمانی که ولتاژ به اندازه کافی بزرگ اعمال شود که میدان الکتریکی الکترون ها را از اتم ها جدا می کند، رسانای الکتریکی می شوند. این به عنوان شکست الکتریکی شناخته می شود و ولتاژی که در آن رخ می دهد ولتاژ شکست یک عایق نامیده می شود. برخی از مواد مانند شیشه ، کاغذ و PTFE که مقاومت بالایی دارند ، عایق های الکتریکی بسیار خوبی هستند. دسته بسیار بزرگتری از مواد، حتی اگر ممکن است مقاومت توده ای کمتری داشته باشند، هنوز به اندازه کافی خوب هستند تا از جریان قابل توجهی در ولتاژهای معمولی استفاده نمی کنند و بنابراین به عنوان عایق برای سیم کشی و کابل های برق استفاده می شوند . به عنوان مثال می توان به پلیمرهای لاستیک مانند و بیشتر پلاستیک ها اشاره کرد که می توانند ماهیت گرماسخت یا ترموپلاستیک داشته باشند.

عایق ها در تجهیزات الکتریکی برای پشتیبانی و جداسازی هادی های الکتریکی بدون عبور جریان از خود استفاده می شوند. یک ماده عایق که به صورت عمده برای بسته بندی کابل های برق یا سایر تجهیزات استفاده می شود عایق نامیده می شود . اصطلاح عایق همچنین به طور خاص برای اشاره به تکیه گاه های عایق مورد استفاده برای اتصال خطوط توزیع نیروی برق یا خطوط انتقال به تیرهای برق و دکل های انتقال استفاده می شود . آنها وزن سیم های معلق را بدون اجازه دادن به جریان از طریق برج به زمین تحمل می کنند.

فیزیک رسانایی در جامدات [ ویرایش ]

عایق الکتریکی عدم وجود هدایت الکتریکی است . نظریه نوار الکترونیکی (شاخه‌ای از فیزیک) توضیح می‌دهد که بار الکتریکی زمانی جریان می‌یابد که حالت‌های کوانتومی ماده در دسترس است که الکترون‌ها می‌توانند در آن برانگیخته شوند. این به الکترون‌ها اجازه می‌دهد تا انرژی به دست آورند و در نتیجه در یک رسانا، مانند فلز ، حرکت کنند ، اگر اختلاف پتانسیل الکتریکی روی ماده اعمال شود. اگر چنین حالت هایی در دسترس نباشد، ماده یک عایق است.

اکثر عایق ها دارای یک شکاف باند بزرگ هستند . این به این دلیل اتفاق می‌افتد که نوار «والانس» حاوی بالاترین انرژی الکترون‌ها پر است و یک شکاف انرژی بزرگ این نوار را از نوار بعدی بالای آن جدا می‌کند. همیشه مقداری ولتاژ (به نام ولتاژ شکست ) وجود دارد که به الکترون ها انرژی کافی برای برانگیختن به این باند می دهد. هنگامی که از این ولتاژ فراتر رفت، خرابی الکتریکی رخ می دهد و ماده دیگر عایق نیست و بار را از خود عبور می دهد. این معمولاً با تغییرات فیزیکی یا شیمیایی همراه است که به طور دائمی مواد و خواص عایق آن را تخریب می کند.

هنگامی که میدان الکتریکی اعمال شده در یک ماده عایق در هر مکانی از میدان شکست آستانه برای آن ماده بیشتر شود، عایق ناگهان تبدیل به یک رسانا می شود و باعث افزایش زیادی در جریان می شود، قوس الکتریکی از طریق ماده. شکست الکتریکی زمانی اتفاق می‌افتد که میدان الکتریکی موجود در ماده به اندازه‌ای قوی باشد که حامل‌های بار آزاد (الکترون‌ها و یون‌ها، که همیشه در غلظت‌های پایین وجود دارند) را به سرعت بالا برساند تا الکترون‌ها را در هنگام برخورد با اتم‌ها از بین ببرد و اتم‌ها را یونیزه کند . این الکترون ها و یون های آزاد شده به نوبه خود شتاب می گیرند و به اتم های دیگر برخورد می کنند و حامل های بار بیشتری را در یک واکنش زنجیره ای ایجاد می کنند . عایق به سرعت از حامل های شارژ سیار پر می شود و مقاومت آن به سطح پایینی کاهش می یابد. در یک جامد، ولتاژ شکست متناسب با انرژی شکاف باند است . هنگامی که تخلیه تاج رخ می دهد، هوا در ناحیه اطراف یک هادی ولتاژ بالا می تواند بدون افزایش فاجعه بار جریان، شکسته و یونیزه شود. با این حال، اگر منطقه شکسته شدن هوا به هادی دیگری با ولتاژ متفاوت گسترش یابد، یک مسیر رسانا بین آنها ایجاد می کند و جریان زیادی از هوا عبور می کند و قوس الکتریکی ایجاد می کند . حتی یک خلاء نیز می‌تواند دچار نوعی خرابی شود، اما در این مورد، شکست یا قوس خلاء شامل بارهایی است که از سطح الکترودهای فلزی خارج می‌شوند نه اینکه توسط خود خلاء تولید شوند.

علاوه بر این، همه عایق ها در دماهای بسیار بالا به هادی تبدیل می شوند زیرا انرژی گرمایی الکترون های ظرفیت برای قرار دادن آنها در نوار رسانایی کافی است. [1] [2]

در خازن های خاصی، اتصالات کوتاه بین الکترودهای ایجاد شده در اثر شکست دی الکتریک می تواند با کاهش میدان الکتریکی اعمال شده ناپدید شود. [3] [4] [5] [ مرتبط؟ ]

استفاده می کند [ ویرایش ]

یک پوشش انعطاف پذیر از یک عایق اغلب بر روی سیم و کابل برق اعمال می شود. این مجموعه سیم عایق نامیده می شود . سیم‌ها گاهی از پوشش عایق استفاده نمی‌کنند، فقط از هوا استفاده می‌کنند، در حالی که پوشش جامد (مثلاً پلاستیکی) ممکن است غیرعملی باشد. سیم هایی که یکدیگر را لمس می کنند باعث ایجاد اتصالات متقاطع، اتصال کوتاه و خطر آتش سوزی می شوند. در کابل کواکسیال، هادی مرکزی باید دقیقاً در وسط سپر توخالی قرار گیرد تا از بازتاب امواج الکترومغناطیسی جلوگیری شود. سیم هایی که ولتاژ بالا را در معرض خطر قرار می دهند می توانند باعث شوک انسانی و خطرات برق گرفتگی شوند .

اکثر محصولات سیم و کابل عایق بندی شده دارای حداکثر درجه بندی برای ولتاژ و دمای هادی هستند. محصول ممکن است دارای رتبه بندی ampacity (ظرفیت حمل جریان) نباشد، زیرا این به محیط اطراف (به عنوان مثال دمای محیط) بستگی دارد.

در سیستم های الکترونیکی، بردهای مدار چاپی از پلاستیک اپوکسی و فایبر گلاس ساخته می شوند. تخته های نارسانا از لایه های هادی فویل مسی پشتیبانی می کنند. در دستگاه‌های الکترونیکی، اجزای فعال ریز و ظریف در داخل پلاستیک‌های اپوکسی یا فنولی نارسانا یا در داخل شیشه‌های پخته شده یا پوشش‌های سرامیکی تعبیه شده‌اند.

در اجزای میکروالکترونیکی مانند ترانزیستورها و آی سی ها ، ماده سیلیکونی معمولاً به دلیل دوپینگ یک رسانا است، اما به راحتی می تواند با اعمال گرما و اکسیژن به یک عایق خوب تبدیل شود. سیلیکون اکسید شده کوارتز است ، یعنی دی اکسید سیلیکون ، جزء اصلی شیشه است.

در سیستم های ولتاژ بالا حاوی ترانسفورماتور و خازن ، روغن عایق مایع روش معمولی برای جلوگیری از قوس است. روغن جایگزین هوا در فضاهایی می شود که باید ولتاژ قابل توجهی را بدون خرابی الکتریکی تحمل کنند . سایر مواد عایق سیستم ولتاژ بالا شامل نگهدارنده سیم های سرامیکی یا شیشه ای، گاز، خلاء و قرار دادن سیم ها به اندازه کافی از یکدیگر برای استفاده از هوا به عنوان عایق است.

عایق کاری در دستگاه های الکتریکی [ ویرایش ]

کابل با روکش مسی عایق معدنی با روکش PVC با دو هسته رسانا

مهمترین ماده عایق هوا است. انواع عایق های جامد، مایع و گاز نیز در دستگاه های الکتریکی استفاده می شود. در ترانسفورماتورها ، ژنراتورها و موتورهای الکتریکی کوچکتر ، عایق روی سیم‌پیچ‌ها از حداکثر چهار لایه نازک از فیلم لاک پلیمری تشکیل شده است. سیم آهنربایی عایق‌شده با فیلم به سازنده اجازه می‌دهد تا حداکثر تعداد چرخش را در فضای موجود به دست آورد. سیم پیچ هایی که از هادی های ضخیم تر استفاده می کنند اغلب با نوار عایق فایبرگلاس تکمیلی پیچیده می شوند . سیم‌پیچ‌ها همچنین ممکن است با لاک‌های عایق آغشته شوند تا از کرونا الکتریکی جلوگیری شود و ارتعاشات ناشی از مغناطیسی سیم کاهش یابد. سیم پیچ های بزرگ ترانسفورماتور هنوز هم عمدتاً با کاغذ ، چوب، لاک و روغن معدنی عایق بندی می شوند . اگرچه این مواد بیش از 100 سال است که مورد استفاده قرار می‌گیرند، اما همچنان تعادل خوبی از اقتصاد و عملکرد مناسب دارند. شینه ها و قطع کننده های مدار در تابلو برق ممکن است با عایق پلاستیکی تقویت شده با شیشه عایق بندی شوند، به طوری که شعله کم پخش شود و از ردیابی جریان در سراسر مواد جلوگیری شود.

در دستگاه های قدیمی تر ساخته شده تا اوایل دهه 1970، تخته های ساخته شده از آزبست فشرده ممکن است یافت شود. در حالی که این یک عایق مناسب در فرکانس های برق است، جابجایی یا تعمیر مواد آزبست می تواند الیاف خطرناک را در هوا آزاد کند و باید با احتیاط انجام شود. سیم عایق شده با آزبست نمدی در دهه 1920 در کاربردهای با دمای بالا و ناهموار استفاده شد. سیم های این نوع توسط جنرال الکتریک با نام تجاری "دلتابستون" به فروش می رسید. [6]

تابلوهای برق جلو تا اوایل قرن بیستم از تخته سنگ یا سنگ مرمر ساخته می شدند. برخی از تجهیزات ولتاژ بالا برای عملکرد در یک گاز عایق فشار بالا مانند هگزا فلوراید گوگرد طراحی شده اند . مواد عایق که در توان و فرکانس‌های پایین عملکرد خوبی دارند، ممکن است در فرکانس رادیویی رضایت‌بخش نباشند ، به دلیل گرمایش ناشی از اتلاف بیش از حد دی الکتریک.

سیم های برق ممکن است با پلی اتیلن ، پلی اتیلن شبکه ای (از طریق پردازش پرتو الکترونی یا اتصال عرضی شیمیایی)، پی وی سی ، کاپتون ، پلیمرهای لاستیکی مانند، کاغذ آغشته به روغن، تفلون ، سیلیکون یا اتیلن تترا فلوئورواتیلن اصلاح شده ( ETFE ) عایق بندی شوند . کابل های برق بزرگتر بسته به کاربرد ممکن است از پودر معدنی فشرده استفاده کنند.

مواد عایق انعطاف پذیر مانند پی وی سی (پلی وینیل کلرید) برای عایق کاری مدار و جلوگیری از تماس انسان با سیم "زنده" استفاده می شود - سیمی که ولتاژ 600 ولت یا کمتر دارد. به دلیل قوانین ایمنی و زیست محیطی اتحادیه اروپا که باعث می شود PVC اقتصادی کمتر شود، احتمالاً مواد جایگزین به طور فزاینده ای مورد استفاده قرار می گیرند.

در دستگاه های الکتریکی مانند موتورها، ژنراتورها و ترانسفورماتورها از سیستم های عایق مختلفی استفاده می شود که بر اساس حداکثر دمای کاری توصیه شده برای دستیابی به عمر کاری قابل قبول طبقه بندی می شوند. مواد از انواع کاغذ ارتقا یافته تا ترکیبات معدنی متغیر است.

عایق کلاس I و کلاس II [ ویرایش ]

مقاله اصلی: کلاس های لوازم خانگی

تمام وسایل برقی قابل حمل یا دستی برای محافظت از کاربر در برابر شوک مضر عایق بندی شده اند.

عایق بندی کلاس I مستلزم آن است که بدنه فلزی و سایر قطعات فلزی در معرض دید دستگاه از طریق یک سیم اتصال به زمین که در صفحه اصلی سرویس ارت شده است به زمین متصل شود - اما فقط به عایق اولیه روی هادی ها نیاز دارد. این تجهیزات برای اتصال به زمین به یک پین اضافی روی دوشاخه برق نیاز دارد.

عایق کلاس II به این معنی است که دستگاه دو عایق است . این در برخی از لوازم خانگی مانند ریش تراش برقی، سشوار و ابزار برقی قابل حمل استفاده می شود. عایق مضاعف مستلزم آن است که دستگاه ها دارای عایق اولیه و تکمیلی باشند که هر کدام برای جلوگیری از برق گرفتگی کافی است . تمام اجزای داخلی با انرژی الکتریکی کاملاً درون یک بدنه عایق قرار دارند که از هرگونه تماس با قطعات "زنده" جلوگیری می کند. در اتحادیه اروپا ، وسایلی که دارای دو عایق هستند، همه با نمادی از دو مربع، یکی در داخل دیگری، مشخص می شوند. [7]

پیشنهاد شده است که این مقاله به مقالاتی با عنوان عایق برق و عایق برق تقسیم شود . ( بحث ) ( ژوئن 2021 )

عایق های تلگراف و انتقال نیرو [ ویرایش ]

عایق شیشه ای پین برای انتقال سیم باز از راه دور برای ارتباطات تلفنی، ساخته شده برای AT&T در دوره از ج. 1890 تا WW-I؛ آن را با یک پین فلزی یا چوبی پیچ مانند که با رزوه در فضای داخلی توخالی مطابقت دارد به ساختار پشتیبانی خود محکم می شود. سیم انتقال به شیار اطراف مقره درست زیر گنبد بسته می شود.

رساناها برای انتقال برق با ولتاژ بالا برهنه هستند و توسط هوای اطراف عایق می شوند. رساناهایی برای ولتاژهای کمتر در توزیع ممکن است مقداری عایق داشته باشند اما اغلب نیز خالی هستند. تکیه گاه های عایق در نقاطی که توسط تیرهای برق یا دکل های انتقال پشتیبانی می شوند مورد نیاز است . همچنین در جاهایی که سیم وارد ساختمان‌ها یا وسایل الکتریکی می‌شود، مانند ترانسفورماتور یا قطع کننده مدار ، برای عایق‌بندی از کیس، عایق‌ها مورد نیاز هستند. اغلب این بوش ها هستند که عایق های توخالی هستند که هادی داخل آنها قرار دارد.

مواد [ ویرایش ]

عایق های مورد استفاده برای انتقال برق با ولتاژ بالا از شیشه ، چینی یا مواد پلیمری مرکب ساخته شده اند . عایق های چینی از خاک رس ، کوارتز یا آلومینا و فلدسپات ساخته می شوند و برای ریختن آب با لعاب صاف پوشانده می شوند. عایق های ساخته شده از چینی غنی از آلومینا در مواردی که مقاومت مکانیکی بالا ملاک است استفاده می شود. پرسلن دارای استحکام دی الکتریک حدود 4-10 کیلو ولت بر میلی متر است. [8] شیشه دارای استحکام دی الکتریک بالاتری است، اما میعان را جذب می کند و اشکال نامنظم ضخیم مورد نیاز برای عایق ها بدون کرنش های داخلی ریخته گری دشوار است. [9] برخی از تولیدکنندگان عایق ساخت عایق های شیشه ای را در اواخر دهه 1960 متوقف کردند و به مواد سرامیکی روی آوردند.

برخی از شرکت های برق از مواد کامپوزیت پلیمری برای برخی از انواع عایق ها استفاده می کنند. اینها معمولاً از یک میله مرکزی ساخته شده از پلاستیک تقویت شده با الیاف و یک لایه هوای بیرونی ساخته شده از لاستیک سیلیکون یا لاستیک مونومر اتیلن پروپیلن دی ان ( EPDM ) تشکیل شده اند. عایق های کامپوزیتی کم هزینه تر، سبک تر و دارای خواص آبگریز عالی هستند. این ترکیب آنها را برای خدمات در مناطق آلوده ایده آل می کند. [10] با این حال، این مواد هنوز عمر ثابت طولانی مدت شیشه و چینی را ندارند.

خطوط برق پشتیبانی شده توسط عایق های پین سرامیکی در کالیفرنیا ، ایالات متحده آمریکا
عایق سرامیکی 10 کیلو ولت، سوله نمایش

یک عایق پین خانگی

طراحی [ ویرایش ]

بوش سرامیکی ولتاژ بالا در طول ساخت، قبل از لعاب (1977)

خرابی الکتریکی یک عایق به دلیل ولتاژ بیش از حد می تواند به یکی از دو روش زیر رخ دهد:

قوس سوراخی شکستگی و هدایت مواد عایق است که باعث ایجاد قوس الکتریکی در داخل عایق می شود. گرمای حاصل از قوس معمولاً به طور جبران ناپذیری به عایق آسیب می رساند. ولتاژ سوراخ ولتاژی است که در طول عایق (در صورت نصب به روش معمولی خود) که باعث ایجاد قوس سوراخ می شود.
قوس فلاش اوور شکست و هدایت هوا در اطراف یا در امتداد سطح مقره است که باعث ایجاد قوس در امتداد بیرونی عایق می شود. عایق ها معمولاً به گونه ای طراحی می شوند که در برابر فلاش اور بدون آسیب مقاومت کنند. ولتاژ فلاش اور ولتاژی است که باعث ایجاد قوس فلاش اوور می شود.

بیشتر عایق های ولتاژ بالا با ولتاژ فلاش اوور کمتری نسبت به ولتاژ سوراخ طراحی شده اند، بنابراین قبل از سوراخ شدن چشمک می زنند تا آسیبی نبینند.

خاک، آلودگی، نمک و به ویژه آب روی سطح یک عایق ولتاژ بالا می‌تواند یک مسیر رسانا را در سراسر آن ایجاد کند که باعث ایجاد جریان‌های نشتی و فلاش اوور می‌شود. هنگامی که عایق خیس است، ولتاژ فلاش اوور را می توان بیش از 50 درصد کاهش داد. عایق های ولتاژ بالا برای استفاده در فضای باز به گونه ای شکل می گیرند که طول مسیر نشتی را در امتداد سطح از یک سر به سر دیگر به حداکثر برسانند که طول خزش نامیده می شود تا این جریان های نشتی به حداقل برسد. [11] برای انجام این کار، سطح را به یک سری موج‌دار یا دیسک‌های متحدالمرکز قالب‌گیری می‌کنند. اینها معمولاً شامل یک یا چند سوله هستند . سطوح فنجانی شکل رو به پایین که به عنوان چتر عمل می کنند تا اطمینان حاصل شود که بخشی از مسیر نشتی سطح زیر "کاپ" در هوای مرطوب خشک می ماند. حداقل فاصله خزش 20 تا 25 میلی‌متر بر کیلوولت است، اما باید در مناطق با آلودگی زیاد یا مناطق نمک‌دریایی هوا افزایش یابد.

+ نوشته شده در سه شنبه پنجم دی ۱۴۰۲ ساعت 17:24 توسط علی رضا نقش |

قطبش پذیری

از ویکیپدیا، دانشنامه آزاد

برای امواج الکترومغناطیسی، قطبش (امواج) را ببینید . برای دیگر کاربردها، قطبش (ابهام‌زدایی) را ببینید .
قطبش پذیری معمولاً به تمایل ماده هنگام قرار گرفتن در معرض یک میدان الکتریکی برای به دست آوردن یک گشتاور دوقطبی الکتریکی متناسب با آن میدان اعمال شده اشاره دارد. این خاصیت ذرات با بار الکتریکی است . هنگامی که در معرض میدان الکتریکی قرار می گیرند، الکترون های با بار منفی و هسته های اتمی با بار مثبت در معرض نیروهای مخالف قرار می گیرند و تحت جداسازی بار قرار می گیرند . قطبش پذیری مسئول ثابت دی الکتریک یک ماده و در فرکانس های بالا (نوری)، ضریب شکست آن است .
قطبش پذیری یک اتم یا مولکول به عنوان نسبت گشتاور دوقطبی القایی آن به میدان الکتریکی محلی تعریف می شود. در یک جامد کریستالی، گشتاور دوقطبی در واحد سلول را در نظر می گیریم . [1] توجه داشته باشید که میدان الکتریکی محلی که توسط یک مولکول مشاهده می‌شود، به طور کلی با میدان الکتریکی ماکروسکوپی که به صورت خارجی اندازه‌گیری می‌شود، متفاوت است. این اختلاف توسط رابطه کلازیوس-موسوتی (زیر) در نظر گرفته می‌شود که رفتار توده‌ای ( چگالی قطبش ناشی از میدان الکتریکی خارجی را با توجه به حساسیت الکتریکی به هم متصل می‌کند) $\chi =\varepsilon _{r}-1$ ) با قطبش پذیری مولکولی $\ آلفا$ به دلیل میدان محلی
قطبش پذیری مغناطیسی نیز به تمایل یک گشتاور دوقطبی مغناطیسی برای ظاهر شدن متناسب با یک میدان مغناطیسی خارجی اشاره دارد . قطبش پذیری های الکتریکی و مغناطیسی پاسخ دینامیکی یک سیستم محدود (مانند یک مولکول یا کریستال) را به میدان های خارجی تعیین می کند و بینشی را در مورد ساختار داخلی یک مولکول ارائه می دهد. [2] «قطبی‌پذیری» نباید با گشتاور دوقطبی مغناطیسی یا الکتریکی ذاتی یک اتم، مولکول یا ماده حجیم اشتباه گرفته شود . اینها به حضور میدان خارجی بستگی ندارند.
قطبش پذیری الکتریکی [ ویرایش ]
تعریف [ ویرایش ]
قطبش پذیری الکتریکی تمایل نسبی توزیع بار است، مانند ابر الکترونی یک اتم یا مولکول ، که توسط یک میدان الکتریکی خارجی از شکل عادی خود منحرف شود .
قطبی پذیری $\ آلفا$ در محیط های همسانگرد به عنوان نسبت گشتاور ${\boldsymbol {p}}$ یک اتم دوقطبی القایی تعریف می شود به میدان الکتریکی $\boldsymbol{E}$ که این لحظه دوقطبی را ایجاد می کند. [3]
$\alpha ={\frac {||{\boldsymbol {p}}||}{||{\boldsymbol {E}}||}}$
قطبش پذیری دارای واحدهای SI C·m 2 ·V -1 = A 2 ·s 4 ·kg -1 است در حالی که واحد cgs آن cm 3 است . معمولاً در واحدهای cgs به عنوان یک حجم قطبی پذیری نامیده می شود که گاهی اوقات در Å 3 = 10-24 cm3 بیان می شود . می توان از واحدهای SI تبدیل کرد ( $\ آلفا$ ) به واحدهای cgs (" $\آلفا$ ) به شرح زیر است:
$\alpha '(\mathrm {cm} ^{3})={\frac {10^{6}}{4\pi \varepsilon _{0}}}\alpha (\mathrm {C{\cdot }m^{2}{\cdot }V^{-1}} )={\frac {10^{6}}{4\pi \varepsilon _{0}}}\alpha (\mathrm {F{\ cdot }m^{2}} )$ ≃ 8.988 × 10 15 × $\alpha (\mathrm {F{\cdot }m^{2}} )$
جایی که $\varepsilon _{0}$ ضریب نفوذ خلاء ~8.854 × 10-12 (F/m) است . اگر حجم قطبش پذیری در واحدهای cgs نشان داده شود" $\آلفا$ این رابطه را می توان به طور کلی [4] (در SI) به صورت بیان کرد=40" $\alpha =4\pi \varepsilon _{0}\alpha '$ .
قطبش پذیری ذرات منفرد با میانگین حساسیت الکتریکی محیط توسط رابطه کلازیوس-موسوتی مرتبط است :
$R={\displaystyle \left({\frac {4\pi }{3}}\right)N_{\text{A}}\alpha _{c}=\left({\frac {M} {p}}\right)\left({\frac {\varepsilon _{\mathrm {r} }-1}{\varepsilon _{\mathrm {r} }+2}}\right)}$
که در آن R = انکسار مولی ، $N_{{\text{A}}}$ = ثابت آووگادرو، $\alpha _{c}$ = قطبش پذیری الکترونیکی، p = چگالی مولکول ها، M = جرم مولی، و $\varepsilon _{r}=\epsilon /\epsilon _{0}$ گذردهی نسبی ماده یا ثابت دی الکتریک (یا در اپتیک، مربع ضریب شکست ) است.
قطبش پذیری برای محیط های ناهمسانگرد یا غیر کروی به طور کلی نمی تواند به عنوان یک کمیت اسکالر نشان داده شود. تعریف کردن $\ آلفا$ به عنوان یک اسکالر هم نشان می دهد که میدان های الکتریکی اعمال شده فقط می توانند مولفه های قطبش موازی با میدان را القا کنند و هم اینکه، $x، y$ و $z$ جهت ها به همان روش به میدان الکتریکی اعمال شده پاسخ می دهند. به عنوان مثال، یک میدان الکتریکی در $ایکس$ جهت فقط می تواند تولید کند $ایکس$ جزء در ${\boldsymbol {p}}$ و اگر همان میدان الکتریکی در $y$ -جهت قطبش القایی از نظر قدر یکسان است اما در آن ظاهر می شود $y$ جزئی از ${\boldsymbol {p}}$ . بسیاری از مواد کریستالی دارای جهت‌هایی هستند که قطبش آن آسان‌تر از سایرین است و برخی حتی در جهت‌های عمود بر میدان الکتریکی اعمال‌شده قطبی می‌شوند [ نیاز به منبع ] ، و همین اتفاق در مورد اجسام غیر کروی نیز می‌افتد. برخی از مولکول ها و مواد با این نوع ناهمسانگردی از نظر نوری فعال هستند یا انکسار خطی نور را نشان می دهند.
تانسور [ ویرایش ]
برای توصیف محیط ناهمسانگرد یک قطبش پذیری رتبه دو تانسور یا $3 \ برابر 3$ ماتریس $\ آلفا$ تعریف شده است،
$\mathbb {\alpha } ={\begin{bmatrix}\alpha _{xx}&\alpha _{xy}&\alpha _{xz}\\\alpha _{yx}&\alpha _{yy }&\alpha _{yz}\\\alpha _{zx}&\alpha _{zy}&\alpha _{zz}\\\end{bmatrix}}$
به طوری که:
${\boldsymbol {p}}=\mathbb {\alpha } {\boldsymbol {E}}$
عناصری که پاسخ موازی با میدان الکتریکی اعمال شده را توصیف می کنند، عناصری هستند که در امتداد قطر قرار دارند. ارزش زیادی از $\alpha _{yx}$ در اینجا به این معنی است که یک میدان الکتریکی اعمال شده در $ایکس$ -جهت به شدت مواد را قطبی می کند $y$ -جهت. عبارات صریح برای $\ آلفا$ برای اجسام بیضوی ناهمسانگرد همگن داده شده است. [5] [6]
کاربرد در کریستالوگرافی [ ویرایش ]
میدان ماکروسکوپی اعمال شده به کریستال مکعبی
ماتریس بالا را می توان با معادله شکست مولی و سایر داده ها برای تولید داده های چگالی برای کریستالوگرافی استفاده کرد. هر اندازه‌گیری قطبی‌پذیری همراه با ضریب شکست مرتبط با جهت آن، چگالی خاصی برای جهت ایجاد می‌کند که می‌تواند برای ایجاد یک ارزیابی سه بعدی دقیق از انباشتگی مولکولی در کریستال استفاده شود. این رابطه اولین بار توسط لینوس پاولینگ مشاهده شد. [1]
قطبش پذیری و خاصیت مولکولی مربوط به ضریب شکست و خاصیت توده ای است. در ساختارهای کریستالی، برهمکنش بین مولکول ها با مقایسه یک میدان محلی با میدان ماکروسکوپی در نظر گرفته می شود. با تجزیه و تحلیل یک شبکه کریستالی مکعبی ، می‌توانیم یک ناحیه کروی همسانگرد را برای نمایش کل نمونه تصور کنیم. شعاع دادن به منطقه $آ$ میدان با حجم کره ضربدر گشتاور دوقطبی در واحد حجم به دست می آید. ${\overright arrow {P}}.$
${\overrightarrow {\mu }}$ ${\tfrac {4\pi a^{3}}{3}}$ . ${\overright arrow {P}}.$
ما می توانیم با حوزه محلی خود تماس بگیریم ${\ فلش رو به راست {F}}$ ، میدان ماکروسکوپی $\overrightarrow{E}$ و میدان ناشی از ماده درون کره $E_{i}={\tfrac {-{\overrightarrow {P}}}{3\varepsilon _{0}}}$ [7] سپس می‌توانیم میدان محلی را به عنوان میدان ماکروسکوپی بدون مشارکت میدان داخلی تعریف کنیم:
${\overrightarrow {F}}={\overrightarrow {E}}-{\overrightarrow {E_{i}}}={\overrightarrow {E}}+{\tfrac {\overrightarrow {P}}{3 \varepsilon _{0}}}$
قطبش متناسب با میدان ماکروسکوپی است جایی که $\varepsilon _{0}$ ثابت گذردهی الکتریکی است و $\chi _{\text{e}}$ حساسیت الکتریکی است . با استفاده از این تناسب، میدان محلی را به عنوان پیدا می کنیم ${\overrightarrow {F}}={\tfrac {1}{3}}(\varepsilon _{r}+2){\overrightarrow {E}}$ که می توان از آن در تعریف پلاریزاسیون استفاده کرد
${\overrightarrow {P}}={\tfrac {N\alpha }{V}}{\overrightarrow {F}}={\tfrac {N\alpha }{3V}}(\varepsilon _{r} +2){\arrow overright {E}}$
و ساده شده با $\varepsilon _{r}=1+{\tfrac {N\alpha }{\varepsilon _{0}V}}$ برای بدست آوردن ${\overrightarrow {P}}=\varepsilon _{0}(\varepsilon _{r}-1){\overrightarrow {E}}$ . این دو عبارت را می‌توان هر دو برابر با دیگری تنظیم کرد و عبارت را حذف کرد $\overrightarrow{E}$ مدت به ما می دهد-30. ما می توانیم مجوز نسبی را جایگزین کنیم $\varepsilon _{r}$ با ضریب شکست $n$ ، از آنجا که $\varepsilon _{r}=n^{2}$ برای گاز کم فشار چگالی عدد را می توان با وزن مولکولی مرتبط کرد $م$ و چگالی جرمی $\rho$ از طریق ${\tfrac {N}{V}}={\tfrac {N_{A}\rho }{M}}$ ، تنظیم فرم نهایی معادله ما برای شامل انکسار مولی:
$R_{M}={\tfrac {N_{A}\alpha }{3\varepsilon _{0}}}={\tfrac {M}{\rho }}{\tfrac {n^{2} -1}{n^{2}+2}}$
این معادله به ما اجازه می‌دهد که ویژگی توده ( ضریب شکست ) را به خاصیت مولکولی (قطبی‌پذیری) به عنوان تابعی از فرکانس مرتبط کنیم. [8]

گرایش ها [ ویرایش ]
به طور کلی، قطبش پذیری با افزایش حجم اشغال شده توسط الکترون ها افزایش می یابد. [9] در اتم‌ها، این امر به این دلیل اتفاق می‌افتد که اتم‌های بزرگ‌تر دارای الکترون‌های آزادتر در مقابل اتم‌های کوچک‌تر با الکترون‌های محکم‌تر هستند. [9] [10] در ردیف‌های جدول تناوبی ، قطبش پذیری از چپ به راست کاهش می‌یابد. [9] قطبش پذیری در ستون های جدول تناوبی افزایش می یابد. [9] به همین ترتیب، مولکول های بزرگتر عموماً قطبش پذیرتر از مولکول های کوچکتر هستند.
آب یک مولکول بسیار قطبی است ، اما آلکان ها و مولکول های آبگریز دیگر قطبش پذیرتر هستند. آب با دوقطبی دائمی خود به دلیل میدان الکتریکی خارجی کمتر تغییر شکل می دهد. آلکان ها قطبی ترین مولکول ها هستند. [9] اگرچه انتظار می‌رود آلکن‌ها و آرن‌ها به دلیل واکنش‌پذیری بالاتر در مقایسه با آلکان‌ها، قطبش پذیری بیشتری نسبت به آلکان‌ها داشته باشند، اما آلکان‌ها در واقع قطبش پذیری بیشتری دارند. [9] این به دلیل کربن‌های sp 2 الکترونگاتیوتر آلکن و آرن به کربن‌های sp 3 الکترونگاتیو کمتر آلکان است . [9]
مدل‌های پیکربندی الکترون حالت زمین اغلب در مطالعه قطبش پذیری پیوندها ناکافی هستند زیرا تغییرات چشمگیری در ساختار مولکولی در یک واکنش رخ می‌دهد. [ توضیح لازم است ] [9]
قطبش پذیری مغناطیسی [ ویرایش ]
قطبش پذیری مغناطیسی که توسط برهمکنش های اسپینی نوکلئون ها تعریف می شود ، پارامتر مهم دوترون ها و هادرون ها است . به طور خاص، اندازه گیری قطبش پذیری تانسور نوکلئون ها اطلاعات مهمی در مورد نیروهای هسته ای وابسته به اسپین به دست می دهد. [11]
روش دامنه‌های اسپین از فرمالیسم مکانیک کوانتومی برای توصیف آسان‌تر دینامیک اسپین استفاده می‌کند. پلاریزاسیون برداری و تانسوری ذره/هسته با اسپین S ≥ 1 توسط بردار پلاریزاسیون واحد مشخص می شود. ${\boldsymbol {p}}$ و تانسور پلاریزاسیون P` . تانسورهای اضافی متشکل از ضربهای سه یا چند ماتریس اسپینی فقط برای توصیف کامل پلاریزاسیون ذرات/هسته‌ها با اسپین S ≥ 3 ⁄ 2 مورد نیاز است . [11]
همچنین ببینید [ ویرایش ]

دی الکتریک
حساسیت الکتریکی
چگالی پلاریزاسیون
MOSCED ، یک روش تخمینی برای ضرایب فعالیت است که از قطبش پذیری به عنوان یکی از پارامترهای خود استفاده می کند.

+ نوشته شده در سه شنبه پنجم دی ۱۴۰۲ ساعت 17:8 توسط علی رضا نقش |

گذر نسبی

از ویکیپدیا، دانشنامه آزاد

ضریب نسبی برخی از مواد در دمای اتاق زیر 1 کیلوهرتز

موادε r

وکیوم1 (طبق تعریف)

هوا1.000 589 86 ± 0.000 000 50
(در STP ، 900 کیلوهرتز)، [1]

PTFE / تفلون2.1

پلی اتیلن / XLPE2.25

پلی آمید3.4

پلی پروپیلن2.2-2.36

پلی استایرن2.4-2.7

دی سولفید کربن2.6

BoPET3.1 [2]

کاغذ ، چاپ1.4 [3] (200 کیلوهرتز)

پلیمرهای الکترواکتیو2-12

میکا3-6 [2]

دی اکسید سیلیکون3.9 [4]

یاقوت کبود8.9-11.1 (ناهمسانگرد) [5]

بتن4.5

پیرکس ( شیشه )4.7 (3.7-10)

نئوپرن6.7 [2]

لاستیک طبیعی7

الماس5.5-10

نمک3-15

رزین ملامینه7.2-8.4 [6]

گرافیت10-15

لاستیک سیلیکونی2.9-4 [7]

سیلیکون11.68

GaAs12.4 [8]

نیترید سیلیکون7-8 (پلی کریستالی، 1 مگاهرتز) [9] [10]

آمونیاک26، 22، 20، 17 (80-، 40-، 0، +20 درجه سانتی گراد)

متانول30

اتیلن گلیکول37

فورفورال42.0

گلیسرول41.2، 47، 42.5 (0، 20، 25 درجه سانتی گراد)

اب87.9، 80.2، 55.5
(0، 20، 100 درجه سانتیگراد) [11]
برای نور مرئی: 1.77

اسید هیدروفلوریک175، 134، 111، 83.6
(-73، -42، -27، 0 درجه سانتیگراد)،

هیدرازین52.0 (20 درجه سانتیگراد)،

فرمامید84.0 (20 درجه سانتیگراد)

اسید سولفوریک84-100 (20-25 درجه سانتیگراد)

آب اکسیژنه128 آبی 60-
(-30-25 درجه سانتی گراد)

اسید هیدروسیانیک158.0-2.3 (0-21 درجه سانتی گراد)

دی اکسید تیتانیوم86-173

تیتانات استرانسیوم310

باریم استرانسیوم تیتانات500

باریم تیتانات [12]1200-10000 (20-120 درجه سانتیگراد)

تیتانات زیرکونات سرب500-6000

پلیمرهای مزدوج1.8-6 تا 100000 [13]

تیتانات مس کلسیم> 250000 [14]

وابستگی دمایی گذردهی استاتیکی نسبی آب

گذردهی نسبی (در متون قدیمی تر، ثابت دی الکتریک ) گذردهی یک ماده است که به صورت نسبتی با گذردهی الکتریکی یک خلاء بیان می شود . دی الکتریک یک ماده عایق است و ثابت دی الکتریک یک عایق توانایی عایق برای ذخیره انرژی الکتریکی در میدان الکتریکی را اندازه گیری می کند.

گذردهی خاصیت ماده ای است که بر نیروی کولن بین دو بار نقطه ای در ماده تأثیر می گذارد. گذردهی نسبی عاملی است که توسط آن میدان الکتریکی بین بارها نسبت به خلاء کاهش می یابد.

به همین ترتیب، گذردهی نسبی، نسبت ظرفیت خازنی است که از آن ماده به عنوان دی الکتریک استفاده می کند ، در مقایسه با خازن مشابهی که دارای خلاء به عنوان دی الکتریک آن است . گذردهی نسبی معمولاً به عنوان ثابت دی الکتریک نیز شناخته می شود، اصطلاحی که هنوز استفاده می شود اما توسط سازمان های استاندارد در مهندسی [15] و همچنین در شیمی منسوخ شده است. [16]

تعریف [ ویرایش ]

گذردهی نسبی معمولاً به صورت εr ( ω ) (گاهی κ ، کاپا کوچک ) نشان داده می شود و به این صورت تعریف می شود .

$\varepsilon _{\text{r}}(\omega )={\frac {\varepsilon (\omega )}{\varepsilon _{0}}}،$

که در آن ε ( ω ) گذردهی پیچیده وابسته به فرکانس ماده است و ε0 گذردهی خلاء است .

گذردهی نسبی یک عدد بی بعد است که به طور کلی دارای ارزش پیچیده است . قسمت های حقیقی و موهومی آن به صورت زیر مشخص می شود: [17]

${\displaystyle \varepsilon _{\text{r}}(\omega )=\varepsilon _{\text{r}}'(\omega )-i\varepsilon _{\text{r}}''(\omega )$

گذردهی نسبی یک محیط به حساسیت الکتریکی آن ، χ e ، به صورت ε r ( ω ) = 1 + χ e مربوط می شود .

در محیط های ناهمسانگرد (مانند بلورهای غیر مکعبی) گذردهی نسبی یک تانسور رتبه دوم است .

گذردهی نسبی یک ماده برای فرکانس صفر به عنوان گذردهی نسبی ساکن آن شناخته می شود .

اصطلاحات [ ویرایش ]

اصطلاح تاریخی برای گذردهی نسبی ثابت دی الکتریک است . هنوز معمولاً استفاده می شود، اما توسط سازمان های استاندارد منسوخ شده است، [15] [16] به دلیل ابهام آن، زیرا برخی گزارش های قدیمی تر از آن برای مجوز مطلق ε استفاده می کردند . [15] [18] [19] گذردهی ممکن است به عنوان یک ویژگی استاتیک یا به عنوان یک متغیر وابسته به فرکانس نقل شود، که در این صورت به عنوان تابع دی الکتریک نیز شناخته می شود . همچنین برای ارجاع تنها به جزء حقیقی ε ′ r ضریب نسبی با ارزش مختلط استفاده شده است . [ نیازمند منبع ]

فیزیک [ ویرایش ]

در نظریه علی امواج، گذردهی کمیت پیچیده ای است. قسمت موهومی مربوط به تغییر فاز قطبش P نسبت به E است و منجر به تضعیف امواج الکترومغناطیسی عبوری از محیط می شود. طبق تعریف، گذردهی نسبی خطی خلاء برابر با 1 است، [19] که ε = ε 0 است، اگرچه اثرات کوانتومی غیرخطی نظری در خلاء وجود دارد که در شدت میدان بالا غیر قابل چشم پوشی می شوند. [20]

جدول زیر مقادیر معمولی را نشان می دهد.

گذردهی نسبی فرکانس پایین برخی از حلال های رایج

حلالگذر نسبیدرجه حرارت

C 6 H 6بنزن2.3298 K (25 درجه سانتیگراد)

Et 2 Oدی اتیل اتر4.3293 K (20 درجه سانتیگراد)

(CH 2 ) 4 Oتتراهیدروفوران (THF)7.6298 K (25 درجه سانتیگراد)

CH 2 Cl 2دی کلرومتان9.1293 K (20 درجه سانتیگراد)

NH 3 ( مایع )آمونیاک مایع17273 K (0 درجه سانتیگراد)

C 2 H 5 OHاتانول24.3298 K (25 درجه سانتیگراد)

CH 3 OHمتانول32.7298 K (25 درجه سانتیگراد)

CH 3 NO 2نیترومتان35.9303 K (30 درجه سانتیگراد)

HCONMe 2دی متیل فرماید (DMF)36.7298 K (25 درجه سانتیگراد)

CH 3 CNاستونیتریل37.5293 K (20 درجه سانتیگراد)

H 2 Oاب78.4298 K (25 درجه سانتیگراد)

HCONH 2فرمامید109293 K (20 درجه سانتیگراد)

گذردهی نسبی فرکانس پایین یخ ~96 در -10.8 درجه سانتیگراد است که در فرکانس بالا به 3.15 می رسد که مستقل از دما است. [21] در محدوده 3.12-3.19 برای فرکانس های بین حدود 1 مگاهرتز و ناحیه مادون قرمز دور باقی می ماند. [22]

اندازه گیری [ ویرایش ]

گذردهی استاتیکی نسبی εr را می توان برای میدان های الکتریکی ساکن به صورت زیر اندازه گیری کرد : ابتدا ظرفیت خازن آزمایشی C 0 با خلاء بین صفحات آن اندازه گیری می شود. سپس با استفاده از همان خازن و فاصله بین صفحات آن، ظرفیت C با دی الکتریک بین صفحات اندازه گیری می شود. سپس گذردهی نسبی را می توان به صورت محاسبه کرد

$\varepsilon _{\text{r}}={\frac {C}{C_{0}}}.$

برای میدان های الکترومغناطیسی متغیر زمان ، این کمیت وابسته به فرکانس می شود . یک روش غیرمستقیم برای محاسبه ε r ، تبدیل نتایج اندازه‌گیری پارامتر S فرکانس رادیویی است . شرحی از تبدیل‌های پارامتر S که اغلب استفاده می‌شود برای تعیین εr وابسته به فرکانس دی الکتریک‌ها را می‌توان در این منبع کتابشناختی یافت. [23] متناوبا، اثرات مبتنی بر رزونانس ممکن است در فرکانس های ثابت به کار گرفته شود. [24]

برنامه های کاربردی [ ویرایش ]

انرژی [ ویرایش ]

گذردهی نسبی یک قطعه اطلاعات ضروری در هنگام طراحی خازن ها و در شرایط دیگر است که ممکن است انتظار داشته باشیم که یک ماده ظرفیت خازنی را وارد مدار کند. اگر ماده ای با گذردهی نسبی بالا در یک میدان الکتریکی قرار گیرد ، مقدار آن میدان به طور قابل اندازه گیری در حجم دی الکتریک کاهش می یابد. این حقیقیت معمولاً برای افزایش ظرفیت خازن طراحی خاص استفاده می شود. لایه های زیر هادی های اچ شده در بردهای مدار چاپی ( PCB ) نیز به عنوان دی الکتریک عمل می کنند.

ارتباطات [ ویرایش ]

دی الکتریک در خطوط انتقال فرکانس رادیویی (RF) استفاده می شود. در کابل کواکسیال ، پلی اتیلن را می توان بین هادی مرکزی و محافظ بیرونی استفاده کرد. همچنین می توان آن را در داخل موجبرها قرار داد تا فیلترها را تشکیل دهند . فیبرهای نوری نمونه هایی از موجبرهای دی الکتریک هستند . آنها از مواد دی الکتریک تشکیل شده اند که به طور عمدی با ناخالصی ها دوپ می شوند تا مقدار دقیق εr را در سطح مقطع کنترل کنند. این ضریب شکست ماده و در نتیجه حالت های نوری انتقال را نیز کنترل می کند. با این حال، در این موارد، از نظر فنی، گذردهی نسبی مهم است، زیرا آنها در حد الکترواستاتیک کار نمی کنند.

محیط زیست [ ویرایش ]

گذردهی نسبی هوا با دما، رطوبت و فشار هوا تغییر می کند. [25] سنسورها را می توان برای تشخیص تغییرات در خازن ناشی از تغییرات در گذردهی نسبی ساخت. بیشتر این تغییر به دلیل تأثیرات دما و رطوبت است زیرا فشار هوا نسبتاً پایدار است. با استفاده از تغییر ظرفیت به همراه دمای اندازه گیری شده می توان رطوبت نسبی را با استفاده از فرمول های مهندسی بدست آورد.

شیمی [ ویرایش ]

گذردهی استاتیکی نسبی یک حلال معیار نسبی قطبیت شیمیایی آن است . به عنوان مثال، آب بسیار قطبی است و دارای گذردهی استاتیکی نسبی 80.10 در 20 درجه سانتیگراد است در حالی که n - هگزان غیر قطبی است و دارای گذردهی ساکن نسبی 1.89 در 20 درجه سانتیگراد است. [26] این اطلاعات هنگام طراحی تکنیک‌های جداسازی، آماده‌سازی نمونه و کروماتوگرافی در شیمی تجزیه مهم است .

با این حال، این همبستگی باید با احتیاط برخورد شود. به عنوان مثال، دی کلرومتان دارای مقدار εr 9.08 ( 20 درجه سانتیگراد) است و نسبتاً ضعیف در آب محلول است (13 گرم در لیتر یا 9.8 میلی لیتر در لیتر در 20 درجه سانتیگراد). در همان زمان، تتراهیدروفوران در دمای 22 درجه سانتیگراد 7.52 = ε r است ، اما کاملاً با آب قابل اختلاط است. در مورد تتراهیدروفوران، اتم اکسیژن می تواند به عنوان گیرنده پیوند هیدروژنی عمل کند . در حالی که دی کلرومتان نمی تواند با آب پیوند هیدروژنی ایجاد کند.

این در هنگام مقایسه مقادیر εr اسید استیک (6.2528) [27] و یدواتان ( 7.6177) قابل توجه تر است . [27] مقدار عددی بزرگ ε r در مورد دوم تعجب آور نیست، زیرا اتم ید به راحتی قابل قطبش است. با این حال، این به معنای قطبی بودن آن نیز نیست ( قطبی‌پذیری الکترونیکی در این مورد بر قطبی بودن غلبه دارد).

رسانه زیانبار [ ویرایش ]

مجدداً، مانند گذردهی مطلق ، گذردهی نسبی برای مواد دارای تلفات را می توان به صورت زیر فرموله کرد:

$\varepsilon _{\text{r}}=\varepsilon _{\text{r}}'-{\frac {i\sigma }{\omega \varepsilon _{0}}}،$

از نظر یک "رسانایی دی الکتریک" σ (واحد S/m، زیمنس بر متر)، که "مجموع تمام اثرات اتلاف کننده مواد است؛ ممکن است یک رسانایی [الکتریکی] حقیقی ناشی از حامل های بار مهاجرتی را نشان دهد و همچنین ممکن است به اتلاف انرژی مرتبط با پراکندگی ε «[مجوز با ارزش حقیقی]» ( [17] ص. 8) مراجعه کنید. گسترش فرکانس زاویه ای ω = 2π c  /  λ و ثابت الکتریکی ε 0 = 1 /  μ 0 c 2 ، که به:

$\varepsilon _{\text{r}}=\varepsilon _{\text{r}}'-i\sigma \lambda \kappa ,$

که در آن λ طول موج است، c سرعت نور در خلاء و κ = μ 0 c  / 2π = 59.95849 Ω ≈ 60.0 Ω یک ثابت تازه معرفی شده است (واحد اهم یا زیمنس متقابل ، به طوری که σλκ = ε r بدون واحد باقی می ماند) .

فلزات [ ویرایش ]

گذردهی معمولاً با مواد دی الکتریک مرتبط است ، با این حال فلزات دارای گذردهی موثر با گذردهی نسبی حقیقی برابر با یک توصیف می شوند. [28] در ناحیه فرکانس بالا، که از فرکانس‌های رادیویی تا ناحیه مادون قرمز دور و تراهرتز گسترش می‌یابد ، فرکانس پلاسمایی گاز الکترون بسیار بیشتر از فرکانس انتشار الکترومغناطیسی است، بنابراین ضریب شکست n یک فلز بسیار نزدیک است. یک عدد کاملا موهومی در رژیم فرکانس پایین، گذردهی نسبی مؤثر نیز تقریباً کاملاً موهومی است: دارای یک مقدار موهومی بسیار بزرگ مربوط به رسانایی و یک مقدار حقیقی نسبتاً ناچیز است. [29]

https://en.wikipedia.org/wiki/Relative_permittivity

+ نوشته شده در سه شنبه پنجم دی ۱۴۰۲ ساعت 16:48 توسط علی رضا نقش |

سطوح گاوسی

بخشی از قدرت قانون گاوس در ارزیابی میدان های الکتریکی این است که برای هر سطحی اعمال می شود. اغلب ساختن یک سطح خیالی به نام سطح گاوسی برای استفاده از تقارن موقعیت فیزیکی راحت است.

اگر تقارن به گونه ای باشد که بتوانید سطحی را بیابید که میدان الکتریکی روی آن ثابت است، ارزیابی شار الکتریکی فقط با ضرب مقدار میدان در مساحت سطح گاوس انجام می شود.

کاربردهای قانون گاوس

شار الکتریکی

مفاهیم میدان الکتریکی شاخص

هایپرفیزیک ***** الکتریسیته و مغناطیس

R Nave

برگرد

هادی در تعادل

برای هادی در حالت تعادل:

1. بار الکتریکی خالص یک رسانا به طور کامل روی سطح آن قرار دارد. (دفع متقابل بارهای مشابه از قانون کولمب ایجاب می کند که بارها تا حد امکان از هم دور باشند، بنابراین در سطح رسانا.)

2. میدان الکتریکی داخل هادی صفر است. (هر میدان الکتریکی خالص در هادی باعث حرکت بار می شود زیرا فراوان و متحرک است. این شرایط تعادل را نقض می کند: نیروی خالص = 0.)

3. میدان الکتریکی خارجی در سطح رسانا بر آن سطح عمود است. (اگر یک مؤلفه میدان به موازات سطح وجود داشته باشد، باعث می‌شود بار متحرک در امتداد سطح حرکت کند، برخلاف فرض تعادل.)

در مورد پتانسیل چطور؟

میدان الکتریکی نزدیک سطح را ارزیابی کنید.

مفاهیم میدان الکتریکی شاخص

هایپرفیزیک ***** الکتریسیته و مغناطیس

R Nave

برگرد

میدان الکتریکی: سطح هادی

این واقعیت که هادی در حالت تعادل قرار دارد یک محدودیت مهم در این مشکل است. به ما می گوید که میدان عمود بر سطح است، زیرا در غیر این صورت نیرویی موازی با سطح اعمال می کند و حرکت بار ایجاد می کند. به همین ترتیب به ما می گوید که میدان در داخل هادی صفر است، زیرا در غیر این صورت بار در حال حرکت است و در حالت تعادل نیست.

بررسی ماهیت میدان الکتریکی نزدیک یک سطح رسانا یکی از کاربردهای مهم قانون گاوس است . با در نظر گرفتن یک سطح گاوسی استوانه ای عمود بر سطح، می توان دید که تنها سهمی که در شار الکتریکی دارد از طریق بالای سطح گاوسی است. شار توسط داده می شود

و میدان الکتریکی به سادگی است

در حالی که فقط برای یک هادی بی نهایت درست است، اما وقتی به هر هادی در حالت تعادل نزدیک می شویم، مقدار محدود را به ما می گوید.

اطلاعات بیشتر در مورد هادی در حالت تعادل

فیلدهایی برای هندسه شارژ دیگر

مفاهیم میدان الکتریکی شاخص

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electric/gausur.html

+ نوشته شده در جمعه هفدهم آذر ۱۴۰۲ ساعت 15:39 توسط علی رضا نقش |

پارچه طلا

از ویکیپدیا، دانشنامه آزاد

این مقاله در مورد پارچه است. برای حلزون، پارچه Conus را ببینید . برای رویداد قرن شانزدهم، فیلد پارچه طلا را ببینید . برای گیاه گلدار، Crocus angustifolius را ببینید .

پارچه طلا بافته شده با نوارهای طلایی

پارچه طلا یا پارچه طلا ( لاتین : Tela aurea ) پارچه ای بافته شده با پود طلایی پیچیده یا تابیده شده است که به آن "نوار طلایی مارپیچی" می گویند. در بیشتر موارد، نخ اصلی ابریشم است که با نوار یا نواری از طلا با محتوای بالا پیچیده شده است . در موارد نادرتر، کتان و پشم ظریف به عنوان هسته استفاده شده است.

تاریخچه [ ویرایش ]

پانل داخلی سمت چپ ویلتون دیپتیچ (حدود 1395-1399) ریچارد دوم انگلیسی را که زانو زده است را نشان می دهد که لباسی از پارچه طلا و سرخاب قرمز پوشیده است.

پارچه‌های طلا برای قرن‌ها برای استفاده کلیسایی رایج بوده است. در زمان هنری هفتم انگلستان ، استفاده از آن به خانواده سلطنتی و سطوح بالاتر اشراف محفوظ بود. [1] همچنین امروزه توسط شرکت هایی مانند Charvet برای لباس گردن استفاده می شود. [2]

نمونه های کمی از مقبره های استان روم باقی مانده است . [3] [4] [5] تولیدکنندگان بعدی پارچه طلا شامل امپراتوری بیزانس و بافندگان ایتالیایی قرون وسطی ، به ویژه در جنوا ، ونیز و لوکا بودند . [6] جلیقه های طلایی واترفورد که قدمت آن به دهه 1460 می رسد از ابریشم ایتالیایی بافته شده در فلورانس ساخته شده است. پانل ها در بروژ که مرکز صنعت گلدوزی قرون وسطی بود، گلدوزی می شدند. پارچه نقره ای مشابه نیز ساخته شد. امروزه نیز در هند و اروپا ساخته می شود . [7]

استفاده در تاجگذاری پادشاه چارلز سوم [ ویرایش ]

پادشاه چارلز سوم در مراسم تاجگذاری خود در 6 مه 2023 از Supertunica ساخته شده از پارچه طلا استفاده کرد. کت آستین دار تمام قد یک منسوجات تاریخی مهم از مجموعه سلطنتی است که وزن آن حدود دو کیلوگرم است. در چندین مراسم تاج گذاری قبلی در بریتانیا پوشیده شده است. [8]

دیگر [ ویرایش ]

پارچه طلا را نباید با انواع تکنیک‌های گلدوزی طلاکاری که قدمت آن به دوران باستان بازمی‌گردد، اشتباه گرفت، اگرچه نوع نخ طلاکاری به نام «گذر» با نخ پود پارچه طلا یکسان است.
بیشتر پارچه‌های متالیک مدرن که در غرب ساخته می‌شوند به عنوان لَم شناخته می‌شوند .
پارچه طلا نام آشنای است که گهگاه برای گونه های نساجی سمی مخروط مخروط به کار می رود . [9]
Tilsent یک پارچه ابریشمی مجلل است که با نخ‌های مسطح طلا یا نقره در هم تنیده شده است. [10]

تصاویر [ ویرایش ]

پارچه ساتن بافته طلا، جلو
پارچه ساتن بافته طلا، پشت
پارچه جناغی از طلا، جلو
پارچه جناغی بافته شده از طلا، پشت

همچنین ببینید [ ویرایش ]

منابع [ ویرایش ]

↑ هیوارد، ماریا (2009). پوشاک غنی: لباس و قانون در انگلستان هنری هشتم . انتشارات اشگیت. پ. 172. شابک 978-0-7546-4096-7.
↑ Misener، Jessica (06-12-2017). "کراوات طلای واقعی ساخته شده در سوئیس برای شما 8500 دلار هزینه دارد (عکس)" . هاف پست بازیابی شده در 2023-04-19 .
^ GATH, JOSEPH; RAHMANI, L.Y. (1977). "A Roman Tomb at Manaḥat, Jerusalem". Israel Exploration Journal. 27 (4): 209–214. ISSN 0021-2059. JSTOR 27925635.
^ Waters, Conny (2022-08-13). "Unique Ancient Gold Cloth Found In The Necropolis Of Saint-Pierre-l'Estrier Is The Largest Antique Piece Found To Date". Ancient Pages. Retrieved 2023-04-19.
^ Hart, Mary Louise; Ganio, Monica; Maish, Susan Lansing; MacLennan, Douglas Kainoa (2021-08-30). "Vittae Auratae: Interpreting the History and Technology of a Group of Roman Gold Textile Fragments". ResearchGate. Retrieved 2023-04-19.
^ Jane Burns, E. (2009). Sea of silk: a textile geography of women's work in medieval French literature. University of Pennsylvania Press. p. 47.
^ "Cloths of Gold: National Institute of Fashion and Technology". Google Arts & Culture. Retrieved 2023-04-19.
^ Harris, Rob (2 May 2023). "Charles to recycle robes and thrones for more sustainable coronation". The Sydney Morning Herald.
^ "Cloth-of-Gold". Eyefetch. Archived from the original on 2012-02-10.
^ Guy, John (2014). Henry VIII : the quest for fame. London: Allen Lane. p. 82. ISBN 9780141977126.

The Roman Textile Industry and Its Influence. A Birthday Tribute to John Peter Wild. Edited by Penelope Walton Rodgers, et al.

Bibliography[edit]

Joycelyne Gledhill Russell: The Field of Cloth of Gold: Men and Manners in 1520. Routledge & Kegan Paul, London 1969

External links[edit]

Priest-Dorman, Carolyn (March 2002). "Some More Medieval Linen Weaves" (PDF). Medieval Textiles (31): 1, 5–7. ISSN 1530-762X.

https://en.wikipedia.org/wiki/Cloth_of_gold

+ نوشته شده در جمعه هفدهم آذر ۱۴۰۲ ساعت 13:45 توسط علی رضا نقش |

منسوجات الکترونیکی

از ویکیپدیا، دانشنامه آزاد

"پیراهن هوشمند" به اینجا هدایت می شود. برای استایل پیراهن، پیراهن لباس را ببینید .

ال ای دی و فیبر نوری به عنوان بخشی از مد

منسوجات الکترونیکی یا منسوجات الکترونیکی پارچه‌هایی هستند که امکان تعبیه قطعات الکترونیکی مانند باتری‌ها، چراغ‌ها، حسگرها و میکروکنترلرها را در آنها فراهم می‌کنند. آنها را نباید با منسوجات هوشمند اشتباه گرفت، [1] که پارچه‌هایی هستند که با فناوری‌های جدید ایجاد شده‌اند که ارزش افزوده ایجاد می‌کنند. [2] بسیاری از پروژه‌های لباس‌های هوشمند، فناوری‌های پوشیدنی و محاسباتی پوشیدنی شامل استفاده از منسوجات الکترونیکی می‌شوند. [3]

منسوجات الکترونیکی از محاسبات پوشیدنی متمایز هستند زیرا تاکید بر ادغام یکپارچه منسوجات با عناصر الکترونیکی مانند میکروکنترلرها ، حسگرها و محرک ها است . علاوه بر این، منسوجات الکترونیکی نیازی به پوشیدن ندارند. به عنوان مثال، منسوجات الکترونیکی در طراحی داخلی نیز یافت می شوند.

حوزه مرتبط فیبرترونیک به بررسی چگونگی ادغام عملکردهای الکترونیکی و محاسباتی در الیاف نساجی می پردازد.

گزارش جدیدی از سینتیفیکا ریسرچ بازارهای فناوری‌های پوشیدنی مبتنی بر نساجی، شرکت‌های تولیدکننده آن‌ها و فناوری‌های فعال را بررسی می‌کند. این گزارش سه نسل متمایز از فناوری‌های پوشیدنی نساجی را شناسایی می‌کند:

"نسل اول" یک سنسور را به لباس متصل می کند. این رویکرد در حال حاضر توسط برندهای پوشاک ورزشی مانند آدیداس، نایک و آندر آرمور اتخاذ شده است
محصولات "نسل دوم" حسگر را در لباس جاسازی می کنند، همانطور که محصولات فعلی سامسونگ، آلفابت، رالف لورن و فلکس نشان داده اند.
در پوشیدنی های «نسل سوم»، لباس حسگر است. تعداد فزاینده ای از شرکت ها در حال ایجاد حسگرهای فشار، فشار و دما برای این منظور هستند.

کاربردهای آینده برای منسوجات الکترونیکی ممکن است برای محصولات ورزشی و رفاهی و تجهیزات پزشکی برای نظارت بر بیمار توسعه یابد. منسوجات فنی ، مد و سرگرمی نیز کاربردهای مهمی خواهند بود. [4]

تاریخچه [ ویرایش ]

مواد اولیه مورد نیاز برای ساخت منسوجات الکترونیکی، نخ های رسانا و پارچه ها بیش از 1000 سال است که وجود داشته است. به‌ویژه، صنعتگران قرن‌هاست که فویل‌های فلزی ظریف، اغلب طلا و نقره را دور تارهای پارچه می‌پیچند. [5] بسیاری از لباس‌های ملکه الیزابت اول ، برای مثال، با نخ‌های طلا دوزی شده بودند .

در پایان قرن نوزدهم، زمانی که مردم توسعه یافتند و به وسایل برقی عادت کردند، طراحان و مهندسان شروع به ترکیب برق با لباس و جواهرات کردند - یک سری گردنبند، کلاه، سنجاق و لباس‌های مجهز به نور و موتور. [6] [7] به عنوان مثال، در اواخر دهه 1800، یک فرد می‌توانست زنان جوانی را که با لباس‌های شب‌های روشن تزئین شده بودند، از شرکت روشنایی دخترانه برقی استخدام کند تا سرگرمی‌های مهمانی کوکتل را فراهم کند. [8]

در سال 1968، موزه صنایع دستی معاصر در شهر نیویورک یک نمایشگاه پیشگامانه به نام پوشش بدن برگزار کرد که بر رابطه بین فناوری و پوشاک متمرکز بود. در این نمایشگاه لباس‌های فضایی فضانوردان به همراه لباس‌هایی که می‌توانند باد و باد شوند، روشن شوند و خود را گرم و خنک کنند به نمایش گذاشته شد. [9] به ویژه در این مجموعه قابل توجه کار دیانا دیو ، [10] طراح بود که خطی از مد الکترونیک ایجاد کرد، از جمله لباس‌های مهمانی الکترولومینسانس و کمربندهایی که می‌توانستند آژیرهای هشدار را به صدا در آورند. [11]

در سال 1985، مخترع هری وین رایت اولین ژاکت کاملا متحرک را ساخت. این پیراهن از فیبر نوری، سرب و یک ریزپردازنده برای کنترل فریم های تکی انیمیشن تشکیل شده بود. نتیجه کاریکاتور تمام رنگی بود که روی سطح پیراهن نمایش داده شد. در سال 1995، Wainwright اولین ماشینی را اختراع کرد که فیبر نوری را قادر می ساخت تا به پارچه تبدیل شود، فرآیندی که برای تولید به اندازه کافی برای بازارهای انبوه مورد نیاز بود و در سال 1997، یک طراح ماشین آلمانی به نام Herbert Selbach را از Selbach Machinery برای تولید در جهان استخدام کرد. اولین دستگاه کنترل عددی کامپیوتری (CNC) قادر به کاشت خودکار فیبر نوری در هر ماده انعطاف پذیر است. با دریافت اولین اختراع از ده ها امتیاز بر اساس نمایشگرها و ماشین آلات LED/Optic در سال 1989، اولین ماشین های CNC در سال 1998 با تولید کت های متحرک برای پارک های دیزنی در سال 1998 شروع به تولید کردند. نمایشگرهای نوری توسط Wainwright و David Bychkov، مدیر اجرایی Exmovere در آن زمان در سال 2005 با استفاده از حسگرهای GSR در ساعتی که از طریق بلوتوث به صفحه نمایش قابل شستشو در ماشین لباسشویی تعبیه شده در یک ژاکت جین متصل شده بود، ایجاد شد و در کنفرانس پارچه های هوشمند که در واشنگتن برگزار شد به نمایش درآمد. , DC 7 مه 2007. فناوری‌های پارچه هوشمند اضافی توسط Wainwright در دو کنفرانس Flextech Flexible Display که در Phoenix، AZ برگزار شد، رونمایی شد و نمایشگرهای دیجیتال مادون قرمز را نشان می‌داد که در پارچه‌ها برای IFF (شناسایی دوست یا دشمن) که به BAE ارسال شده بود جاسازی شده‌اند. سیستم ها برای ارزیابی در سال 2006 و در سال 2010 برنده جایزه "اشاره به افتخار" از ناسا در مسابقه مختصر فنی خود، "طراحی آینده" شدند. پرسنل MIT چندین کت کاملاً متحرک برای محققان خود خریداری کردند تا در تظاهرات خود در سال 1999 بپوشند تا توجه خود را به تحقیقات "رایانه پوشیدنی" جلب کنند. Wainwright در 5 ژوئن 2012 در کنفرانس نساجی و رنگ‌گرایان در ملبورن استرالیا مأموریت یافت. از او خواسته شد تا پارچه‌های خود را که با استفاده از هر گوشی هوشمند تغییر رنگ می‌دهند، نشان‌دهنده تماس‌گیرندگان روی تلفن‌های همراه بدون نمایشگر دیجیتال و حاوی امنیت WIFI نشان دهد. ویژگی هایی که از کیف ها و وسایل شخصی در برابر سرقت محافظت می کند.

در اواسط دهه 1990، تیمی از محققان MIT به رهبری استیو مان ، تاد استارنر و سندی پنتلند شروع به توسعه آنچه که کامپیوترهای پوشیدنی نامیدند، کردند . این دستگاه‌ها شامل سخت‌افزار رایانه‌ای سنتی بود که به بدن متصل شده و روی آن حمل می‌شد. در پاسخ به چالش‌های فنی، اجتماعی و طراحی که این محققان با آن مواجه بودند، گروه دیگری در MIT، که شامل Maggie Orth و Rehmi Post می‌شد، شروع به بررسی این کردند که چگونه چنین دستگاه‌هایی می‌توانند با زیبایی بیشتری در لباس و دیگر لایه‌های نرم ادغام شوند. در میان پیشرفت‌های دیگر، این تیم ادغام الکترونیک دیجیتال با پارچه‌های رسانا را بررسی کرد و روشی را برای گلدوزی مدارهای الکترونیکی توسعه داد. [12] [13] یکی از اولین میکروکنترلرهای پوشیدنی مبتنی بر آردوینو تجاری در دسترس، به نام Lilypad Arduino، نیز در آزمایشگاه رسانه MIT توسط لیا بوچلی ایجاد شد.

خانه‌های مد مانند CuteCircuit از پارچه‌های الکترونیکی برای مجموعه‌های مد لباس و پروژه‌های خاص خود استفاده می‌کنند. پیراهن در آغوش CuteCircuit به کاربر این امکان را می دهد که از طریق سنسورهای داخل لباس بغل های الکترونیکی بفرستد.

نمای کلی [ ویرایش ]

کویل های پوشیدنی مبتنی بر پارچه تمام چاپ شده برای انتقال قدرت بی سیم با قدرت بالا

حوزه منسوجات الکترونیکی را می توان به دو دسته اصلی تقسیم کرد:

منسوجات الکترونیکی با دستگاه های الکترونیکی کلاسیک مانند هادی ها، مدارهای مجتمع ، LED ها ، OLED و باتری های معمولی که در لباس ها جاسازی شده اند. [14]
منسوجات الکترونیکی با وسایل الکترونیکی که مستقیماً در بسترهای نساجی ادغام شده اند. [15] این می تواند شامل الکترونیک غیرفعال مانند هادی ها و مقاومت ها یا اجزای فعال مانند ترانزیستورها، دیودها و سلول های خورشیدی باشد.

منسوجات الکترونیکی عمدتاً نخ، منسوجات و پارچه رسانا هستند در حالی که نیمی دیگر از تامین کنندگان و تولیدکنندگان از پلیمرهای رسانا مانند پلی استیلن و پلی فنیلن وینیلن استفاده می کنند. [16]

اکثر پروژه های تحقیقاتی و تجاری نساجی الکترونیکی ترکیبی هستند که در آن قطعات الکترونیکی تعبیه شده در منسوجات به دستگاه ها یا قطعات الکترونیکی کلاسیک متصل می شوند. برخی از نمونه‌ها دکمه‌های لمسی هستند که با استفاده از بافت‌های منسوجات رسانا به‌طور کامل به شکل پارچه ساخته می‌شوند، که سپس به دستگاه‌هایی مانند پخش‌کننده موسیقی یا LED‌هایی که روی شبکه‌های فیبر رسانای بافته شده نصب می‌شوند وصل می‌شوند تا نمایشگر را تشکیل دهند. [17]

حسگرهای چاپی برای نظارت فیزیولوژیکی و محیطی در منسوجات [18] از جمله پنبه ، [19] گورتکس ، [20] و نئوپرن ادغام شده‌اند . [21]

حسگرها [ ویرایش ]

پارچه نساجی هوشمند را می توان از موادی از پنبه سنتی، پلی استر و نایلون تا کولار پیشرفته با قابلیت های یکپارچه تهیه کرد. اما در حال حاضر پارچه هایی با رسانایی الکتریکی مورد توجه هستند. [22] پارچه های رسانای الکتریکی با رسوب نانوذرات فلزی در اطراف الیاف و پارچه های بافته شده تولید شده اند. پارچه های فلزی به دست آمده رسانا، آبدوست و دارای سطح الکترواکتیو بالایی هستند. این ویژگی ها آنها را به بسترهای ایده آل برای سنجش زیستی الکتروشیمیایی تبدیل می کند که با تشخیص DNA و پروتئین ها نشان داده شده است. [23]

دو نوع محصول هوشمند نساجی (پارچه) وجود دارد که برای نظارت بر سلامتی توسعه یافته و مورد مطالعه قرار گرفته‌اند: پارچه‌ای با حسگرهای الکترونیکی مبتنی بر نساجی و پارچه‌ای که الکترونیک سنسورهای سنتی را پوشش می‌دهد. نشان داده است که بافندگی می تواند برای ترکیب نخ رسانای الکتریکی در پارچه برای به دست آوردن منسوجاتی که می تواند به عنوان "مادربرد پوشیدنی" استفاده شود، استفاده شود. این می تواند چندین سنسور روی بدن مانند الکترودهای ژل ECG مرطوب را به الکترونیک دریافت سیگنال متصل کند. تحقیقات بعدی نشان داده است که نخ‌های رسانا می‌توانند در ساخت حسگرهای پارچه‌ای ساخته شده از پارچه یا مش‌های فلزی که با نقره یا هسته‌های فلزی رسانا بافته شده در پارچه پوشانده شده‌اند، مفید باشند. [24]

دو رویکرد گسترده برای ساخت لباس با الکترودهای حسگر ECG در تحقیقات وجود دارد:

پوشاک تمام شده از طریق عملکرد یا ادغام لباس های تمام شده با عناصر حسگر. این رویکرد شامل ادغام الکترودهای تمام شده در لباس های تمام شده با دوختن الکترودها در مکان های مناسب روی لباس یا استفاده از تکنیک های رسوب برای انتقال مواد کاربردی در مکان های مناسب است.
لباس های ناتمام. معرفی مواد هوشمند در فرآیند تولید پوشاک. این رویکرد در Finished مستلزم استفاده از تکنیک‌های ساخت پارچه برای تشکیل پارچه‌های بافته یا نبافته با گنجاندن مواد کاربردی است. [24]

نمونه هایی از محصولات E-Textile [ ویرایش ]

· پوشاک گرم شونده · فناوری پوشیدنی در فضا · یک پیراهن با مانیتور ضربان قلب یکپارچه

کاربردها در پزشکی [ ویرایش ]

· روپوش بیمار · نمایشگر اکسیژن خون · شورت فشاری که معیارهای دویدن را اندازه گیری می کند · یک کوله پشتی با فرستنده GPS · یک جلیقه بازی که مبارزات واقعی را تحریک می کند

فیبرترونیک [ ویرایش ]

درست مانند الکترونیک کلاسیک، ساخت قابلیت های الکترونیکی بر روی الیاف نساجی مستلزم استفاده از مواد رسانا و نیمه رسانا مانند منسوجات رسانا است . [ نیاز به منبع ] امروزه تعدادی الیاف تجاری وجود دارد که شامل الیاف فلزی مخلوط با الیاف نساجی می شود تا الیاف رسانا را تشکیل دهد که می توان بافته یا دوخت. [25] با این حال، از آنجایی که هم فلزات و هم نیمه هادی های کلاسیک مواد سفت هستند، برای کاربردهای الیاف نساجی چندان مناسب نیستند، زیرا الیاف در طول استفاده در معرض کشش و خمش زیادی قرار می گیرند.

پوشیدنی های هوشمند دستگاه های الکترونیکی متصل به مصرف کننده هستند که ممکن است در لباس جاسازی شوند. [ نیازمند منبع ]

یکی از مهمترین مسائل منسوجات الکترونیکی این است که الیاف باید قابل شستشو باشند. بنابراین اجزای الکتریکی باید در حین شستشو عایق بندی شوند تا از آسیب جلوگیری شود. [26]

دسته جدیدی از مواد الکترونیکی که برای منسوجات الکترونیکی مناسب‌تر هستند، کلاس مواد الکترونیکی آلی هستند ، زیرا می‌توانند رسانا و همچنین نیمه‌رسانا باشند و به صورت جوهر و پلاستیک طراحی شوند. [ نیازمند منبع ]

برخی از پیشرفته ترین عملکردهایی که در آزمایشگاه نشان داده شده اند عبارتند از:

ترانزیستورهای فیبر آلی: [27] [28] اولین ترانزیستور الیاف نساجی که کاملاً با تولید پارچه سازگار است و اصلاً فلزی ندارد.
سلول های خورشیدی آلی روی الیاف [29]

استفاده می کند [ ویرایش ]

نظارت بر سلامت علائم حیاتی مانند ضربان قلب ، تعداد تنفس ، دما، فعالیت و وضعیت بدن.
جمع آوری داده های تمرینات ورزشی
نظارت بر پرسنل در حال جابجایی با مواد خطرناک
ردیابی موقعیت و وضعیت سربازان در عمل
اپلیکیشن نظامی – جلیقه کولار ضد گلوله سرباز ; اگر به پوشنده شلیک شود، ماده می تواند ضربه گلوله را حس کند و یک پیام رادیویی را به پایگاه ارسال کند [30]
نظارت بر خستگی خلبان یا راننده کامیون
تشخیص ناراحتی ناشی از قطع عضو
مد نوآورانه (فناوری پوشیدنی)
ادراک حسی را که قبلاً بر اثر تصادف یا تولد از دست داده بود، دوباره به دست آورید

همچنین ببینید [ ویرایش ]

منابع [ ویرایش ]

^ "smarttextiles.se › startsida" . منسوجات هوشمند دسامبر 2021 . بازیابی 2022-10-14 .
↑ «علوم مواد و مهندسی پوشاک» .
^ Cherenack، Kunigunde; پیترسون، لیزبث ون (2012-11-01). "منسوجات هوشمند: چالش ها و فرصت ها" (PDF) . مجله فیزیک کاربردی (منتشر شده در 7 نوامبر 2012). 112 (9): 091301–091301–14. Bibcode : 2012JAP...112i1301C . doi : 10.1063/1.4742728 . ISSN 0021-8979 . S2CID 120207160 . بایگانی شده از نسخه اصلی (PDF) در 2020-02-13.
^ منسوجات و پوشیدنی های هوشمند - بازارها، برنامه ها و فناوری ها . نوآوری در منسوجات (گزارش). 7 سپتامبر 2016. بایگانی شده از نسخه اصلی در 7 سپتامبر 2016.
^ هریس، جی.، ویرایش. منسوجات، 5000 سال: تاریخ بین المللی و بررسی مصور. HN Abrams، نیویورک، نیویورک، ایالات متحده آمریکا، 1993.
↑ ماروین، سی. وقتی فناوری‌های قدیمی جدید بودند: تفکر درباره ارتباطات الکتریکی در اواخر قرن نوزدهم. انتشارات دانشگاه آکسفورد، ایالات متحده آمریکا، 1990.
↑ گر، سی و رودو، جی. جواهرات در عصر ملکه ویکتوریا: آینه ای به جهان. انتشارات موزه بریتانیا، 2010.
↑ «دختران برقی» . مجله نیویورک تایمز . 26 آوریل 1884. بایگانی شده از نسخه اصلی در 12 نوامبر 2013.
^ اسمیت، پی. پوشش بدن. موزه صنایع دستی معاصر، شورای صنایع دستی آمریکا، نیویورک، نیویورک، 1968
↑ «سازندگان اصلی: دیانا دیو» . 11 آوریل 2011.
↑ فلود، کاتلین (11 آوریل 2011). "خالقان اصلی: دیانا دیو" . VICE Media LLC . بایگانی شده از نسخه اصلی در 19 دسامبر 2011 . بازبینی شده در 28 مه 2015 .
^ پست، ER; اورث، م. روسو، روابط عمومی؛ گرشنفلد، ن. (2000). "گلدوزی الکترونیکی: طراحی و ساخت محاسبات مبتنی بر نساجی". مجله سیستم های آی بی ام . 39 (3.4): 840-860. doi : 10.1147/sj.393.0840 . ISSN 0018-8670 .
^ US 6210771 "منسوجات فعال الکتریکی و محصولات ساخته شده از آنها."
^ Weng, W., Chen, P., He, S., Sun, X., & Peng, H. (2016). منسوجات الکترونیکی هوشمند Angewandte Chemie International Edition، 55(21)، 6140-6169. https://doi.org/10.1002/anie.201507333
^ لوند، آ.، وو، ی.، فنک-سالرنو، بی.، توریسی، اف.، کارمایکل، سل، و مولر، سی. (2021). هدایت مواد به عنوان بلوک های ساختمانی برای منسوجات الکترونیکی. بولتن MRS، 1-11. https://doi.org/10.1557/s43577-021-00117-0
↑ E-Textiles 2019-2029: فناوری ها، بازارها و بازیکنان . 2019-05-21.
↑ «LumaLive.com» . بایگانی شده از نسخه اصلی در 2010-02-06.
^ آسیاب بادی، جی آر. وانگ، جی (2013). "سنسورهای الکتروشیمیایی پوشیدنی و حسگرهای زیستی: بررسی". الکتروآنالیز . 25 (1): 29-46. doi : 10.1002/elan.201200349 .
^ یانگ لی یانگ؛ مین چیه چوانگ; Shyh-Liang Loub; جوزف وانگ (2010). "سنسورها و حسگرهای زیستی آمپرومتریک مبتنی بر نساجی لایه ضخیم". تحلیلگر . 135 (6): 1230-1234. Bibcode : 2010Ana...135.1230Y . doi : 10.1039/B926339J . PMID 20498876 .
^ چوانگ، ام.-سی. آسیاب بادی، JR; سانتوش، پ. رامیرز، جی وی. گالیک، م. چو، T.-Y. وانگ، جی (2010). "سنسور الکتروشیمیایی مبتنی بر نساجی: اثر بستر پارچه و تشخیص مواد منفجره نیتروآروماتیک". الکتروآنالیز . 22 (21): 2511-2518. doi : 10.1002/elan.201000434 .
↑ کرستین مالزهن; جاشوا ری وند میلر; گابریلا والدس رامیرز; مایکل جی. شونینگ; جوزف وانگ (2011). "سنسورهای الکتروشیمیایی پوشیدنی برای تجزیه و تحلیل درجا در محیط های دریایی". تحلیلگر . 136 (14): 2912-2917. Bibcode : 2011Ana...136.2912M . doi : 10.1039/C1AN15193B . PMID 21637863 .
↑ Cataldi P، Ceseracciu L، Athanassiou A، Bayer IS (2017). "نانوکامپوزیت رسانای پنبه-گرافن قابل درمان برای وسایل الکترونیکی پوشیدنی". مواد و رابط های کاربردی ACS . 9 (16): 13825–13830. doi : 10.1021/acsami.7b02326 . PMID 28401760 .
^ گرل، مکس؛ Dincer, Can; لی، تائو؛ لوری، آلبرتو؛ نونز باجو، استفانیا; کاسیماتیس، مایکل؛ باراندون، جیاندرین; مایر، استفان ا. کاس، آنتونی EG (09-11-2018). "متالیزاسیون خودکار پارچه ها با استفاده از جوهر سی، برای حسگرهای زیستی، باتری ها و برداشت انرژی" . مواد کاربردی پیشرفته 29 (1): 1804798. doi : 10.1002/adfm.201804798 . hdl : 10044/1/66147 . ISSN 1616-301X . PMC 7384005 . PMID 32733177 .
^پرش به بالا:a b Shyamkumar، Prashanth; پراتیوش رای; Sechang Oh; مولی راماسامی; رابرت هارباگ; ویجی واردان (2014). "پایش بی‌سیم قلب و عروق پوشیدنی با استفاده از سیستم‌های نانوحسگر و نانومواد مبتنی بر نساجی". الکترونیک. 3(3): 504-520. doi: 10.3390/electronics3030504 . ISSN 2079-9292. مطالب از این منبع کپی شده است، که تحت مجوز Creative Commons Attribution 3.0 Unported در دسترس است
↑ آتالای، اوزگور؛ کنون، ویلیام؛ حسین، محمد؛ آتالای، اوزگور; کنون، ویلیام ریچارد؛ حسین، محمد داوود (21/08/1392). "سنسورهای کرنش بافتنی بافت بر پایه نساجی: تاثیر پارامترهای پارچه بر ویژگی‌های حسگر" . سنسورها _ 13 (8): 11114-11127. Bibcode : 2013Senso..1311114A . doi : 10.3390/s130811114 . PMC 3812645 . PMID 23966199 .
^ سالا د مدیروس، مارینا؛ چانسی، دانیلا؛ مورنو، کارولینا؛ گوسوامی، دبکالپا; مارتینز، رامسس وی. (25-07-2019). منسوجات الکترونیکی ضدآب، تنفسی و ضد باکتریایی بر پایه نانو ژنراتورهای تریبوالکتریک Omniphobic. مواد کاربردی پیشرفته 29 (42): 1904350. doi : 10.1002/adfm.201904350 . ISSN 1616-301X . S2CID 199644311 .
↑ حامدی، م. هرلوگسون، ال. کریسپین، ایکس. مارسیلا، آر. برگرن، ام. Inganäs, O. (22 ژانویه 2009). "منسوجات الکترونیکی: ترانزیستورهای اثر میدانی با دروازه الکترولیت فیبر برای منسوجات الکترونیکی". مواد پیشرفته . 21 (5): n/a. doi : 10.1002/adma.200990013 . PMID 21162140 .
↑ Hamedi M، Forchheimer R، Inganäs O (4 آوریل 2007). "به سوی منطق بافته شده از الیاف الکترونیکی آلی". مواد طبیعی 6 (5): 357-362. Bibcode : 2007NatMa...6..357H . doi : 10.1038/nmat1884 . PMID 17406663 .
^ مایکل آر لی; رابرت دی. اکرت; کارن فوربریچ; ژیل دنلر؛ کریستف جی. برابک; راسل آ. گائودیانا (12 مارس 2009). "سیم های برق خورشیدی بر اساس مواد آلی فتوولتائیک". علوم پایه . 324 (5924): 232-235. Bibcode : 2009Sci...324..232L . doi : 10.1126/science.1168539 . PMID 19286521 . S2CID 21310299 .
↑ مارکس، پل (4 سپتامبر 2014). "مدارهای پارچه ای راه را برای فناوری پوشیدنی هموار می کنند" . دانشمند جدید . بایگانی شده از نسخه اصلی در 21 سپتامبر 2016.

https://en.wikipedia.org/wiki/E-textiles

+ نوشته شده در جمعه هفدهم آذر ۱۴۰۲ ساعت 13:42 توسط علی رضا نقش |

منسوجات رسانا

از ویکیپدیا، دانشنامه آزاد

منسوجات رسانا پارچه ای است که می تواند الکتریسیته را هدایت کند . منسوجات رسانا که به نام لمه شناخته می شوند با نخ یا نخ گیپه ساخته می شوند که رسانا است زیرا از الیاف فلزی پیچیده شده به دور یک هسته غیر فلزی یا دارای پوشش فلزی تشکیل شده است. یک راه متفاوت برای دستیابی به رسانایی، بافتن رشته های فلزی در پارچه است.

برخی از پارچه‌های تاریخی از نخ‌های فلزات جامد استفاده می‌کنند که معمولاً طلا است. از طرف دیگر، مواد جدیدی مانند نانومواد (شامل گرافن و نانولوله های کربنی ) یا پلیمرهای رسانا نیز ممکن است به عنوان مواد رسانا استفاده شوند. [1] همچنین علاقه به منسوجات نیمه رسانا، ساخته شده از آغشته کردن منسوجات معمولی با پودرهای کربنی یا فلزی وجود دارد. [2]

الیاف رسانا از یک بستر نارسانا یا کمتر رسانا تشکیل شده است که سپس با عناصر رسانای الکتریکی، اغلب کربن ، نیکل ، مس ، طلا ، نقره ، تیتانیوم یا PEDOT پوشانده شده یا تعبیه شده است . فلزات ممکن است به صورت شیمیایی با شیمی اتوکاتالیستی رسوب کنند، [3] با جوهرهای نانوذرات رسانا چاپ شوند، [4] یا با روش‌های رسوب بخار فیزیکی اعمال شوند . [5] بسترها معمولاً شامل پنبه ، پلی استر ، نایلون و فولاد ضد زنگ تا الیاف با کارایی بالا مانند آرامیدها و PBO هستند. الیاف رسانا که در دنیای منسوجات و مفتول ها قرار دارند، بر حسب وزن یا طول فروخته می شوند و بر حسب دنیر یا AWG اندازه گیری می شوند .

به دلیل رشد سریع انواع الیاف رسانا و استفاده از این الیاف، یک انجمن تجاری - شورای تولیدکنندگان فیبر رسانا [6] - برای افزایش آگاهی، استفاده و احتمالاً استانداردسازی اصطلاحات تشکیل شد.

برنامه های کاربردی [ ویرایش ]

نوار کربن جلیقه ضد تیزر روی Instructables

موارد استفاده برای الیاف رسانا و منسوجات ممکن است شامل اتلاف استاتیک ، محافظ EMI، [7] سیگنال و انتقال قدرت در نسخه‌های با مقاومت کم ، و به عنوان عنصر گرمایش در نسخه‌های با مقاومت بالاتر باشد. مزایای آنها نسبت به سیم های فلزی جامد یا رشته ای ناشی از انعطاف پذیری الیاف رسانا و توانایی استفاده از آنها در ماشین آلات نساجی و سیمی (بافندگی، بافندگی، قیطاندن و غیره) است.

ورزش شمشیربازی از لم ها ، ژاکت های ساخته شده از منسوجات رسانا برای تشخیص ضربه در مسابقات استفاده می کند .

یکی از کاربردهای اصلی فیبر ARACON ™ Micro Coax است که بر روی پایه KEVLAR® ساخته شده است و برای محافظت از کابل‌ها در فضاپیماها و فضاپیماها و سایر اهداف تخصصی که وزن سبک، استحکام بالا و محافظ با فرکانس بالا ضروری است استفاده می‌شود. یکی دیگر از کاربردهای جدیدتر در تولید «تفنگ شوکر» یا لباس ضد تازر است که در آن منسوجات رسانا یک قفس قابل انعطاف فارادی را در لایه‌ای از لباس تشکیل می‌دهند. پارچه رسانا همچنین می تواند برای ساخت الکترود برای EEG و سایر کاربردهای پزشکی استفاده شود. [8] چنین الکترودهایی در یک دستگاه نظارت بر خواب در دسترس تجاری ساخته شده توسط شرکت سابق Zeo، Inc مورد استفاده قرار گرفت . فیبر فولاد ضد زنگ با رسانایی بالا در دسترس است. [9]

همچنین ببینید [ ویرایش ]

منابع [ ویرایش ]

^ Lund، A.، Wu، Y.، Fenech-Salerno، B. و همکاران. هدایت مواد به عنوان بلوک های ساختمانی برای منسوجات الکترونیکی. بولتن MRS 46، 491-501 (2021). https://doi.org/10.1557/s43577-021-00117-0
↑ «تبادل فناوری» . بایگانی شده از نسخه اصلی در 2010-05-10 . بازیابی شده در 2010-01-10 .
^ گرل، مکس؛ Dincer, Can; لی، تائو؛ لوری، آلبرتو؛ نونز باجو، استفانیا; کاسیماتیس، مایکل؛ باراندون، جیاندرین; مایر، استفان ا. کاس، آنتونی EG (09-11-2018). "متالیزاسیون خودکار پارچه ها با استفاده از جوهر سی، برای حسگرهای زیستی، باتری ها و برداشت انرژی" . مواد کاربردی پیشرفته 29 (1): 1804798. doi : 10.1002/adfm.201804798 . ISSN 1616-301X . PMC 7384005 . PMID 32733177 .
^ چیولریو، الساندرو؛ راجان، کریشنا؛ روپولو، ایگنازیو؛ چیاپون، آنالیسا؛ بوچینی، سرجیو؛ پرون، دنیس (11-01-2016). "فناوری جوهر نانوذرات نقره: وضعیت هنر" . نانوتکنولوژی، علم و کاربردها . 9 : 1-13. doi : 10.2147/nsa.s68080 . ISSN 1177-8903 . PMC 4714735 . PMID 26811673 .
^ یانگ، یو؛ هوانگ، کیائو؛ نیو، لیونگ؛ وانگ، دونگروی؛ یان، کیسی؛ او، یییی؛ ژنگ، زیجیان (2017-02-24). "پارچه های ابرخازن ضد آب، خازن سطحی فوق العاده بالا، پوشیدنی". مواد پیشرفته . 29 (19): 1606679. Bibcode : 2017AdM....2906679Y . doi : 10.1002/adma.201606679 . ISSN 0935-9648 . PMID 28234421 . S2CID 205276875 .
↑ «شورای تولیدکنندگان فیبر رسانا» . www.cfibermfg.com . بازبینی شده در 18 آوریل 2018 .
^ آنیولوچیک، هالینا؛ کوپرووسکا، جوانا؛ مامروت، پاول؛ لیچاوسکا، جوانا (2004). "کاربرد منسوجات رسانای الکتریکی به عنوان سپرهای الکترومغناطیسی در فیزیوتراپی" (PDF) . الیاف و منسوجات در اروپای شرقی . 12 : 47-50.
^ "سیستم پشتیبانی فشار با دستگاه مرحله بندی خواب الکترود خشک" . google.com . بازبینی شده در 18 آوریل 2018 .
↑ Skotheim، Terje A. (1997). کتاب راهنمای پلیمرهای رسانا، ویرایش دوم . مطبوعات CRC. پ. 993. شابک 9780824700508.

https://en.wikipedia.org/wiki/Conductive_textile

+ نوشته شده در جمعه هفدهم آذر ۱۴۰۲ ساعت 13:37 توسط علی رضا نقش |

محفظه آنکوی

از ویکیپدیا، دانشنامه آزاد

نباید با اتاق اکو اشتباه شود .

تصویر 360 درجه از یک محفظه آنکوی آکوستیک

تصویر 360 درجه از یک محفظه آنکوئیک الکترومغناطیسی

محفظه آنکوی ( an -echoic به معنای «غیر بازتابنده» یا «بدون پژواک») اتاقی است که برای توقف بازتاب یا پژواک امواج صوتی یا الکترومغناطیسی طراحی شده است . آنها همچنین اغلب از انرژی وارد شده از محیط اطراف خود جدا می شوند. این ترکیب به این معنی است که یک شخص یا آشکارساز به طور انحصاری صداهای مستقیم را می شنود (بدون صداهای منعکس شده )، در واقع شبیه سازی بیرون بودن در یک میدان آزاد.

اتاق‌های آنکوئیک، اصطلاحی که توسط متخصص آکوستیک آمریکایی لئو برانک ابداع شد ، در ابتدا منحصراً برای اشاره به اتاق‌های آنکوستیک استفاده می‌شد. اخیراً این اصطلاح به دیگر اتاق‌های آنکوئیک فرکانس رادیویی (RF) و سونار تعمیم داده شده است که بازتاب و نویز خارجی ناشی از امواج الکترومغناطیسی را حذف می‌کنند.

محفظه‌های آنکوئیک از محفظه‌های کوچکی به اندازه اجاق‌های مایکروویو خانگی تا محفظه‌هایی به بزرگی آشیانه هواپیما متغیر است . اندازه محفظه به اندازه اجسام و محدوده فرکانس مورد آزمایش بستگی دارد.

محفظه های آنکوستیک [ ویرایش ]

به حداقل رساندن انعکاس امواج صوتی توسط دیواره های یک اتاقک آنکوئیک

تست هدفون در محفظه ناخوشایند Consumer Reports

نیاز به چیزی که متعاقباً محفظه انکوئیک نامیده شد، برای آزمایش بلندگوهایی ایجاد شد که سطوح صدای شدیدی تولید می‌کردند که نمی‌توان آنها را در فضای باز در مناطق مسکونی آزمایش کرد. [1]

محفظه های آنکوئیک معمولاً در آکوستیک برای انجام آزمایش ها در شرایط اسمی " میدان آزاد " استفاده می شوند، میدان آزاد به این معنی که هیچ سیگنال بازتابی وجود ندارد. تمام انرژی صوتی از منبع دور خواهد شد و تقریبا هیچ یک به عقب منعکس نمی شود. آزمایش‌های معمول محفظه آنکوئیک شامل اندازه‌گیری عملکرد انتقال یک بلندگو یا جهت تابش نویز از ماشین‌آلات صنعتی است. به طور کلی، فضای داخلی یک محفظه آنکوئیک می‌تواند بسیار آرام باشد، با سطوح نویز معمولی در محدوده 10-20 dBA . در سال 2005، بهترین محفظه آنکوئیک با 9.4-dBA اندازه گیری شد. [2] در سال 2015، یک اتاقک ناخوشایند در محوطه دانشگاه مایکروسافت با اندازه گیری -20.6 dBA رکورد جهانی را شکست. [3] گوش انسان معمولاً می تواند صداهای بالاتر از 0 dBA را تشخیص دهد، بنابراین انسان در چنین محفظه ای محیط اطراف را بدون صدا درک می کند. به طور حکایتی، برخی از افراد ممکن است چنین سکوتی را دوست نداشته باشند و ممکن است دچار سردرگمی شوند. [2]

مکانیزمی که اتاق‌های آنکوئیک انعکاس امواج صوتی را که به دیواره‌هایشان برخورد می‌کنند به حداقل می‌رسانند به شرح زیر است: در شکل ارائه‌شده، یک موج صوتی فرودی I در آستانه برخورد به دیواره‌ای از یک اتاقک آنکوئیک است. این دیوار از مجموعه ای از گوه های W با ارتفاع H تشکیل شده است. پس از برخورد، موج فرودی I به صورت مجموعه ای از امواج R منعکس می شود که به نوبه خود در شکاف هوای A (محدود شده توسط) "بالا و پایین می پرند" خطوط نقطه چین) بین گوه های W. چنین جهشی ممکن است (حداقل به طور موقت) یک الگوی موج ایستاده در A ایجاد کند. در طی این فرآیند، انرژی صوتی امواج R از طریق ویسکوزیته مولکولی هوا، به ویژه در نزدیکی گوشه C، تلف می شود. [4] علاوه بر این، با استفاده از مواد فوم برای ساخت گوه‌ها، مکانیسم اتلاف دیگری در طول فعل و انفعالات موج/دیوار اتفاق می‌افتد. [5] در نتیجه، مؤلفه امواج منعکس شده R در امتداد جهت I که از شکاف های A می گریزد (و به منبع صوت برمی گردد) که R' نشان داده می شود، به طور قابل توجهی کاهش می یابد. اگرچه این توضیح دو بعدی است، اما برای سازه‌های گوه‌ای سه‌بعدی واقعی مورد استفاده در اتاق‌های آنکوئیک نشان‌دهنده و قابل اجرا است. [6]

اتاقک های نیمه آنکوئیک و نیمه آنکوئیک [ ویرایش ]

هدف محفظه های کامل آنکوئیک جذب انرژی در همه جهات است. برای انجام این کار، تمام سطوح، از جمله کف، باید در گوه هایی با شکل صحیح پوشانده شوند. یک توری مشبک معمولاً در بالای کف نصب می شود تا سطحی برای راه رفتن و قرار دادن تجهیزات فراهم کند. این کف مشبک معمولاً در همان سطح طبقه با بقیه ساختمان قرار می گیرد، به این معنی که خود محفظه زیر سطح کف امتداد می یابد. این کف مشبک میرا شده و روی بافرهای جاذب شناور می شود تا از ارتعاشات بیرونی یا سیگنال های الکترومغناطیسی جدا شود.

در مقابل، محفظه های نیمه آنکوئیک یا نیمه آنکوئیک دارای یک کف جامد هستند که به عنوان یک سطح کار برای پشتیبانی از اقلام سنگین مانند اتومبیل، ماشین لباسشویی یا ماشین آلات صنعتی عمل می کند، که نمی تواند توسط توری مشبک در یک آنیکوی کامل پشتیبانی شود. محفظه - اتاق. استودیوهای ضبط اغلب نیمه ناخوشایند هستند.

تمایز بین «نیمه آنکوئیک» و «همی آنکوئیک» نامشخص است. در برخی از کاربردها آنها مترادف هستند یا فقط از یک اصطلاح استفاده می شود. [7] کاربردهای دیگر یکی را به عنوان داشتن یک کف انعکاسی ایده آل (ایجاد شرایط میدان آزاد با یک سطح انعکاسی واحد) و دیگری به سادگی داشتن یک کف صاف و بدون درمان متمایز می کند. [8] [9] هنوز کاربردهای دیگر آنها را از نظر اندازه و عملکرد متمایز می کند، یکی از آنها احتمالاً یک اتاق موجود است که مجهز به درمان صوتی است، و دیگری اتاقی است که هدف آن ساخته شده است که احتمالاً بزرگتر است و عملکرد ناخوی بهتری دارد. [10]

اتاق‌های آنکوئیک فرکانس رادیویی [ ویرایش ]

یک محفظه آنکوئیک RF

یک محفظه تست آنکوئیک EMC RF درایو بزرگ. برای مرجع اندازه، به مخروط های احتیاط نارنجی توجه کنید.

یک F-16 فایتینگ فالکون در محفظه آزمایش آنکوئیک در پایگاه نیروی هوایی اگلین

ظاهر داخلی محفظه آنکوئیک فرکانس رادیویی (RF) گاهی شبیه به یک محفظه آنکوی آکوستیک است. با این حال، سطوح داخلی محفظه آنکوئیک RF به جای مواد جاذب صوتی با مواد جاذب تشعشع (RAM) پوشیده شده است. موارد استفاده از محفظه های آنکوئیک RF شامل آنتن ها و رادارهای آزمایشی است و معمولاً برای قرار دادن آنتن ها برای انجام اندازه گیری الگوهای تشعشع آنتن و تداخل الکترومغناطیسی استفاده می شود .

انتظارات عملکرد (بهره، کارایی، ویژگی های الگو و غیره) چالش های اصلی در طراحی آنتن های مستقل یا تعبیه شده را تشکیل می دهند . طراحی ها با یک دستگاه واحد که دارای چندین فناوری مانند تلفن همراه ، وای فای ، بلوتوث ، LTE ، MIMO ، RFID و GPS است، پیچیده تر می شوند .

مواد جاذب تشعشع [ ویرایش ]

مقاله اصلی: مواد جاذب تشعشع

RAM طوری طراحی و شکل گرفته است که تشعشعات RF فرودی (همچنین به عنوان تشعشعات غیر یونیزه شناخته می شود ) را تا حد امکان موثر از هر جهات فرودی که ممکن است جذب کند . هرچه RAM موثرتر باشد، سطح تابش RF منعکس شده کمتر است . بسیاری از اندازه‌گیری‌ها در سازگاری الکترومغناطیسی (EMC) و الگوهای تابش آنتن مستلزم آن است که سیگنال‌های جعلی ناشی از تنظیم آزمایش، از جمله بازتاب‌ها، ناچیز باشند تا از خطر ایجاد خطاها و ابهامات اندازه‌گیری جلوگیری شود.

اثربخشی بر فرکانس [ ویرایش ]

نمای نزدیک از یک رم هرمی شکل

بر اساس این رابطه، امواج فرکانس‌های بالاتر، طول موج‌های کوتاه‌تری دارند و انرژی بیشتری دارند، در حالی که امواج فرکانس‌های پایین‌تر، طول موج‌های بلندتری دارند و انرژی کمتری دارند. $\lambda =v/f$ که در آن لامبدا نشان دهنده طول موج است، v سرعت فاز موج است و $f$ فرکانس است برای محافظت از یک طول موج خاص، مخروط باید اندازه مناسبی داشته باشد تا آن طول موج را جذب کند. کیفیت عملکرد یک محفظه آنکوئیک RF با کمترین فرکانس آزمایش عملکرد آن تعیین می‌شود، که در آن بازتاب‌های اندازه‌گیری شده از سطوح داخلی در مقایسه با فرکانس‌های بالاتر مهم‌ترین خواهند بود. رم هرمی زمانی بیشترین جذب را دارد که موج فرودی به سطح محفظه داخلی برخورد عادی داشته باشد و ارتفاع هرم تقریباً برابر باشد. $\لامبدا /4$ ، جایی که $\لامبدا$ طول موج فضای آزاد است . بر این اساس، افزایش ارتفاع هرم رم برای اندازه پایه ( مربع ) یکسان، کارایی محفظه را در فرکانس‌های پایین بهبود می‌بخشد، اما منجر به افزایش هزینه و کاهش حجم کار بدون مانعی می‌شود که در داخل یک محفظه با اندازه تعریف شده موجود است.

نصب در یک اتاق غربال شده [ ویرایش ]

یک محفظه آنکوئیک RF معمولاً در یک اتاق غربال شده ساخته می شود که با استفاده از اصل قفس فارادی طراحی شده است . این به این دلیل است که اکثر آزمایش‌های RF که برای به حداقل رساندن انعکاس از سطوح داخلی به یک محفظه آنکوئیک نیاز دارند، همچنین به ویژگی‌های یک اتاق غربال‌شده برای کاهش سیگنال‌های ناخواسته که به داخل نفوذ می‌کنند و ایجاد تداخل در تجهیزات تحت آزمایش می‌کنند و جلوگیری از نشت ناشی از آزمایش‌ها به بیرون نیاز دارند. [ نیازمند منبع ]

اندازه اتاق و راه اندازی [ ویرایش ]

در فرکانس های تابشی پایین تر، اندازه گیری میدان دور می تواند به یک محفظه بزرگ و گران قیمت نیاز داشته باشد. گاهی اوقات، به عنوان مثال برای اندازه گیری مقطع راداری، می توان جسم مورد آزمایش را کاهش داد و اندازه محفظه را کاهش داد، مشروط بر اینکه طول موج فرکانس آزمایش با آزمایش در فرکانس بالاتر به نسبت مستقیم کاهش یابد. [ نیازمند منبع ]

محفظه های آنکوئیک RF معمولاً برای برآوردن الزامات الکتریکی یک یا چند استاندارد معتبر طراحی می شوند . به عنوان مثال، صنعت هواپیما ممکن است تجهیزات هواپیما را بر اساس مشخصات شرکت یا مشخصات نظامی مانند MIL-STD 461 E آزمایش کند. پس از ساخت، آزمایش‌های پذیرش در طول راه‌اندازی انجام می‌شود تا تأیید شود که استاندارد(ها) در واقع مطابقت دارند. در صورت وجود، گواهی برای آن صادر خواهد شد. اتاق باید به طور دوره ای مجدداً آزمایش شود.

استفاده عملیاتی [ ویرایش ]

تنظیمات تجهیزات تست و پشتیبانی برای استفاده در محفظه های آنکوئیک باید تا حد امکان سطوح فلزی (رسانا) کمتری را در معرض دید قرار دهند، زیرا این خطر باعث ایجاد انعکاس ناخواسته می شود. اغلب این با استفاده از سازه های پلاستیکی یا چوبی غیر رسانا برای پشتیبانی از تجهیزات تحت آزمایش به دست می آید. در مواردی که سطوح فلزی اجتناب ناپذیر است، ممکن است پس از تنظیم با قطعات رم پوشانده شوند تا این انعکاس تا حد امکان به حداقل برسد.

ممکن است ارزیابی دقیقی در مورد اینکه آیا تجهیزات آزمایش (برخلاف تجهیزات تحت آزمایش) باید در داخل یا خارج از محفظه قرار گیرند، مورد نیاز باشد. به طور معمول، بیشتر آن در یک اتاق غربال شده جداگانه متصل به محفظه آزمایش اصلی قرار دارد تا از آن در برابر تداخل خارجی و تشعشعات داخل محفظه محافظت شود. کابل کشی برق و سیگنال تست به محفظه آزمایش نیاز به فیلتر با کیفیت بالا دارد .

کابل های فیبر نوری گاهی اوقات برای کابل کشی سیگنال استفاده می شوند، زیرا در برابر RFI معمولی مصون هستند و همچنین باعث انعکاس کمی در داخل محفظه می شوند.

خطرات بهداشتی و ایمنی مرتبط با محفظه آنکوئیک RF [ ویرایش ]

خطرات بهداشتی و ایمنی زیر با اتاق‌های آنکوئیک RF مرتبط است:

خطر تشعشع RF
خطر آتش سوزی
پرسنل به دام افتاده

معمولاً پرسنل در حین اندازه‌گیری اجازه ورود به محفظه را ندارند، زیرا این امر نه تنها می‌تواند باعث انعکاس ناخواسته از بدن انسان شود ، بلکه ممکن است در صورت انجام آزمایش‌ها در توان‌های RF بالا، خطر تشعشع برای پرسنل مربوطه نیز باشد. چنین خطراتی ناشی از RF یا تشعشعات غیریونیزان هستند و نه از پرتوهای یونیزان با انرژی بالاتر .

از آنجایی که RAM بسیار جذب تابش RF است، تشعشعات فرودی گرما را در RAM ایجاد می کند. اگر نتوان آن را به اندازه کافی از بین برد، خطر ایجاد نقاط داغ و افزایش دمای RAM تا حد احتراق وجود دارد . اگر آنتن فرستنده ناخواسته بیش از حد به RAM نزدیک شود، این می تواند یک خطر باشد. حتی برای سطوح توان انتقالی بسیار کم، آنتن‌های با بهره بالا می‌توانند به اندازه کافی قدرت را متمرکز کنند تا شار توان بالا در نزدیکی دیافراگم‌های خود ایجاد کنند . اگرچه RAM اخیراً تولید شده معمولاً با یک ضد حریق برای کاهش چنین خطراتی درمان می شود، اما حذف آنها دشوار است. مقررات ایمنی معمولاً مستلزم نصب یک سیستم اطفاء حریق گازی شامل آشکارسازهای دود است .

https://en.wikipedia.org/wiki/Anechoic_chamber

+ نوشته شده در جمعه هفدهم آذر ۱۴۰۲ ساعت 13:35 توسط علی رضا نقش |

کیسه آنتی استاتیک

از ویکیپدیا، دانشنامه آزاد

کارت شبکه داخل کیسه آنتی استاتیک

یک کیسه اتلاف کننده استاتیک صورتی و یک کیسه رسانای نقره ای. به دو علامت ESD تکرارشونده توجه کنید

کیسه ضد الکتریسیته ساکن کیسه ای است که برای نگهداری قطعات الکترونیکی که در معرض آسیب ناشی از تخلیه الکترواستاتیک (ESD) هستند، استفاده می شود.

این کیسه ها معمولاً پلاستیکی پلی اتیلن ترفتالات (PET) هستند و دارای رنگ متمایز (نقره ای برای فیلم متالایز ، صورتی یا سیاه برای پلی اتیلن ) هستند. نوع پلی اتیلن نیز ممکن است به شکل فوم یا پوشش حباب دار ، به صورت ورق یا کیسه باشد. لایه های حفاظتی متعدد اغلب برای محافظت در برابر آسیب مکانیکی و آسیب الکترواستاتیک استفاده می شود. یک دستگاه محافظت شده را می توان در داخل یک کیسه فیلم PET فلزی، داخل یک کیسه حباب دار پلی اتیلن صورتی بسته بندی کرد، که در نهایت در داخل یک جعبه پلی اتیلن مشکی سفت و سخت با پوشش پلی فوم صورتی بسته بندی می شود. مهم است که کیسه ها فقط در ایستگاه های کاری بدون استاتیک باز شوند. [1]

کیسه های ضد الکتریسیته ساکن، همانطور که از نامشان پیداست، از پلی اتیلن استاندارد با پوشش یا لایه اتلاف کننده ساکن روی پلاستیک ساخته شده اند. این از ایجاد بار ساکن روی سطح کیسه جلوگیری می کند، زیرا بار را به زمین پراکنده می کند (یعنی هر سطح دیگری را که لمس می کند). [2] [3] این پل به زمین با گنجاندن یک آمین پیه روی سطح کیسه ها به دست می آید که رطوبت را جذب می کند که می تواند بار را به سطح دیگری یا خود جو هدایت کند. [4] از این نظر، این نوع واقعاً «آنتی استاتیک» است زیرا مانع تشکیل بارهای ساکن می شود. [5] با این حال، در برابر تخلیه الکترواستاتیک مقاوم نیست . اگر چیز دیگری با شارژ کیسه را لمس کند (مثل دست فرد)، شارژ آن به راحتی از طریق کیف و محتویات آن منتقل می شود. [3] این کیسه ها معمولاً صورتی یا قرمز رنگ هستند زیرا لایه شیمیایی اتلافی دارند. کیسه های سیاه نیز وجود دارند که در آنها پلی اتیلن حاوی مقادیر کمی کربن است که یک سپر جزئی را تشکیل می دهد، البته نه کامل. [2]

کیسه های آنتی استاتیک رسانا با یک لایه فلز رسانا، اغلب آلومینیوم، [3] و یک لایه دی الکتریک از پلاستیک [2] که در یک پوشش اتلاف کننده ساکن پوشانده شده است، تولید می شوند. این هم یک سپر و هم یک مانع غیر رسانا را تشکیل می دهد و محتویات را از بار استاتیک از طریق اثر قفس فارادی محافظت می کند . این کیسه‌ها برای قطعات حساس‌تر ترجیح داده می‌شوند، اما در محیط‌هایی که جرقه‌ها خطرناک هستند، مانند مناطق غنی از اکسیژن در هواپیما و بیمارستان‌ها نیز استفاده می‌شوند. [4] کیسه‌های فلزی شکننده‌تر از نمونه‌های غیرفلزی خود هستند، زیرا هر سوراخی یکپارچگی سپر را به خطر می‌اندازد. علاوه بر این، آنها عمر مفید محدودی دارند، زیرا بستر فلزی می تواند در طول زمان خراب شود. [6] این کیسه ها اغلب به دلیل لایه فلزی خاکستری یا نقره ای هستند، در حالی که هنوز تا حدی شفاف هستند. [3]

فوم همچنین در هر دو نوع صورتی (تخلیه کننده) و سیاه (رسانا) وجود دارد که برای ذخیره اجزای سربی جداگانه با سوراخ کردن سرب ها به فوم استفاده می شود.

همچنین ببینید [ ویرایش ]

پورتال الکترونیک

منابع [ ویرایش ]

^ JESD625-A/الزامات برای کار با دستگاه های حساس به تخلیه الکترواستاتیک (ESDS)
^پرش به بالا:a b c انتخاب کیف مناسب (PDF). برادنتون، فلوریدا: الکترواستاتیک زمین صفر. پ. 2.
^پرش به بالا:a b c d "کیسه های ضد استاتیک در مقابل کیسه های محافظ استاتیک". www.elimstat.com. بازیابی شده در 2016-08-24 .
^پرش به بالا:a b "کیف های پلی صورتی در مقابل کیسه های شیلد | Fisher Container Corp". www.fishercontainer.com. بازیابی شده در 2016-01-20 .
↑ "ESD Journal - ESD Bags" . www.esdjournal.com . بازیابی شده در 2016-01-20 .
↑ "کیسه های آنتی استاتیک و کیسه های رسانا" . www.packagingknowledge.com . بازیابی شده در 2016-01-20 .

ادامه مطلب [ ویرایش ]

Yam، KL، "دانشنامه فناوری بسته بندی"، جان وایلی و پسران، 2009، ISBN 978-0-470-08704-6
ANSI/ESD S541 [1]

https://en.wikipedia.org/wiki/Antistatic_bag

+ نوشته شده در جمعه هفدهم آذر ۱۴۰۲ ساعت 13:29 توسط علی رضا نقش |

کلاه حلبی

بی

19 زبان

ابزار

از ویکیپدیا، دانشنامه آزاد

کلاه فویل قلع کلاهی است که از یک یا چند ورق فویل آلومینیومی (که معمولاً در بریتانیا، ایالات متحده، نیوزلند، کانادا و ایرلند به آن فویل قلع می‌گویند) یا قطعه‌ای از روسری معمولی با روکش فویل ساخته می‌شود. اغلب با این باور یا امیدواری پوشیده می شود که از مغز در برابر تهدیدهایی مانند میدان های الکترومغناطیسی ، کنترل ذهن و خواندن ذهن محافظت می کند . تصور پوشیدن روسری دست ساز برای چنین محافظتی به یک کلیشه و واژه ی رایج برای پارانویا ، توهمات آزاردهنده و اعتقاد به شبه علم و تئوری های توطئه تبدیل شده است .

" ورقه قلع " یک نام اشتباه رایج برای فویل آلومینیومی است. فویل فلزی بسته بندی قبلا از قلع ساخته می شد قبل از اینکه با آلومینیوم جایگزین شود . [1]

مبدا [ ویرایش ]

برخی از افراد - "کلاه‌کن‌های فویل حلبی" - معتقدند که چنین کلاه‌هایی از کنترل ذهن توسط دولت‌ها ، جاسوسان، اوباش، شرکت‌ها یا موجودات ماوراء الطبیعه که از ESP یا اثر شنوایی مایکروویو استفاده می‌کنند، جلوگیری می‌کند . افرادی در بسیاری از کشورها که معتقدند " افراد مورد هدف " هستند و در معرض جاسوسی یا آزار و اذیت دولتی، شرکتی یا جنایتکار هستند، وب‌سایت‌ها، تماس‌های کنفرانسی و جلسات پشتیبانی را برای بحث در مورد نگرانی‌های خود از جمله ایده پوشش محافظ ایجاد کرده‌اند. [2] مجله Vice نوشت که کلاه فویل حلبی در فرهنگ عامه "را می توان در یک داستان کوتاه بسیار عجیب و غریب و پیشگوانه که در سال 1927 توسط جولیان هاکسلی نوشته شد " [3] با عنوان " پادشاه فرهنگ بافت " جستجو کرد که در آن شخصیت اصلی از کلاه فلزی برای جلوگیری از کنترل ذهن توسط دانشمند شرور استفاده می کند. [4] [5] با گذشت زمان، اصطلاح "کلاه فویل حلبی" با پارانویا و تئوری‌های توطئه مرتبط شده است . [6]

مبانی علمی [ ویرایش ]

اثرات تشعشعات الکترومغناطیسی قوی بر سلامت مدتی است که مستند شده است. [7] [8] کارایی یک محفظه فلزی در مسدود کردن تابش الکترومغناطیسی به ضخامت فویل بستگی دارد، همانطور که توسط " عمق پوست " هادی برای محدوده فرکانس موج خاصی از تابش دیکته می شود. برای فویل آلومینیومی با ضخامت نیم میلی‌متر، تشعشعات بالاتر از حدود 20 کیلوهرتز (یعنی شامل هر دو باند AM و FM ) تا حدی مسدود می‌شود، اگرچه فویل آلومینیومی در این ضخامت فروخته نمی‌شود، بنابراین لایه‌های متعددی از فویل برای رسیدن به این هدف مورد نیاز است. اثر [9]

در سال 1962، آلن اچ فری کشف کرد که اثر شنوایی مایکروویو (یعنی دریافت صداهای القا شده توسط سیگنال های الکترومغناطیسی فرکانس رادیویی که به صورت کلیک و وزوز شنیده می شود) را می توان با یک تکه مش سیمی (به جای فویل) که در بالا قرار داده شده است، مسدود کرد. لوب تمپورال . [10] [11]

در سال 2005، یک مطالعه تجربی زبان در گونه [12] [13] توسط گروهی از دانشجویان MIT نشان داد که کلاه های فویل قلعی از پوشندگان خود در برابر امواج رادیویی در بیشتر طیف آزمایش شده محافظت می کنند، اما فرکانس های خاصی را در حدود 2.6 گیگاهرتز تقویت می کنند. و 1.2 گیگاهرتز

در فرهنگ عامه [ ویرایش ]

In 2005, Bruce Perens reported on an encounter between Richard Stallman and security personnel at the UN World Summit on the Information Society, titled "Stallman Gets in Trouble with UN Security for Wearing a Tin-Foil Hat".[14] The tin-foil hat in the title was figurative, as Stallman did not actually devise a tin-foil hat, but instead wrapped an identification card containing a radio-frequency identification device in tin foil in protest against the intrusion on his privacy.

In a 2016 article, the musician and researcher Daniel Wilson writing in paranormal magazine Fortean Times noted an early allusion to an "insulative electrical contrivance encircling the head during thought" in the unusual 1909 non-fiction publication Atomic Consciousness[15] by self-proclaimed "seer" John Palfrey (aka "James Bathurst") who believed such headgear was not effective for his "retention of thoughts and ideas" against a supposed "telepathic impactive impingement".[16]

Tin foil hats have appeared in such films as Signs (2002),[17] Noroi: The Curse (2005),[18] and Futurama: Into the Wild Green Yonder (2009).[19]

The 2019 HBO television series Watchmen features the character Wade Tillman/Looking Glass, a police officer who wears a mask made of reflective foil, and while off-duty, a cap lined in foil to protect his mind from alien psychic attacks.[20]

References[edit]

^ "Foil - metallurgy". Britannica.com. Encyclopædia Britannica. Retrieved 17 July 2016.
^ Weinberger, Sharon (14 January 2007). "Mind Games". Washington Post. Retrieved 29 June 2015.
^ "A Brief Cultural History of the Tin Foil Hat". Vice.com. Retrieved 9 March 2021.
^ Huxley, Julian. "The Tissue-Culture King". Retrieved 9 March 2021.
^ Huxley, Julian (August 1927). "The Tissue-Culture King". Amazing Stories. Well, we had discovered that metal was relatively impervious to the telepathic effect, and had prepared for ourselves a sort of tin pulpit, behind which we could stand while conducting experiments. This, combined with caps of metal foil, enormously reduced the effects on ourselves.
^ "Hey Crazy – Get a New Hat". Bostonist. 15 November 2005. Archived from the original on 3 May 2007. Retrieved 5 April 2007.
^ Adey, W. R. (December 1979). "Neurophysiologic effects of Radiofrequency and Microwave Radiation". Bulletin of the New York Academy of Medicine. 55 (11): 1079–1093. PMC 1807758. PMID 295243.
^ Lean, Geoffrey (7 May 2006). "Electronic smog". The Independent. London. Archived from the original on 17 May 2008. Retrieved 9 June 2009.
^ Jackson, John David (1998). Classical Electrodynamics. Wiley Press. ISBN 978-0-471-30932-1.
^ Frey, Allan H. (1 July 1962). "Human auditory system response to modulated electromagnetic energy". Journal of Applied Physiology. 17 (4): 689–692. doi:10.1152/jappl.1962.17.4.689. ISSN 8750-7587. PMID 13895081. S2CID 12359057.
^ Elder, Joe A.; Chou, C.K. (2003). "Auditory response to pulsed radiofrequency energy". Bioelectromagnetics. 24 (S6): S162–73. doi:10.1002/bem.10163. ISSN 0197-8462. PMID 14628312. S2CID 9813447. Archived from the original on 4 November 2012.
^ Soniak, Matt (28 September 2012). "Tin Foil Hats Actually Make it Easier for the Government to Track Your Thoughts". The Atlantic. Retrieved 4 August 2020.
^ "On the Effectiveness of Aluminium Foil Helmets: An Empirical Study". 17 February 2005. Archived from the original on 8 July 2010.
↑ «جمعه، 18 نوامبر: ریچارد استالمن به دلیل پوشیدن کلاه فویل حلبی با امنیت سازمان ملل متحد دچار مشکل شد» . 18 نوامبر 2005. بایگانی شده از نسخه اصلی در 27 آوریل 2006.
↑ باترست، جیمز (1909). خلاصه آگاهی اتمی . W. Manning، لندن.
↑ ویلسون، دانیل (ژوئن ۲۰۱۶). «آگاهی اتمی». فورتین تایمز
↑ لنگ، کدی (۲۰ سپتامبر ۲۰۱۹). "Area 51 Raid But It Make It: It طول می کشد تا در جشنواره با مضمون بیگانه برجسته شوید، اما کلاه فویل حلبی این مرد کار می کند" . زمان . بازیابی شده در 10 مارس 2020 .
↑ ویتاکر، ریچارد (۹ ژوئیه ۲۰۱۷). "DVDanger: دوبار در نزن" . کرونیکل آستین . بازبینی شده در 14 آوریل 2020 .
↑ میلر سوم، رندی (1 فوریه 2009). "Futurama: Into the Wild Green Ynder" . دی وی دی تاک . بازیابی شده در 10 مارس 2020 .
↑ اردمان، کوین (18 نوامبر 2019). "Watchmen: Biggest Comic Easter Eggs in Episode 5" . رنت صفحه . بازیابی شده در 10 مارس 2020 .

https://en.wikipedia.org/wiki/Tin_foil_hat

+ نوشته شده در جمعه هفدهم آذر ۱۴۰۲ ساعت 13:27 توسط علی رضا نقش |

4-سیم پیچ تسلا

برنامه های کاربردی [ ویرایش ]

امروزه، اگرچه کویل های کوچک تسلا به عنوان آشکارساز نشت در سیستم های علمی با خلاء بالا [4] و جرقه زن در جوشکاری قوس الکتریکی استفاده می شود ، [47] کاربرد اصلی آنها نمایشگرهای سرگرمی و آموزشی است.

آموزش و سرگرمی [ ویرایش ]

مجسمه الکتروم ، بزرگترین سیم پیچ تسلا در جهان. سازنده Eric Orr در داخل الکترود ولتاژ بالا کروی توخالی نشسته قابل مشاهده است.

کویل های تسلا به عنوان جاذبه در موزه های علوم و نمایشگاه های الکترونیک نمایش داده می شوند و برای نشان دادن اصول برق با فرکانس بالا در کلاس های علوم در مدارس و کالج ها استفاده می شوند. [48]

از آنجایی که ساخت آنها برای آماتورها به اندازه کافی ساده است، کویل های تسلا یک پروژه نمایشگاه علمی دانش آموزی محبوب هستند و توسط جامعه بزرگی از علاقه مندان در سراسر جهان ساخته می شوند. به سازندگان کویل های تسلا به عنوان یک سرگرمی "کویل" می گویند. آنها در کنوانسیون های "کویلینگ" شرکت می کنند که در آن کویل های تسلای خانگی و سایر دستگاه های ولتاژ بالا را به نمایش می گذارند. کویل های کم مصرف تسلا نیز گاهی اوقات به عنوان منبع ولتاژ بالا برای عکاسی Kirlian استفاده می شوند .

بزرگترین سیم پیچ تسلا در حال حاضر یک واحد 130000 واتی است که توسط گرگ لی و اریک اور ساخته شده است . نزدیک اوکلند ، نیوزلند. [49] [50] یک سیم پیچ بسیار بزرگ تسلا، که توسط سید کلینگ طراحی و ساخته شده است، هر سال در جشنواره موسیقی و هنر کواچلا ولی در کواچلا، کالیفرنیا به نمایش در می آید. [ نیازمند منبع ]

سیم‌پیچ‌های تسلا همچنین می‌توانند برای تولید صداها، از جمله موسیقی، با تعدیل «نرخ شکست» مؤثر سیستم (یعنی سرعت و مدت زمان انفجارهای RF با قدرت بالا) از طریق داده‌های MIDI و یک واحد کنترل استفاده شوند. داده‌های واقعی MIDI توسط یک میکروکنترلر تفسیر می‌شود که داده‌های MIDI را به یک خروجی PWM تبدیل می‌کند که می‌تواند از طریق یک رابط فیبر نوری به سیم‌پیچ تسلا ارسال شود. یک کنسرت موسیقی در فضای باز گسترده با استفاده از سیم‌پیچ‌های تسلا در خلال خانه باز مهندسی (EOH) نشان داده شده است. در دانشگاه ایلینویز Urbana-Champaign . بیورک هنرمند ایسلندی در آهنگ خود "Thunderbolt" از سیم پیچ تسلا به عنوان ساز اصلی آهنگ استفاده کرد. گروه موسیقی ArcAttack از سیم پیچ های تسلا مدوله شده و مردی با کت و شلوار زنجیره ای برای پخش موسیقی استفاده می کند.

نشت یاب سیستم خلاء [ ویرایش ]

دانشمندانی که با سیستم‌های خلاء بالا کار می‌کنند، وجود سوراخ‌های ریز پین را در دستگاه (به‌ویژه یک قطعه شیشه‌ای تازه دمیده شده) با استفاده از تخلیه‌های ولتاژ بالا تولید شده توسط یک سیم‌پیچ کوچک تسلا آزمایش می‌کنند. هنگامی که سیستم تخلیه می شود، الکترود ولتاژ بالا سیم پیچ در قسمت بیرونی دستگاه پخش می شود. در فشارهای پایین، هوا راحت‌تر یونیزه می‌شود و در نتیجه جریان الکتریکی را بهتر از هوای تحت فشار اتمسفر هدایت می‌کند. بنابراین، تخلیه از طریق هر سوراخ پین بلافاصله زیر آن عبور می کند، و یک تخلیه تاج در داخل فضای تخلیه شده ایجاد می کند که سوراخ را روشن می کند، و نقاطی را نشان می دهد که قبل از استفاده در آزمایش باید بازپخت یا دوباره دمیده شوند.

Teslaphoresis [ ویرایش ]

در سال 2016، دانشمندان دانشگاه رایس از میدان سیم پیچ تسلا برای تراز کردن نانولوله های کربنی ریز از راه دور در یک مدار استفاده کردند، فرآیندی که آنها آن را "تسلافورزیس" نامیدند. [51] [52]

مسائل مربوط به سلامت[ ویرایش ]

پسری که اجازه می دهد قوس سیم پیچ تسلا با دست برخورد کند. او هیچ دردی احساس نمی کند

تخلیه فرکانس رادیویی ولتاژ بالا (RF) از ترمینال خروجی یک سیم پیچ تسلا خطری منحصر به فرد است که در سایر تجهیزات ولتاژ بالا یافت نمی شود: هنگامی که از بدن عبور می کنند اغلب باعث احساس دردناک و انقباض عضلانی شوک الکتریکی نمی شوند . همانطور که جریان های AC یا DC با فرکانس پایین تر انجام می دهند. [53] [8] [54] [55] سیستم عصبی به جریان هایی با فرکانس های بیش از 10-20 کیلوهرتز حساس نیست. [56] تصور می‌شود که دلیل این امر این است که حداقل تعداد معینی از یون‌ها باید توسط ولتاژ تحمیلی در غشای سلول عصبی رانده شوند تا سلول عصبی را وادار به دپولاریزه شدن و انتقال یک تکانه کند. در فرکانس‌های رادیویی، در طول نیم چرخه زمان کافی برای عبور یون‌های کافی از غشا قبل از معکوس شدن ولتاژ متناوب وجود ندارد. [56] خطر این است که از آنجایی که هیچ دردی احساس نمی شود، آزمایشگران اغلب تصور می کنند که جریان ها بی ضرر هستند. معلمان و علاقه‌مندانی که سیم‌پیچ‌های کوچک تسلا را نشان می‌دهند، اغلب مخاطبان خود را با لمس پایانه ولتاژ بالا یا اجازه دادن به قوس‌های استریمر از بدنشان تحت تأثیر قرار می‌دهند. [57] [58] [8]

اگر قوس‌های ترمینال ولتاژ بالا به پوست برهنه برخورد کنند، می‌توانند باعث سوختگی عمیقی به نام سوختگی RF شوند . [59] [60] اغلب با اجازه دادن به قوس‌ها برای برخورد با قطعه فلزی که در دست یا انگشتانه روی انگشت است، اجتناب می‌شود. جریان از فلز به دست فرد از یک سطح به اندازه کافی وسیع می‌گذرد تا از ایجاد سوختگی جلوگیری شود. [8] اغلب هیچ احساسی احساس نمی شود، یا فقط یک گرما یا سوزن سوزن شدن احساس می شود.

اما این بدان معنا نیست که جریان بی ضرر است. [61] حتی یک سیم پیچ کوچک تسلا چندین برابر انرژی الکتریکی لازم برای متوقف کردن قلب تولید می کند، اگر فرکانس آن به اندازه کافی پایین باشد که باعث فیبریلاسیون بطنی شود . [62] [63] یک تنظیم نادرست جزئی سیم پیچ می تواند منجر به برق گرفتگی شود . علاوه بر این، جریان RF بافت هایی را که از آن عبور می کند گرم می کند. جریان های سیم پیچ تسلا با دقت کنترل شده، که مستقیماً توسط الکترودها روی پوست اعمال می شد، در اوایل قرن بیستم برای گرم کردن بافت عمیق بدن در زمینه پزشکی دیاترمی موج بلند استفاده شد . [54] میزان گرمایش به چگالی جریان بستگی دارد که به توان خروجی سیم پیچ تسلا و سطح مقطع مسیری که جریان از بدنه تا زمین طی می کند، بستگی دارد. [55] به خصوص اگر از ساختارهای باریکی مانند رگ‌های خونی یا مفاصل عبور کند، ممکن است دمای بافت محلی را تا سطوح گرمازا افزایش دهد ، اندام‌های داخلی را «پخت» یا آسیب‌های دیگری ایجاد کند. استانداردهای ایمنی بین المللی ICNIRP برای جریان RF در بدن در محدوده فرکانس سیم پیچ تسلا 0.1-1 مگاهرتز، حداکثر چگالی جریان 0.2 میلی آمپر بر سانتی متر مربع و حداکثر نرخ جذب توان (SAR) در بافت 4 وات بر کیلوگرم در اندام ها را مشخص می کند. و 0.8 وات بر کیلوگرم به طور متوسط روی بدن. [64] حتی سیم‌پیچ‌های تسلا با توان کم نیز می‌توانند از این محدودیت‌ها فراتر بروند، و به طور کلی تعیین جریان آستانه‌ای که در آن آسیب بدنی شروع می‌شود، غیرممکن است. برخورد قوس‌هایی از یک سیم پیچ تسلا با قدرت بالا (بیش از 1000 وات) احتمالاً کشنده است.

یکی دیگر از خطرات گزارش شده این عمل این است که قوس هایی از ترمینال ولتاژ بالا اغلب به سیم پیچ اولیه سیم پیچ برخورد می کنند. [53] [61] این به طور لحظه ای یک مسیر رسانا برای جریان اولیه کشنده 50 یا 60 هرتز از ترانسفورماتور تغذیه ایجاد می کند تا به ترمینال خروجی برسد. اگر شخصی در آن زمان به ترمینال خروجی متصل شود، یا با لمس آن یا اجازه دادن به قوس هایی از ترمینال که به بدن فرد برخورد کنند، جریان اولیه بالا می تواند از مسیر هوای یونیزه رسانا عبور کند، از بدنه به زمین برسد و باعث شود. برق گرفتگی

افسانه اثر پوست [ ویرایش ]

یک توضیح اشتباه برای عدم وجود شوک الکتریکی که در بین علاقه‌مندان به سیم‌پیچ تسلا وجود دارد این است که جریان‌های فرکانس بالا از طریق بدن نزدیک به سطح حرکت می‌کنند و به دلیل پدیده‌ای الکترومغناطیسی به نام پوست به اندام‌های حیاتی یا اعصاب نفوذ نمی‌کنند . اثر . [62] [8] [65] [66]

این نظریه نادرست است. [67] [68] [69] [53] [63] [70] جریان RF به دلیل اثر پوستی تمایل دارد روی سطح رساناها جریان یابد، اما عمقی که به آن نفوذ می کند، به نام عمق پوست ، به مقاومت بستگی دارد. و نفوذپذیری مواد و همچنین فرکانس . [71] [72] اگرچه اثر پوستی جریان فرکانس‌های سیم‌پیچ تسلا را به کسری خارجی از یک میلی‌متر در هادی‌های فلزی محدود می‌کند، عمق پوست جریان در بافت بدن به دلیل مقاومت بالاتر آن بسیار عمیق‌تر است. عمق نفوذ جریان‌های فرکانس تسلا (1/0 تا 1 مگاهرتز) در بافت‌های انسان تقریباً 24 تا 72 سانتی‌متر (9 تا 28 اینچ) است. [72] [71] [53] از آنجایی که حتی عمیق‌ترین بافت‌ها نزدیک‌تر از این به سطح هستند، تأثیر پوست تأثیر کمی بر مسیر جریان از بدن دارد. [70] تمایل دارد مسیر حداقل امپدانس الکتریکی را به سمت زمین طی کند و به راحتی می تواند از هسته بدن عبور کند. [73] [53] [72] در درمان پزشکی به نام دیاترمی موج بلند ، جریان RF با دقت کنترل شده فرکانس‌های تسلا برای دهه‌ها برای گرم کردن بافت عمیق، از جمله گرم کردن اندام‌های داخلی مانند ریه‌ها استفاده می‌شد. [73] [54] دستگاه‌های دیاترمی موج کوتاه مدرن از فرکانس بالاتر 27 مگاهرتز استفاده می‌کنند که عمق پوست به نسبت کمتری دارد، با این حال این فرکانس‌ها هنوز می‌توانند به بافت‌های عمیق بدن نفوذ کنند. [68]

پتنت های مرتبط [ ویرایش ]

همچنین ببینید: فهرست اختراعات نیکولا تسلا

اختراعات تسلا

" ترانسفورماتور یا دستگاه القایی الکتریکی ". ثبت اختراع ایالات متحده شماره 433702، 5 اوت 1890 [74]
" وسیله ای برای تولید جریان های الکتریکی "، ثبت اختراع ایالات متحده شماره 514168، 6 فوریه 1894
" ترانسفورماتور الکتریکی "، ثبت اختراع شماره 593،138، 2 نوامبر 1897
" روش استفاده از انرژی تابشی "، ثبت اختراع شماره 685958، 5 نوامبر 1901
" روش سیگنالینگ "، ثبت اختراع ایالات متحده شماره 723،188، 17 مارس 1903
" سیستم سیگنالینگ "، ثبت اختراع ایالات متحده شماره 725605، 14 آوریل 1903
" دستگاه برای انتقال انرژی الکتریکی " ، 18 ژانویه 1902، ثبت اختراع ایالات متحده 1،119،732 ، 1 دسامبر 1914

اختراعات دیگران

JS Stone، ثبت اختراع ایالات متحده 714832 ، " دستگاه برای تقویت امواج سیگنال الکترومغناطیسی ". (بایگانی شده در 23 ژانویه 1901، صادر شده در 2 دسامبر 1902)
A. Nickle، ثبت اختراع ایالات متحده 2،125،804 ، " آنتن ". (بایگانی شده در 25 مه 1934، صادر شده در 2 اوت 1938)
ویلیام دبلیو براون، ثبت اختراع ایالات متحده 2،059،186 ، " ساختار آنتن ". (بایگانی شده در 25 مه 1934؛ صدور 27 اکتبر 1936).
رابرت بی. گنبد، ثبت اختراع ایالات متحده 2،101،674 ، " آنتن ". (بایگانی شده در 25 مه 1934؛ صدور 7 دسامبر 1937)
آرمسترانگ، EH، ثبت اختراع ایالات متحده 1،113،149 ، " سیستم دریافت بی سیم ". 1914.
آرمسترانگ، EH، ثبت اختراع ایالات متحده 1،342،885 ، " روش دریافت نوسان فرکانس بالا ". 1922.
آرمسترانگ، EH، ثبت اختراع ایالات متحده 1،424،065 ، " سیستم سیگنالینگ ". 1922.
Gerhard Freiherr Du Prel، پتنت ایالات متحده 1,675,882 ، " مدار فرکانس بالا ". (بایگانی شده در 11 اوت 1925؛ صدور 3 ژوئیه 1928)
Leydorf، GF، ثبت اختراع ایالات متحده 3،278،937 ، " سیستم آنتن نزدیک میدان کوپلینگ ". 1966.
Van Voorhies، ثبت اختراع ایالات متحده 6218998 ، " آنتن حلقوی حلقوی "
ژن کونس، ثبت اختراع ایالات متحده 6،933،819 ، " مولد میدان الکترو مغناطیسی چند فرکانس ". (بایگانی شده در 29 اکتبر 2004، صادر شده در 23 اوت 2005)

همچنین ببینید [ ویرایش ]

قفس فارادی
هنری لروی ترانستروم - مخترع آمریکایی ، مخترع و شومنی که با برق فشار قوی کار می کرد.
فهرست اختراعات نیکولا تسلا
سیم پیچ اودین - مدار ترانسفورماتور رزونانسی، که در سال 1893 توسط پل ماری اودین اختراع شد.
ژنراتور Van de Graaff
انتقال برق بی سیم - انتقال انرژی الکتریکی بدون سیم به عنوان یک پیوند فیزیکی

منابع [ ویرایش ]

^پرش به بالا:a b Uth, Robert (12 دسامبر 2000). "کویل تسلا". تسلا: استاد رعد و برق. PBS.org_ بازیابی شده در 20 مه 2008.
↑ دومرموت-کوستا، کارول (1994). نیکولا تسلا: جرقه ای از نبوغ . کتاب های قرن بیست و یکم. پ. 75. شابک 978-0-8225-4920-8.
^پرش به بالا:تیلبری ، میچ (2007) . راهنمای طراحی و ساخت کویل تسلا نهایی . نیویورک: مک گراو-هیل حرفه ای. پ. 1.ISBN 978-0-07-149737-4.
^پرش به بالا:a b Plesch, PH (2005). تکنیک های خلاء بالا برای سنتز و اندازه گیری های شیمیایی . انتشارات دانشگاه کمبریج. پ. 21.شابک 978-0-521-67547-5.
^پرش به بالا:a b c d Cvetić, Jovan M. (اکتبر 2016). "ژنراتورهای ولتاژ بالا و فرکانس بالا تسلا با مدارهای نوسانی". مجله مهندسی برق صربستان. 13(3): 301-333. doi: 10.2298/SJEE1603301C . S2CID55561957.
^پرش به بالا:a b c d e f g h i j حداد، ع. وارن، دی اف (2004). پیشرفت در مهندسی ولتاژ بالا . IET. پ. 605.شابک 978-0852961582.
^پرش به بالا:a b c d Naidu، MS; کاماراجو، وی (2013). مهندسی ولتاژ بالا . آموزش تاتا مک گراو هیل. پ. 167.شابک 978-1259062896.
^پرش به بالا:a b c d e f g h i j k Sprott, Julien C. (2006). تظاهرات فیزیک: منبع منبع برای معلمان فیزیک . دانشگاه انتشارات ویسکانسین صص 192-195. شابک 978-0299215804.
^پرش به بالا:a b c d e f g h i Anderson, Barton B. (24 نوامبر 2000). "سیم پیچ کلاسیک تسلا: یک ترانسفورماتور تشدید کننده دوگانه"(PDF). کویل های تسلا. تری بلیک، صفحه وب سوم. بایگانی شده(PDF)از نسخه اصلی در 21 مه 2005. بازبینی شده در 26 جولای 2015.
^پرش به بالا:a b c Denicolai, Marco (30 مه 2001). ترانسفورماتور تسلا برای آزمایش و تحقیق (PDF)(پایان نامه). پایان نامه برای مدرک تحصیلی. گروه مهندسی برق و ارتباطات، دانشگاه هلسینکی فناوری، هلسینکی، فنلاند. صص 2-6. بازبینی شده در 26 جولای 2015.
^پرش به بالا:a b c d Denicolai, 2001,Tesla Transformer for Experimentation and Research, Ch.2, pp. 8-10
^پرش به بالا:a b c d Gerekos, Christopher (2012). سیم پیچ تسلا (PDF)(پایان نامه). پایان نامه. گروه فیزیک، دانشگاه آزاد بروکسل، بروکسل، بلژیک. ص 20-22. بایگانی شده ازنسخه اصلی(PDF)در 1 اکتبر 2015. بازبینی شده در 27 جولای 2015. ، تجدید چاپ شده در سیم پیچ زئوس تسلا، HazardousPhysics.com
↑ گوتلیب، ایروینگ (1998). راهنمای عملی ترانسفورماتور: برای مهندسین الکترونیک، رادیو و ارتباطات . نیونز. صص 103-114. شابک 978-0080514567.
^پرش به بالا:a b c d e f g h i j Burnett, Richie (2008). "عملیات کویل تسلا". صفحه وب سیم پیچ تسلا ریچی. وب سایت خصوصیریچارد برنت بازبینی شده در ۲۴ جولای ۲۰۱۵.
↑ برنت، ریچی (2008). "ضریب جفت" . صفحه وب سیم پیچ تسلا ریچی . وب سایت خصوصی ریچارد برنت بازبینی شده در ۴ آوریل ۲۰۱۷ .
^پرش به بالا:a b برنت، ریچی (2008). "اجزای سیم پیچ تسلا، P. 2". صفحه وب سیم پیچ تسلا ریچی. وب سایت خصوصیریچارد برنت بازبینی شده در ۲۴ جولای ۲۰۱۵.
↑ Gerekos، 2012، سیم پیچ تسلا ، صفحات 38–42 بایگانی شده در 23 ژوئن 2007، در ماشین راه‌اندازی
↑ Gerekos، 2012، سیم پیچ تسلا ، صفحات 15-18 بایگانی شده در 23 ژوئن 2007، در ماشین راه‌اندازی
↑ Gerekos، 2012، سیم پیچ تسلا ، صفحات 19-20 بایگانی شده در 23 ژوئن 2007، در ماشین راه‌اندازی
^پرش به بالا:a b Denicolai, 2001,Tesla Transformer for Experimentation and Research, Ch.3, Sec. 3-5، ص. 22
↑ "کویل های تسلا - سوالات متداول" . وب سایت وان تسلا شرکت oneTesla، کمبریج، ماساچوست. 2012 . بازبینی شده در ۲ اوت ۲۰۱۵ .
^پرش به بالا:a b c d e f Denicolai, 2001,Tesla Transformer for Experimentation and Research, Ch.2, pp. 11-17
↑ Gerekos، 2012، The Tesla Coil ، صفحه 1، 23 بایگانی شده در 23 ژوئن 2007، در ماشین راه‌اندازی
↑ دنیکولای، 2001، ترانسفورماتور تسلا برای آزمایش و تحقیق ، چ. 2، ص. 10
^ ثبت اختراع ایالات متحده شماره 1119732، دستگاه نیکولا تسلا، ثبت شده در 18 ژانویه 1902. اعطا شده در 1 دسامبر 1914
^ سرکار و همکاران (2006) History of Wireless , pp. 279-280 , آرشیو آرشیو شده در 17 مه 2016 در آرشیو وب پرتغالی
↑ رید، جان راندولف (2000). "طراحی ترانسفورماتورهای سه گانه رزونانس تسلا با بهره بالا" (PDF) . گروه مهندسی و علوم کامپیوتر، دانشگاه. فلوریدا مرکزی بایگانی شده (PDF) از نسخه اصلی در 4 مارس 2016 . بازبینی شده در ۲ اوت ۲۰۱۵ .
^ de Queiroz، ACM (فوریه 2002). "شبکه های رزونانس چندگانه". معاملات IEEE روی مدارها و سیستم ها I: نظریه و کاربردهای بنیادی . 49 (2): 240-244. doi : 10.1109/81.983871 .
^پرش به بالا:a b تامسون، الیهو (3 نوامبر 1899). "دستگاه به دست آوردن فرکانس ها و فشارهای بالا". برقکار. London: The Electrician Publishing Co.44(2): 40–41. بازبینی شده در 1 می 2015.
^پرش به بالا:a b c Strong، فردریک فینچ (1908). جریان های فرکانس بالا New York: Rebman Co. pp. 41-42.
↑ تسلا، نیکولا (۲۹ مارس ۱۸۹۹). "برخی آزمایش ها در آزمایشگاه تسلا با جریان های فرکانس و فشار بالا" . بررسی برق . New York: Electrical Review Publishing Co. 34 (13): 193-197 . بازبینی شده در 30 نوامبر 2015 .
↑ ویلر، LP (اوت 1943). "سهم تسلا در فرکانس بالا". مهندسی برق . IEEE. 62 (8): 355-357. doi : 10.1109/EE.1943.6435874 . ISSN 0095-9197 . S2CID 51671246 .
^پرش به بالا:a b Sarkar, TK; میلوکس، رابرت؛ اولینر، آرتور ا. و همکاران (2006). تاریخچه بی سیم (PDF). جان وایلی و پسران. ص 268-270. شابک 978-0471783015. بایگانی شده از نسخه اصلی در 17 مه 2016.
↑ پیرس، جورج واشنگتن (۱۹۱۰). اصول تلگراف بی سیم . New York: McGraw-Hill Book Co. pp. 93-95.
^پرش به بالا:فلمینگ ، جان آمبروز (1910) . اصول تلگراف و تلفن امواج الکتریکی، ویرایش دوم . London: Longmans, Green and Co. pp. 581-582.
↑ «ترانسفورماتور» . دایره المعارف بریتانیکا، ویرایش دهم . جلد 33. شرکت دایره المعارف بریتانیکا 1903. ص. 426 . بازبینی شده در 1 می 2015 .
↑ بلانچارد، جولیان (اکتبر ۱۹۴۱). "تاریخچه رزونانس الکتریکی" . مجله فنی سیستم بل . ایالات متحده: شرکت تلفن و تلگراف آمریکایی 20 (4): 415–433. doi : 10.1002/j.1538-7305.1941.tb03608.x . S2CID 51669988 . بازیابی شده در 29 مارس 2011 .
↑ تامسون، الیهو (۲۰ فوریه ۱۸۹۲). "القاء توسط دبی های با پتانسیل بالا" . دنیای برق نیویورک: WJ Johnson Co. 19 (8): 116–117 . بازبینی شده در 21 نوامبر 2015 .
↑ تامسون، الیهو (آوریل 1893). "القایی الکتریکی فرکانس بالا" . فصلنامه فناوری و مجموعه مقالات جامعه هنر . بوستون: موسسه ماساچوست فناوری. 6 (1): 50-59 . بازبینی شده در 22 نوامبر 2015 .
↑ تامسون، الیهو (۲۳ ژوئیه ۱۹۰۶). "نامه ای به فردریک فینچ استرانگ" . وب سایت موزه الکتروتراپی جف بهاری، بلینگهام، واشنگتن، ایالات متحده آمریکا. با اجازه انجمن فلسفی آمریکا تکثیر شده است . بازبینی شده در 20 اوت 2015 .
↑ دنیکولای، 2001، ترانسفورماتور تسلا برای آزمایش و تحقیق ، فصل 1، صفحات 1-6
↑ ثبت اختراع ایالات متحده شماره 454622، نیکولا تسلا، سیستم روشنایی الکتریکی ، ثبت شده در 25 آوریل 1891. اعطا شده در 23 ژوئن 1891
↑ مارتین، توماس کامرفورد (۱۸۹۴). اختراعات، تحقیقات و نوشته های نیکولا تسلا: با اشاره ویژه به کار او در جریان های چند فازی و روشنایی با پتانسیل بالا، ویرایش دوم . مهندس برق. صص 145-197.
↑ تسلا، نیکولا (2007). خزانه داری نیکولا تسلا . انتشارات وایلدر. صص 68-107. شابک 978-1934451892.
^ د کی‌روش، آنتونیو کارلوس ام. "شبکه‌های تشدید چندگانه LC عمومی". سمپوزیوم بین المللی مدارها و سیستم ها . IEEE. 3 : 519-522.
^ د کی‌روش، آنتونیو کارلوس ام. "طراحی یک ذره بین تسلا" . بازبینی شده در 12 آوریل 2015 .
↑ گوتلیب، ایروینگ (1998). راهنمای عملی ترانسفورماتور . نیونز. پ. 551. شابک 978-0080514567.
↑ پلز، مارک (14 سپتامبر 2021). "عکس‌های فوری آزمایشگاهی توسط مارک پلس: کویل تسلا حالت جامد مینیاتوری" . weirdscience.eu _ بازبینی شده در 3 جولای 2023 .
↑ گلداسمیت، پل (2010). سرگرمی جدی: زندگی و زمانه آلن گیبز . خانه تصادفی پنگوئن. پ. 219. شابک 9781869799304.
↑ "Lightning On Demand, Brisbane CA" . پروژه الکتروم . بایگانی شده از نسخه اصلی در 27 ژوئیه 2011.
↑ «دانشمندان دانشگاه رایس گامی کلیدی برای ایجاد «میدان نیرو» برداشتند." . 14 آوریل 2016.
↑ «Teslaphoresis توانایی بزرگ کردن میدان‌های نیرو را برای جابجایی مواد از راه دور فراهم می‌کند - Innovation Toronto» . 18 آوریل 2016.
^پرش به بالا:a b c d e Kluge, Stefan (2009). "صفحه ایمنی". صفحات کویل تسلا استفان. وب سایت شخصی استفان کلوگه. بازبینی شده در ۶ سپتامبر ۲۰۱۷.
^پرش به بالا:a b c Kovács (1945)الکتروتراپی و نور درمانی، ویرایش پنجم. ، ص 205-206
^پرش به بالا:a b Mieny، CJ (2003). اصول مراقبت از بیمار جراحی (ویرایش دوم). کتاب های آفریقای جدید پ. 136.شابک 9781869280055.
^پرش به بالا:الف ب کالسی، امان; بالانی، نیکیل (1395). فیزیک برای بیهوشی Viva . دانشگاه کمبریج مطبوعات. ص 45-46. شابک 978-1107498334.
↑ کورتیس، توماس استانلی (1916). دستگاه فرکانس بالا: ساخت و کاربرد عملی آن . ایالات متحده آمریکا: شرکت مکانیک روزمره. پ. 6.
↑ مارشال، تام (7 مه 2015). "معلم علوم به دلیل استفاده از سیم پیچ تسلا برای "برند" کردن دانش آموزان با سوزاندن پوست دستگیر شد . " استاندارد عصر . لندن، انگلستان: Evening Standard Ltd. بازبینی شده در 23 سپتامبر 2017 .
↑ کلیپستین، دان (2005). "خطرات و ایمنی سیم پیچ تسلا" . صفحه کویل دان تسلا . وب سایت شخصی دون کلیپستین بازبینی شده در 15 سپتامبر 2017 .
^ جونز، گراهام ای. لایه، دیوید اچ. اوسنکوفسکی، توماس جی (2013). کتابچه راهنمای مهندسی انجمن ملی پخش، ویرایش 10 . تیلور و فرانسیس پ. 357. شابک 978-1136034091.
^پرش به بالا:ب اتکینسون ، چیپ. فیلیپس، اد؛ رززوتارسکی، مارک اس. Stephens, RW (4 اوت 1996). "اطلاعات ایمنی کویل تسلا". تسلا کلاسیک. وب سایت شخصیبارت اندرسون بازبینی شده در 13 سپتامبر 2017.
^پرش به بالا:a b Tilbury, Mitch (2007)راهنمای طراحی و ساخت کویل نهایی تسلا، ص. 4
^پرش به بالا:a b Cooper, W. Fordham (2013). مهندسی ایمنی الکتریکی، ویرایش سوم . باترورث-هاینمن. پ. 57.شابک 978-1483161495.
↑ نیکولتسیاس، سوتیریس؛ یانگ، یوانیوان؛ جورجیادیس، آپوستولوس (2016). الگوریتم‌ها، فناوری‌ها و کاربردهای بی‌سیم انتقال برق در شبکه‌های ارتباطی موقت . اسپرینگر. صص 166-167. شابک 978-3319468105.
↑ رابرسون، البرت (اوت 1954). "چگونه سیم پیچ تسلا بسازیم" . علوم پرطرفدار . New York: The Popular Science Publishing Co. 165 (2): 192.
↑ Sarwate، VV (1993). میدان های الکترومغناطیسی و امواج . New Age International, Ltd. p. 305. شابک 978-8122404685.
↑ سابرتون، کلود (1920). دیاترمی در عمل پزشکی و جراحی . PB Hoeber Co. pp. 23-24.
^پرش به بالا:بیتی ، ویلیام جی (2012) . "اثر پوست از ما در برابر زاپاس کویل تسلا محافظت می کند؟" . رد برخی از افسانه هایتسلا وب سایت Science Hobbyist. بازبینی شده در 15 سپتامبر 2017.
↑ Strong، Frederick Finch (1908) جریان های فرکانس بالا ، صفحات 222-223
^پرش به بالا:a b "مشخص است که اثر پوست برای انسان قابل توجه است... در فرکانس های بیشتر از 10 مگاهرتز."Barnes, Frank S.; گرین باوم، بن (2006). جنبه های بیولوژیکی و پزشکی میدان های الکترومغناطیسی . مطبوعات CRC. ص xix. شابک 978-1420009460.
^پرش به بالا:a b Elder، Joe Allen; کیهیل، دانیل اف (1984). اثرات بیولوژیکی پرتو فرکانس رادیویی . آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده صص 3.15-3.16.
^پرش به بالا:a b c Saslow, Wayne M. (2002). الکتریسیته، مغناطیس و نور . مطبوعات دانشگاهی. پ. 620.شابک 978-0-08-050521-3.
^پرش به بالا:a b کریستی، RV; بینگر، کال (اکتبر 1927). "مطالعه تجربی دیاترمی: IV. شواهدی برای نفوذ جریان های فرکانس بالا از طریق بدن زنده". مجله پزشکی تجربی. 46(5): 715-734. doi:10.1084/jem.46.5.715. PMC 2131316 . PMID19869368.
^ سرکار، تی.کی. میلوکس، رابرت؛ اولینر، آرتور آ . و همکاران (2006). تاریخچه بی سیم . جان وایلی و پسران ص 286، 84. شابک 978-0-471-78301-5.، آرشیو آرشیو شده در 17 مه 2016، در آرشیو وب پرتغالی

ادامه مطلب [ ویرایش ]

عملیات و سایر اطلاعات

Armagnat، H.، و Kenyon، OA (1908). تئوری، طراحی و ساخت سیم پیچ های القایی . نیویورک: مک گرو.
هالر، جی اف، و کانینگهام، ای تی (1910). سیم پیچ فرکانس بالا تسلا، ساخت و کاربردهای آن . نیویورک: D. Van Nostrand Co.
ایانینی، RE (2003). ابزارهای الکترونیکی برای نابغه شیطانی: 21 پروژه خودتان را بسازید . الکترونیک TAB. نیویورک: مک گراو هیل. صفحات 137–202.
کوروم، کنت ال. و جیمز اف. " سیم پیچ های تسلا و شکست نظریه مدار عناصر برآمده "
نیکلسون، پل، " پروژه شبیه سازی ثانویه تسلا " (وضعیت هنر فعلی در توصیف دقیق رفتار ثانویه سیم پیچ تسلا از طریق تجزیه و تحلیل نظری، شبیه سازی و آزمایش نتایج در عمل)
Vujovic، Ljubo، " تسلا کویل ". انجمن یادبود تسلا نیویورک.
هیکمن، برت، " مرکز اطلاعات کویل تسلا "
کوپر، جان. F.، " دیاگرام مدار نوع اولیه فرستنده بزرگنمایی ؛ نمودار مدار نوع بعدی ". Tesla-Coil.com

دنیای برق

"توسعه جریان های فرکانس بالا برای کاربرد عملی". دنیای برق جلد 32، شماره 8.
"فضای بی کران: یک نوار اتوبوس". دنیای برق جلد 32، شماره 19.

انتشارات دیگر

کالن، آل. دابسون، جی (1963). "تجزیه ویروس کرونا در هوا در فشار پایین". مجموعه مقالات انجمن سلطنتی لندن. سری الف، علوم ریاضی و فیزیک . 271 (1347): 551–564. Bibcode : 1963RSPSA.271..551C . doi : 10.1098/rspa.1963.0035 . S2CID 109593995 .
Bieniosek، FM (1990). " مدار ترانسفورماتور پالس تشدید سه گانه ". بررسی ابزارهای علمی . 61 (6): 1717-1719. Bibcode : 1990RScI...61.1717B . doi : 10.1063/1.1141138 .
Corum، JF، و KL Corum، " کویل های RF، تشدید کننده های حلزونی و بزرگنمایی ولتاژ توسط حالت های فضایی منسجم ". IEEE، 2001.
دی کی‌روش، آنتونیو کارلوس ام.، " سنتز شبکه‌های تشدید چندگانه ". دانشگاه فدرال دو ریودوژانیرو، برزیل. EE/COPE.
هالر، جورج فرانسیس و المر کاشی کانینگهام، " سیم پیچ فرکانس بالا تسلا، ساخت و استفاده از آن ". نیویورک، شرکت D. Van Nostrand، 1910.
هارتلی، RVL (1936). "نوسانات با راکتانس های غیر خطی". مجله فنی سیستم بل . 15 (3): 424-440. doi : 10.1002/j.1538-7305.1936.tb03559.x .
نوری، HS، " کویل های القایی: نحوه ساخت، استفاده و تعمیر آنها ". نورمن اچ. اشنایدر، 1907، نیویورک. ویرایش 4.
رید، جی ال (1988). "بهره ولتاژ بیشتر برای شتاب دهنده های ترانسفورماتور تسلا". بررسی ابزارهای علمی . 59 (10): 2300. Bibcode : 1988RScI...59.2300R . doi : 10.1063/1.1139953 .
رید، جی ال (2012). "میرایی ترانسفورماتور تسلا". بررسی ابزارهای علمی . 83 (7): 076101–076101–3. Bibcode : 2012RScI...83g6101R . doi : 10.1063/1.4732811 . PMID 22852736 .
رید، جی ال (2015). "ترانسفورماتور تسلا کوپل شده با رسانایی" . بررسی ابزارهای علمی . 86 (3): 035113. Bibcode : 2015RScI...86c5113R . doi : 10.1063/1.4915940 . PMID 25832281 .
رید، جی ال، "تنظیم ترانسفورماتور پالس رزونانس سه گانه تسلا"
کورتیس، توماس استنلی، دستگاه فرکانس بالا: ساخت و کاربرد عملی آن . شرکت مکانیک روزمره، 1916.
انتشارات دانشگاهی متعدد IEEE [1]

https://en.wikipedia.org/wiki/Tesla_coil

+ نوشته شده در جمعه هفدهم آذر ۱۴۰۲ ساعت 13:14 توسط علی رضا نقش |

3-سیم پیچ تسلا

انواع [ ویرایش ]

اصطلاح "سیم پیچ تسلا" برای تعدادی از مدارهای ترانسفورماتور تشدید ولتاژ بالا به کار می رود.

هیجان [ ویرایش ]

مدارهای سیم پیچ تسلا را می توان بر اساس نوع "تحریک" آنها طبقه بندی کرد، اینکه از چه نوع مداری برای اعمال جریان به سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور رزونانس استفاده می شود: [5] [21] [22]

سیم پیچ تسلا با جرقه برانگیخته یا شکاف جرقه (SGTC) : این نوع از یک شکاف جرقه برای بستن مدار اولیه استفاده می کند که نوسانات هیجان انگیز در ترانسفورماتور تشدید کننده است. شکاف های جرقه ای به دلیل جریان های اولیه بالایی که باید از عهده آنها برآیند، دارای معایبی هستند. آنها در حین کار صدای بسیار بلند، گاز ازن مضر و دماهای بالا تولید می کنند که ممکن است به سیستم خنک کننده نیاز داشته باشد. انرژی تلف شده در جرقه نیز ضریب Q و ولتاژ خروجی را کاهش می دهد. سیم پیچ های تسلا همه از جرقه برانگیخته شده بودند.
- شکاف جرقه ایستا : رایج ترین نوع آن است که در قسمت قبل به تفصیل توضیح داده شد. در اکثر کویل های سرگرمی استفاده می شود. یک ولتاژ AC از یک ترانسفورماتور تغذیه با ولتاژ بالا خازن را شارژ می کند که از طریق شکاف جرقه تخلیه می شود. نرخ جرقه قابل تنظیم نیست اما با فرکانس خط 50 یا 60 هرتز تعیین می شود. جرقه های متعدد ممکن است در هر نیم چرخه رخ دهد، بنابراین پالس های ولتاژ خروجی ممکن است در فاصله یکسان نباشند.
- شکاف جرقه ای استاتیک : مدارهای تجاری و صنعتی اغلب یک ولتاژ DC را از منبع تغذیه برای شارژ خازن اعمال می کنند و از پالس های ولتاژ بالا تولید شده توسط یک نوسانگر اعمال شده به الکترود آغازگر برای ایجاد جرقه استفاده می کنند. [6] [22] این امکان کنترل نرخ جرقه و ولتاژ هیجان انگیز را فراهم می کند. شکاف های جرقه تجاری اغلب در یک جو گاز عایق مانند هگزا فلوراید گوگرد محصور می شوند که باعث کاهش طول و در نتیجه اتلاف انرژی در جرقه می شود.
- شکاف جرقه چرخشی : اینها از یک شکاف جرقه متشکل از الکترودهایی در اطراف حاشیه چرخ استفاده می کنند که با سرعت بالا توسط یک موتور می چرخند، که هنگام عبور از الکترود ثابت جرقه ایجاد می کنند. [22] تسلا از این نوع بر روی کویل های بزرگ خود استفاده می کرد و امروزه روی کویل های بزرگ سرگرمی استفاده می شود. سرعت جداسازی سریع الکترودها جرقه را به سرعت خاموش می کند، و امکان خاموش شدن "اولین بریدگی" را فراهم می کند و ولتاژهای بالاتر را ممکن می کند. چرخ معمولاً توسط یک موتور سنکرون به حرکت در می‌آید، بنابراین جرقه‌ها با فرکانس خط AC همگام می‌شوند، جرقه در هر سیکل در همان نقطه شکل موج AC رخ می‌دهد، بنابراین پالس‌های اولیه قابل تکرار هستند.
سیم پیچ تسلا سوئیچ شده یا حالت جامد (SSTC) : اینها از دستگاه های نیمه هادی قدرت استفاده می کنند ، معمولاً تریستورها یا ترانزیستورها مانند ماسفت ها یا IGBT ها ، [6] که توسط یک مدار نوسان ساز حالت جامد فعال می شوند تا پالس های ولتاژ را از منبع تغذیه DC از طریق سیم پیچ اولیه تغییر دهند. . [22] آنها تحریک پالسی را بدون معایب شکاف جرقه ارائه می کنند: صدای بلند، دماهای بالا و راندمان ضعیف. ولتاژ، فرکانس و شکل موج تحریک را می توان به خوبی کنترل کرد. SSTC ها در بیشتر کاربردهای تجاری، صنعتی و تحقیقاتی [6] و همچنین کویل های سرگرمی با کیفیت بالاتر استفاده می شوند.
- سیم پیچ تسلا حالت جامد تک تشدید (SRSSTC) : در این مدار اولیه خازن رزونانسی ندارد و بنابراین یک مدار دوتایی نیست. فقط ثانویه است. جریان ورودی از ترانزیستورهای سوئیچینگ رزونانس را در مدار تنظیم شده ثانویه تحریک می کند. SSTCهای تک کوک شده ساده تر هستند، اما مدار تشدید دارای ضریب Q کل است که فقط به رزونانس جانبی ثانویه بستگی دارد.
- سیم پیچ تسلا حالت جامد تشدید دوگانه (DRSSTC) : مدار مشابه مدار تحریک شده با جرقه دوبار تنظیم شده است، به جز در محل ترانسفورماتور منبع تغذیه AC ( T ) در مدار اولیه، یک منبع تغذیه DC خازن را شارژ می کند و در جای آن سوئیچ های نیمه هادی شکاف جرقه مدار بین خازن و سیم پیچ اولیه را تکمیل می کنند.
- سیم پیچ تسلا آواز یا سیم پیچ تسلا موزیکال : این یک نوع تحریک جداگانه نیست، بلکه اصلاحی در مدار اولیه حالت جامد برای ایجاد یک سیم پیچ تسلا است که می تواند مانند یک آلت موسیقی نواخته شود، با تخلیه های ولتاژ بالا که آهنگ های ساده موسیقی را بازتولید می کند. . پالس های ولتاژ درایو اعمال شده بر روی اصلی با نرخ صوتی توسط یک مدار "وقفه کننده" حالت جامد مدوله می شوند و باعث می شود که تخلیه قوس از ترمینال ولتاژ بالا صداها را منتشر کند. تا کنون فقط آهنگ ها و آکوردهای ساده تولید شده است. سیم پیچ نمی تواند به عنوان یک بلندگو عمل کند و موسیقی پیچیده یا صداهای صوتی را تولید کند. خروجی صدا توسط یک صفحه کلید یا فایل MIDI که از طریق رابط MIDI روی مدار اعمال می شود،. دو تکنیک مدولاسیون استفاده شده است: AM ( مدولاسیون دامنه ولتاژ هیجان انگیز) و PFM ( مدولاسیون فرکانس پالس ). اینها عمدتاً به عنوان چیزهای جدید برای سرگرمی ساخته شده اند.
موج پیوسته : در این ترانسفورماتور توسط یک نوسان ساز فیدبک هدایت می شود که در هر سیکل جریان RF یک پالس جریان را به سیم پیچ اولیه اعمال می کند و یک نوسان پیوسته را تحریک می کند. [22] مدار تنظیم شده اولیه به عنوان مدار مخزن نوسانگر عمل می کند و مدار شبیه یک فرستنده رادیویی است . برخلاف مدارهای قبلی که یک خروجی پالسی تولید می کنند، آنها یک خروجی موج سینوسی پیوسته تولید می کنند . لوله‌های خلاء قدرت اغلب به‌عنوان دستگاه‌های فعال به جای ترانزیستور استفاده می‌شوند، زیرا در برابر بارهای اضافی مقاوم‌تر و مقاوم‌تر هستند. به طور کلی، تحریک پیوسته ولتاژ خروجی کمتری را از یک توان ورودی معین نسبت به تحریک پالسی تولید می کند. [22]

تعداد سیم پیچ ها [ ویرایش ]

مدارهای تسلا را می‌توان بر اساس تعداد سیم‌پیچ‌های تشدید ( القاگر ) که دارند طبقه‌بندی کرد: [23] [24]

دو سیم پیچ یا مدار دو تشدید : تقریباً همه سیم پیچ های تسلا از ترانسفورماتور تشدید دو سیم پیچ ، متشکل از یک سیم پیچ اولیه که پالس های جریان به آن اعمال می شود، و یک سیم پیچ ثانویه که ولتاژ بالا را تولید می کند، استفاده می کنند، که توسط تسلا در سال 1891 اختراع شد. "کویل تسلا" به طور معمول به این مدارها اشاره دارد.
مدارهای سه سیم پیچ ، تشدید سه گانه یا ذره بین : مدارهایی با سه سیم پیچ، بر اساس مدار "فرستنده ذره بین" تسلا که او قبل از سال 1898 آزمایش را با آن آغاز کرد و در آزمایشگاه کلرادو اسپرینگز خود در 1899-1900 نصب کرد، و در سال 1902 به ثبت رساند. [25] [26] [27] آنها از یک ترانسفورماتور افزایش دهنده هسته هوای دو سیم پیچ مشابه ترانسفورماتور تسلا تشکیل شده اند، با سیم پیچ ثانویه متصل به سیم پیچ سوم که به صورت مغناطیسی به بقیه متصل نیست، به نام "اضافی" یا " کویل resonator" که به صورت سری تغذیه می شود و با ظرفیت خود طنین انداز می شود. خروجی از انتهای آزاد این سیم پیچ گرفته می شود. وجود سه مدار مخزن ذخیره انرژی به این مدار رفتار رزونانسی پیچیده تری می دهد. [28] موضوع تحقیق است، اما در کاربردهای عملی کمی مورد استفاده قرار گرفته است.

تاریخچه [ ویرایش ]

مقاله اصلی: تاریخچه سیم پیچ تسلا

ترانسفورماتور تشدید کننده جرقه برانگیخته هنری رولند در سال 1889، [29] سلف سیم پیچ تسلا [30]

مراحل توسعه ترانسفورماتور تسلا توسط تسلا در حدود سال 1891: (1) ترانسفورماتورهای هسته بسته مورد استفاده در فرکانس های پایین، (2-7) تنظیم مجدد سیم پیچ ها برای تلفات کمتر، (8) حذف هسته آهن، (9) هسته جزئی، (10-) 11) ترانسفورماتور مخروطی نهایی تسلا، (12-13) مدارهای سیم پیچ تسلا [31] [32] [33] و الیهو تامسون [30] [34] [35]

نوسانات الکتریکی و مدارهای ترانسفورماتور هسته رزونانس هوا قبل از تسلا کاوش شده بودند. [36] [35] مدارهای رزونانس با استفاده از کوزه های لیدن در آغاز در سال 1826 توسط فلیکس ساوری ، جوزف هنری ، ویلیام تامسون و الیور لاج اختراع شدند . [37] و هنری رولند در سال 1889 یک ترانسفورماتور رزونانس ساختند. [30] الیهو تامسون مدار سیم پیچ تسلا را به طور مستقل در همان زمان تسلا اختراع کرد. [38] [39] [40] [ 29 ] تسلا اختراع مدار سیم پیچ تسلا خود را در 25 آوریل 1891 ثبت کرد. فرکانس و کاربرد آنها در روش‌های روشنایی مصنوعی قبل از موسسه مهندسین برق آمریکا در کالج کلمبیا ، نیویورک. [43] [44] [33] اگرچه تسلا بسیاری از مدارهای مشابه را در این دوره ثبت اختراع کرد، این اولین مداری بود که شامل تمام عناصر سیم پیچ تسلا بود: ترانسفورماتور اولیه ولتاژ بالا، خازن، شکاف جرقه و ترانسفورماتور نوسانی هسته هوا. ".

کویل های تسلا مدرن [ ویرایش ]

این بخش به نقل قول های اضافی برای تأیید نیاز دارد . لطفاً با افزودن نقل قول به منابع معتبر در این بخش به بهبود این مقاله کمک کنید. اطلاعات بدون مرجع ممکن است مشکل ایجاد کرده و پاک شوند. ( آگوست 2015 ) ( نحوه و زمان حذف این پیام الگو را بیاموزید )

تخلیه الکتریکی که رشته های پلاسمای رعد و برق مانند یک سیم پیچ تسلا را نشان می دهد .

سیم پیچ تسلا (تخلیه)

کویل تسلا در تراریوم (I)

علاقه مندان به ولتاژ بالا مدرن معمولاً کویل های تسلا مشابه برخی از طرح های هسته هوای 2 سیم پیچ تسلا می سازند. اینها معمولاً از یک مدار مخزن اولیه ، یک مدار سری LC ( القایی - خازن ) تشکیل شده از یک خازن ولتاژ بالا ، شکاف جرقه و سیم پیچ اولیه تشکیل شده است . و مدار LC ثانویه، یک مدار رزونانس سری متشکل از سیم پیچ ثانویه به اضافه یک خازن ترمینال یا "بار بالایی". در طراحی پیشرفته تر (ذره بین) تسلا، سیم پیچ سوم اضافه شده است. مدار LC ثانویه از یک سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور هسته هوا با اتصال محکم تشکیل شده است که پایین یک رزوناتور مارپیچ سیم پیچ سوم جداگانه را هدایت می کند. سیستم های مدرن 2 سیم پیچ از یک سیم پیچ ثانویه استفاده می کنند. سپس قسمت بالای ثانویه به یک ترمینال بارگذاری بالا متصل می شود، که یک "صفحه" خازن را تشکیل می دهد ، "صفحه" دیگر زمین (یا " زمین ") است. مدار LC اولیه طوری تنظیم شده است که در همان فرکانس مدار LC ثانویه طنین انداز می شود . سیم‌پیچ‌های اولیه و ثانویه به صورت مغناطیسی با هم جفت می‌شوند و یک ترانسفورماتور هسته هوا تشدید شده دوگانه را ایجاد می‌کنند. سیم پیچ های تسلا عایق شده با روغن قبلی به عایق های بزرگ و طولانی در پایانه های ولتاژ بالا نیاز داشتند تا از تخلیه در هوا جلوگیری کنند. سیم‌پیچ‌های تسلا بعداً میدان‌های الکتریکی خود را در فواصل بزرگ‌تر پخش می‌کنند تا در وهله اول از تنش‌های الکتریکی بالا جلوگیری کنند و در نتیجه امکان کار در هوای آزاد را فراهم کنند. اکثر کویل های مدرن تسلا از پایانه های خروجی حلقوی شکل نیز استفاده می کنند. اینها اغلب از فلز تابیده شده یا مجرای آلومینیومی انعطاف پذیر ساخته می شوند. شکل حلقوی با هدایت جرقه ها به بیرون و دور از سیم پیچ های اولیه و ثانویه به کنترل میدان الکتریکی بالا در نزدیکی بالای ثانویه کمک می کند.

نسخه پیچیده تر سیم پیچ تسلا که توسط تسلا "ذره بین" نامیده می شود، از ترانسفورماتور "درایور" تشدید هسته هوا (یا نوسانگر اصلی) و یک سیم پیچ خروجی کوچکتر و از راه دور (به نام "اضافی") استفاده می کند. سیم پیچ" یا به سادگی رزوناتور ) که تعداد زیادی چرخش روی یک سیم پیچ نسبتا کوچک دارد. پایین سیم پیچ ثانویه راننده به زمین متصل است. طرف مقابل از طریق یک هادی عایق که گاهی اوقات خط انتقال نامیده می شود به پایین سیم پیچ اضافی متصل می شود. از آنجایی که خط انتقال با ولتاژهای RF نسبتاً بالا کار می کند، معمولاً از لوله فلزی با قطر 1 اینچ برای کاهش تلفات کرونا ساخته می شود. از آنجایی که سیم پیچ سوم در فاصله ای دورتر از درایور قرار دارد، به صورت مغناطیسی به آن کوپل نمی شود. انرژی RF در عوض مستقیماً از خروجی درایور به پایین سیم پیچ سوم جفت می شود و باعث می شود که تا ولتاژهای بسیار بالا "زنگ بالا" بیاید. تنظیم به طور قابل توجهی پیچیده تر از سیستم 2 سیم پیچ است. پاسخ گذرا برای شبکه های تشدید چندگانه (که ذره بین تسلا زیر مجموعه ای از آن است) به تازگی حل شده است. [45] اکنون مشخص شده است که انواع مختلفی از "حالت‌های" تنظیم مفید موجود است، و در اکثر حالت‌های عملیاتی، سیم پیچ اضافی با فرکانس متفاوتی نسبت به نوسانگر اصلی زنگ می‌زند. [46]

سوئیچینگ اولیه [ ویرایش ]

در این بخش هیچ منبعی ذکر نشده است . لطفاً با افزودن نقل قول به منابع معتبر به بهبود این بخش کمک کنید . اطلاعات بدون مرجع ممکن است مشکل ایجاد کرده و پاک شوند . ( آگوست 2015 ) ( نحوه و زمان حذف این پیام الگو را بیاموزید )

مدت زمان: 26 ثانیه.0:26

نمایش نمونه اولیه کویل تسلا دوقلو آزمایشگاه رعد و برق نوادا در مقیاس 1:12 در Maker Faire 2008

کویل های تسلا ترانزیستور یا لوله خلاء مدرن از شکاف جرقه اولیه استفاده نمی کنند. درعوض، ترانزیستور(ها) یا لوله(های) خلاء عملکرد سوئیچینگ یا تقویت کننده لازم برای تولید توان RF برای مدار اولیه را فراهم می کنند. سیم‌پیچ‌های تسلا حالت جامد از کمترین ولتاژ اولیه، معمولاً بین 155 تا 800 ولت استفاده می‌کنند و سیم‌پیچ اولیه را با استفاده از یک آرایش تک، نیم‌پل یا تمام پل از ترانزیستورها ، ماسفت‌ها یا IGBT برای تغییر جریان اولیه هدایت می‌کنند. . سیم پیچ های لوله خلاء معمولاً با ولتاژ صفحه بین 1500 تا 6000 ولت کار می کنند، در حالی که بیشتر سیم پیچ های شکاف جرقه ای با ولتاژ اولیه 6000 تا 25000 ولت کار می کنند. سیم پیچ اولیه یک سیم پیچ سنتی ترانزیستور تسلا فقط در اطراف قسمت پایین سیم پیچ ثانویه پیچیده می شود. این پیکربندی عملکرد ثانویه را به عنوان یک تشدید کننده پمپ شده نشان می دهد. اولیه، ولتاژ متناوب را به پایین ترین بخش ثانویه القا می کند، و "هل"های منظم را ارائه می دهد (مشابه با ارائه فشارهای زمان بندی شده مناسب به تاب زمین بازی). انرژی اضافی از اندوکتانس اولیه به ثانویه و ظرفیت بار بالا در طی هر "فشار" و ایجاد ولتاژ خروجی ثانویه (به نام "ring-up") منتقل می شود. مدار بازخورد الکترونیکی معمولاً برای همگام سازی تطبیقی نوسان ساز اولیه با تشدید رو به رشد در ثانویه استفاده می شود، و این تنها ملاحظۀ تنظیم فراتر از انتخاب اولیه یک بار بالای معقول است.

در یک سیم پیچ تسلا حالت جامد تشدید دوگانه (DRSSTC)، سوئیچینگ الکترونیکی سیم پیچ حالت جامد تسلا با مدار اولیه رزونانس یک سیم پیچ تسلا با شکاف جرقه ترکیب می شود. مدار اولیه تشدید با اتصال یک خازن به صورت سری با سیم پیچ اولیه سیم پیچ تشکیل می شود، به طوری که این ترکیب یک مدار مخزن سری با فرکانس تشدید نزدیک به مدار ثانویه را تشکیل می دهد. به دلیل مدار تشدید اضافی، یک تنظیم دستی و یک تنظیم تنظیم تطبیقی ضروری است. همچنین، معمولاً از یک قطع کننده برای کاهش چرخه کاری پل سوئیچینگ، برای بهبود قابلیت های اوج قدرت استفاده می شود . به طور مشابه، IGBT ها در این کاربرد نسبت به ترانزیستورهای اتصال دوقطبی یا ماسفت ها به دلیل ویژگی های مدیریت توان برترشان، محبوبیت بیشتری دارند. مدار محدود کننده جریان معمولاً برای محدود کردن حداکثر جریان مخزن اولیه (که باید توسط IGBT ها سوئیچ شود) به سطح ایمن استفاده می شود. عملکرد یک DRSSTC را می توان با یک سیم پیچ تسلا با شکاف جرقه ای با توان متوسط مقایسه کرد و راندمان (که با طول جرقه در مقابل توان ورودی اندازه گیری می شود) می تواند به طور قابل توجهی بیشتر از یک سیم پیچ تسلا با شکاف جرقه ای باشد که با همان توان ورودی کار می کند.

جنبه های عملی طراحی [ ویرایش ]

این بخش حاوی دستورالعمل‌ها، توصیه‌ها یا محتوای نحوه انجام است . لطفاً به بازنویسی مطالب کمک کنید تا دایره المعارفی تر باشد یا آن را به ویکی دانشگاه ، ویکی کتاب یا ویکی سفر منتقل کنید . ( ژوئن 2018 )

تولید ولتاژ بالا [ ویرایش ]

شماتیک سیم پیچ تسلا

پیکربندی مدار معمولی در اینجا، شکاف جرقه فرکانس بالا را در سراسر اولین ترانسفورماتور که توسط جریان متناوب تامین می شود، کوتاه می کند. یک اندوکتانسی که نشان داده نشده است، از ترانسفورماتور محافظت می کند. این طرح زمانی مورد علاقه است که از یک ترانسفورماتور نشانه نئونی نسبتا شکننده استفاده شود.

پیکربندی مدار جایگزین با خازن موازی با اولین ترانسفورماتور و شکاف جرقه به صورت سری به سیم پیچ اولیه تسلا، ترانسفورماتور تغذیه AC باید بتواند ولتاژهای بالا در فرکانس های بالا را تحمل کند.

یک سیم پیچ بزرگ تسلا با طراحی مدرن تر، اغلب در سطوح اوج توان بسیار بالا، تا چندین مگاوات (میلیون ها وات ، معادل هزاران اسب بخار ) کار می کند. بنابراین نه تنها برای کارایی و صرفه جویی، بلکه برای ایمنی نیز با دقت تنظیم و کار می کند. اگر به دلیل تنظیم نامناسب، حداکثر نقطه ولتاژ در زیر ترمینال، در امتداد سیم پیچ ثانویه رخ دهد، ممکن است یک تخلیه ( جرقه ) بشکند و سیم سیم پیچ، تکیه گاه ها یا اشیاء مجاور را خراب یا از بین ببرد.

تسلا با این و بسیاری دیگر از پیکربندی‌های مدار آزمایش کرد (راست را ببینید). سیم پیچ اولیه سیم پیچ تسلا، شکاف جرقه و خازن مخزن به صورت سری به هم متصل می شوند. در هر مدار، ترانسفورماتور تغذیه AC خازن مخزن را شارژ می کند تا زمانی که ولتاژ آن برای شکستن شکاف جرقه کافی باشد. شکاف ناگهان شلیک می شود و به خازن مخزن شارژ شده اجازه می دهد تا به سیم پیچ اولیه تخلیه شود. هنگامی که شکاف آتش می گیرد، رفتار الکتریکی هر یک از مدارها یکسان است. آزمایش‌ها نشان داده‌اند که هیچ یک از مدارها مزیت عملکرد مشخصی نسبت به دیگری ارائه نمی‌دهند.

با این حال، در مدار معمولی، عمل اتصال کوتاه شکاف جرقه مانع از "پشتیبان گیری" نوسانات فرکانس بالا به ترانسفورماتور تغذیه می شود. در مدار متناوب، نوسانات فرکانس بالا با دامنه بالا که در سرتاسر خازن ظاهر می‌شوند نیز روی سیم‌پیچ ترانسفورماتور تغذیه اعمال می‌شوند. این می تواند باعث تخلیه تاج در بین پیچ ها شود که عایق ترانسفورماتور را ضعیف و در نهایت از بین می برد. سازندگان سیم پیچ تسلا باتجربه تقریباً به طور انحصاری از مدار بالایی استفاده می کنند و اغلب آن را با فیلترهای پایین گذر (شبکه های مقاومت و خازن (RC)) بین ترانسفورماتور تغذیه و شکاف جرقه تقویت می کنند تا از ترانسفورماتور تغذیه محافظت کنند. این امر به ویژه در هنگام استفاده از ترانسفورماتورهایی با سیم پیچ های ولتاژ بالا شکننده، مانند ترانسفورماتورهای علامت نئون (NST) مهم است. صرف نظر از اینکه از کدام پیکربندی استفاده می شود، ترانسفورماتور HV باید از نوعی باشد که جریان ثانویه خود را با استفاده از اندوکتانس اتصال کوتاه داخلی محدود کند . یک ترانسفورماتور ولتاژ بالا معمولی (با اندوکتانس اتصال کوتاه) برای محدود کردن جریان باید از یک محدود کننده خارجی (که گاهی اوقات بالاست نامیده می شود) استفاده کند. NST ها به گونه ای طراحی شده اند که اندوکتانس اتصال کوتاه بالایی دارند تا جریان اتصال کوتاه خود را به سطح ایمن محدود کنند.

تنظیم [ ویرایش ]

فرکانس تشدید سیم پیچ اولیه با استفاده از نوسانات کم توان با فرکانس ثانویه تنظیم می شود، سپس توان را افزایش می دهد (و در صورت لزوم دوباره تنظیم می کند) تا زمانی که سیستم به درستی در حداکثر توان کار کند. در حین تنظیم، یک برجستگی کوچک (به نام «برآمدگی برآمده») اغلب به پایانه بالایی اضافه می‌شود تا تخلیه‌های کرونا و جرقه (که گاهی به آن استریمر گفته می‌شود) در هوای اطراف تحریک شود. سپس می‌توان تنظیم را به گونه‌ای تنظیم کرد که طولانی‌ترین پخش‌کننده‌ها در یک سطح توان معین، مربوط به تطابق فرکانس بین سیم‌پیچ اولیه و ثانویه باشد. "بارگذاری" خازنی توسط استریمرها باعث کاهش فرکانس تشدید یک سیم پیچ تسلا می شود که با قدرت کامل کار می کند. بارگذاری بالای حلقوی اغلب به اشکال دیگر مانند یک کره ترجیح داده می شود. یک حلقوی با قطر اصلی که بسیار بزرگتر از قطر ثانویه است، شکل گیری بهتر میدان الکتریکی در بارگذاری بالا را فراهم می کند. این امر محافظت بهتری از سیم پیچ ثانویه (در برابر ضربه های مخرب استریمر) نسبت به کره ای با قطر مشابه فراهم می کند. و، یک toroid کنترل نسبتاً مستقل ظرفیت خازن بار بالا در مقابل ولتاژ شکست جرقه را امکان پذیر می کند. ظرفیت یک توروئید عمدتاً تابعی از قطر اصلی آن است، در حالی که ولتاژ شکست جرقه عمدتاً تابعی از قطر کوچک آن است. گاهی اوقات از یک نوسانگر شیب شبکه (GDO) برای کمک به تسهیل تنظیم اولیه و کمک به طراحی استفاده می شود. تعیین فرکانس تشدید ثانویه می تواند دشوار باشد مگر با استفاده از یک GDO یا سایر روش های تجربی، در حالی که ویژگی های فیزیکی اولیه به طور دقیق تر تقریب های یکپارچه طراحی مخزن RF را نشان می دهد. در این طرح، فرکانس ثانویه تا حدودی خودسرانه به تقلید از طرح‌های موفق دیگر ساخته می‌شود، یا به طور کامل با منابع موجود، فرکانس تشدید آن اندازه‌گیری می‌شود و اولیه متناسب با آن طراحی می‌شود.

تخلیه هوا [ ویرایش ]

یک سیم پیچ کوچک و جدید تسلا در حال کار: خروجی جرقه های 43 سانتی متری (17 اینچ) می دهد. قطر ثانویه 8 سانتی متر (3.1 اینچ) است. منبع تغذیه یک منبع تغذیه 10000 ولت با جریان محدود 60 هرتز است .

در سیم پیچ هایی که تخلیه هوا تولید می کنند، مانند سیم پیچ هایی که برای سرگرمی ساخته شده اند، انرژی الکتریکی از ثانویه و حلقوی به عنوان بار الکتریکی، گرما، نور و صدا به هوای اطراف منتقل می شود. این فرآیند شبیه به شارژ یا تخلیه خازن است ، با این تفاوت که سیم پیچ تسلا از جریان متناوب به جای DC استفاده می کند. جریانی که از جابجایی بارها در خازن ایجاد می شود، جریان جابجایی نامیده می شود . تخلیه سیم‌پیچ تسلا در نتیجه جریان‌های جابجایی ایجاد می‌شود، زیرا پالس‌های بار الکتریکی به‌سرعت بین توریید ولتاژ بالا و مناطق مجاور در هوا (به نام مناطق شارژ فضایی ) منتقل می‌شوند. اگرچه نواحی بار فضایی در اطراف حلقوی نامرئی هستند، اما نقش عمیقی در ظاهر و محل تخلیه سیم پیچ تسلا دارند.

هنگامی که شکاف جرقه شلیک می شود، خازن شارژ شده به سیم پیچ اولیه تخلیه می شود و باعث نوسان مدار اولیه می شود. جریان اولیه نوسانی یک میدان مغناطیسی نوسانی ایجاد می‌کند که با سیم‌پیچ ثانویه جفت می‌شود و انرژی را به سمت ثانویه ترانسفورماتور منتقل می‌کند و باعث می‌شود که با ظرفیت توروئید به زمین نوسان کند. انتقال انرژی در چند چرخه اتفاق می افتد، تا زمانی که بیشتر انرژی که در ابتدا در سمت اولیه بود به سمت ثانویه منتقل شود. هرچه جفت مغناطیسی بین سیم‌پیچ‌ها بیشتر باشد، زمان لازم برای تکمیل انتقال انرژی کوتاه‌تر است. همانطور که انرژی در مدار ثانویه نوسانی ایجاد می شود، دامنه ولتاژ RF حلقوی به سرعت افزایش می یابد و هوای اطراف حلقوی شروع به تجزیه دی الکتریک می کند و یک تخلیه تاج تشکیل می دهد.

همانطور که انرژی سیم پیچ ثانویه (و ولتاژ خروجی) همچنان افزایش می یابد، پالس های بزرگتر جریان جابجایی بیشتر یونیزه می شوند و هوا را در نقطه شکست اولیه گرم می کنند. این یک "ریشه" بسیار رسانای الکتریکی از پلاسمای داغتر را تشکیل می دهد که یک رهبر نامیده می شود و از حلقوی به سمت بیرون بیرون می زند. پلاسمای درون لیدر به طور قابل توجهی گرمتر از ترشحات کرونا است و به طور قابل توجهی رساناتر است. در واقع خواص آن شبیه قوس الکتریکی است . لیدر مخروطی می شود و به هزاران ترشحات نازک تر، خنک تر و مو مانند (به نام استریمر) منشعب می شود. استریمرها مانند یک «مه آبی» در انتهای لیدرهای درخشان تر به نظر می رسند. استریمرها بار را بین لیدرها و توریید به نواحی شارژ فضایی مجاور منتقل می کنند. جریان‌های جابجایی جریان‌های بی‌شماری همگی به لیدر وارد می‌شوند و به گرم نگه داشتن آن و رسانایی الکتریکی آن کمک می‌کنند.

سرعت شکست اولیه سیم‌پیچ‌های تسلا در مقایسه با فرکانس رزونانس مجموعه تشدیدکننده-توده بار آهسته است. هنگامی که سوئیچ بسته می شود، انرژی از مدار LC اولیه به رزوناتور منتقل می شود که در آن ولتاژ در مدت زمان کوتاهی زنگ می زند و در تخلیه الکتریکی به اوج خود می رسد. در یک سیم پیچ تسلا با شکاف جرقه، فرآیند انتقال انرژی اولیه به ثانویه به طور مکرر با نرخ پالس معمولی 50-500 بار در ثانیه، بسته به فرکانس ولتاژ خط ورودی، اتفاق می افتد. با این نرخ‌ها، کانال‌های رهبر که قبلاً شکل گرفته‌اند، فرصتی برای خنک شدن کامل بین پالس‌ها ندارند. بنابراین، در پالس‌های متوالی، تخلیه‌های جدیدتر می‌توانند بر روی مسیرهای داغ باقی مانده توسط پیشینیان خود ایجاد شوند. این باعث رشد فزاینده لیدر از یک پالس به پالس دیگر می شود و کل تخلیه را در هر پالس متوالی طولانی می کند. ضربان مکرر باعث می شود تخلیه ها رشد کنند تا زمانی که میانگین انرژی موجود از سیم پیچ تسلا در طول هر پالس، میانگین انرژی از دست رفته در تخلیه ها (بیشتر به عنوان گرما) را متعادل کند. در این مرحله، تعادل دینامیکی حاصل می شود و تخلیه ها به حداکثر طول خود برای سطح توان خروجی سیم پیچ تسلا رسیده اند. به نظر می رسد ترکیب منحصر به فرد یک پوشش فرکانس رادیویی با ولتاژ بالا و پالس های مکرر برای ایجاد دبی های طولانی و انشعاب که به طور قابل توجهی طولانی تر از آنچه در غیر این صورت با توجه به ملاحظات ولتاژ خروجی به تنهایی انتظار می رود، مناسب است. تخلیه های ولتاژ بالا و کم انرژی تخلیه های رشته ای چند شاخه ای ایجاد می کنند که به رنگ آبی مایل به ارغوانی هستند. تخلیه‌های پرانرژی و ولتاژ بالا، تخلیه‌های غلیظ‌تری با شاخه‌های کمتر ایجاد می‌کنند، کم رنگ و درخشان هستند، تقریباً سفید هستند و به دلیل افزایش یونیزاسیون بسیار طولانی‌تر از تخلیه‌های کم انرژی هستند. بوی شدید ازن و اکسیدهای نیتروژن در منطقه به مشام خواهد رسید. عوامل مهم برای حداکثر طول تخلیه به نظر می رسد ولتاژ، انرژی و هوای ساکن با رطوبت کم تا متوسط باشد. مطالعات علمی نسبتا کمی در مورد شروع و رشد تخلیه‌های RF با فرکانس پایین پالسی وجود دارد، بنابراین برخی از جنبه‌های تخلیه هوای سیم‌پیچ تسلا در مقایسه با تخلیه‌های DC، فرکانس برق AC، ضربه HV و تخلیه صاعقه به خوبی درک نشده‌اند.

+ نوشته شده در جمعه هفدهم آذر ۱۴۰۲ ساعت 13:13 توسط علی رضا نقش |

2-سیم پیچ تسلا

ترانسفورماتور رزونانس [ ویرایش ]

اطلاعات بیشتر: جفت القایی تشدید

اطلاعات بیشتر: انواع ترانسفورماتور § ترانسفورماتور رزونانس

ترانسفورماتور تخصصی مورد استفاده در مدار سیم پیچ تسلا (L1,L2) که ترانسفورماتور رزونانس ، ترانسفورماتور نوسانی یا ترانسفورماتور فرکانس رادیویی (RF) نامیده می شود ، عملکرد متفاوتی با ترانسفورماتورهای معمولی مورد استفاده در مدارهای برق متناوب دارد. [12] [13] [14] در حالی که یک ترانسفورماتور معمولی برای انتقال انرژی کارآمد از سیم پیچ اولیه به ثانویه طراحی شده است، ترانسفورماتور تشدید نیز برای ذخیره موقت انرژی الکتریکی طراحی شده است. هر سیم پیچ یک ظرفیت خازنی در سراسر خود دارد و به عنوان یک مدار LC (مدار رزونانس، مدار تنظیم شده ) عمل می کند، انرژی الکتریکی نوسانی را ذخیره می کند، مشابه روشی که یک چنگال تنظیم انرژی مکانیکی ارتعاشی را ذخیره می کند. سیم پیچ اولیه (L1) که از چند دور سیم یا لوله مسی سنگین تشکیل شده است، از طریق شکاف جرقه (SG) به خازن (C1 ) متصل می شود . [6] [7] سیم پیچ ثانویه (L2) از پیچ های زیادی (صدها تا هزاران) سیم ریز روی یک فرم استوانه ای توخالی در داخل اولیه تشکیل شده است. ثانویه به یک خازن واقعی متصل نیست، اما به عنوان یک مدار LC نیز عمل می کند، اندوکتانس (L2) با خازن سرگردان (C2) ، مجموع ظرفیت انگلی سرگردان بین سیم پیچ های سیم پیچ و ظرفیت تشدید می شود. الکترود فلزی حلقوی متصل به ترمینال ولتاژ بالا. مدارهای اولیه و ثانویه طوری تنظیم شده اند که فرکانس تشدید یکسانی داشته باشند ، [5] بنابراین آنها انرژی را مبادله می کنند و مانند یک نوسانگر جفت شده عمل می کنند . در طول هر جرقه، انرژی ذخیره شده به سرعت بین اولیه و ثانویه نوسان می کند.

طراحی عجیب سیم پیچ به دلیل نیاز به دستیابی به تلفات انرژی مقاومتی کم ( ضریب Q بالا ) در فرکانس‌های بالا است که منجر به بزرگترین ولتاژهای ثانویه می‌شود:

ترانسفورماتورهای برق معمولی دارای یک هسته آهنی برای افزایش جفت مغناطیسی بین سیم پیچ ها هستند. اما در فرکانس‌های بالا، یک هسته آهنی به دلیل جریان‌های گردابی و هیسترزیس باعث اتلاف انرژی می‌شود ، بنابراین در سیم‌پیچ تسلا استفاده نمی‌شود. [14]
ترانسفورماتورهای معمولی به گونه ای طراحی شده اند که "کاملاً جفت شوند". هر دو اولیه و ثانویه به طور محکم در اطراف هسته آهنی پیچیده می شوند. با توجه به هسته آهنی و نزدیکی سیم پیچ ها، آنها دارای اندوکتانس متقابل (M) بالایی هستند ، ضریب جفت نزدیک به وحدت 0.95 - 1.0 است، به این معنی که تقریباً تمام میدان مغناطیسی سیم پیچ اولیه از طریق ثانویه عبور می کند. [12] [14] ترانسفورماتور تسلا در مقابل "سست جفت شده" است، [6] [14] سیم پیچ اولیه قطر بزرگتر است و از ثانویه فاصله دارد، [7] بنابراین اندوکتانس متقابل کمتر و ضریب جفت است. فقط 0.05 تا 0.2 است. [15] این بدان معنی است که تنها 5٪ تا 20٪ از میدان مغناطیسی سیم پیچ اولیه از ثانویه زمانی که مدار باز است عبور می کند. [6] [11] کوپلینگ شل، تبادل انرژی بین سیم پیچ های اولیه و ثانویه را کند می کند، که به انرژی نوسانی اجازه می دهد قبل از بازگشت به مدار اولیه و شروع به اتلاف در جرقه، مدت بیشتری در مدار ثانویه بماند.
هر سیم پیچ نیز به یک لایه سیم محدود می شود که تلفات اثر مجاورت را کاهش می دهد . اولیه جریان های بسیار بالایی دارد. از آنجایی که جریان فرکانس بالا عمدتاً به دلیل اثر پوستی بر روی سطح هادی ها جریان دارد ، اغلب از لوله یا نوار مسی با سطح بزرگ برای کاهش مقاومت ساخته می شود و پیچ های آن از هم فاصله دارند که باعث کاهش تلفات اثر مجاورت و ایجاد قوس بین آنها می شود. چرخش. [16] [17]

طراحی کویل تک قطبی به طور گسترده در کویل های مدرن استفاده می شود. اولیه سیم پیچ مارپیچی قرمز صاف در پایین است، ثانویه سیم پیچ استوانه ای عمودی با سیم قرمز ظریف است. ترمینال ولتاژ بالا چنبره آلومینیومی در بالای سیم پیچ ثانویه است.

سیم پیچ دوقطبی که در اوایل قرن بیستم استفاده شد. دو ترمینال خروجی ولتاژ بالا وجود دارد که هر کدام به یک انتهای ثانویه متصل هستند و یک شکاف جرقه بین آنها وجود دارد. سیم اصلی 12 دور سیم سنگین است که در نقطه وسط سیم ثانویه قرار دارد تا از ایجاد قوس بین سیم پیچ ها جلوگیری کند.

مدار خروجی می تواند دو شکل داشته باشد:

تک قطبی : یک سر سیم پیچ ثانویه به یک ترمینال ولتاژ بالا متصل است، سر دیگر به زمین متصل است . این نوع در کویل های مدرن طراحی شده برای سرگرمی استفاده می شود. سیم پیچ اولیه در نزدیکی انتهای انتهایی با پتانسیل پایین سیم پیچ ثانویه قرار دارد تا قوس بین سیم پیچ ها به حداقل برسد. از آنجایی که زمین (زمین) به عنوان مسیر برگشت ولتاژ بالا عمل می‌کند، قوس‌های جریان از ترمینال تمایل دارند به هر جسم متصل به زمین نزدیک بپرند.
دوقطبی : هیچ یک از انتهای سیم پیچ ثانویه به زمین متصل نیست و هر دو به پایانه های ولتاژ بالا آورده می شوند. سیم پیچ اولیه در مرکز سیم پیچ ثانویه، با فاصله مساوی بین دو پایانه با پتانسیل بالا قرار دارد تا از ایجاد قوس جلوگیری کند.

چرخه عملیات [ ویرایش ]

مدار در یک چرخه به سرعت تکرار می شود که در آن ترانسفورماتور تغذیه (T) خازن اولیه (C1) را به بالا شارژ می کند، که سپس در یک جرقه از طریق شکاف جرقه تخلیه می شود و یک پالس کوتاه از جریان نوسانی در مدار اولیه ایجاد می کند که یک را تحریک می کند. ولتاژ نوسانی بالا در ثانویه: [9] [11] [14] [18]

جریان از ترانسفورماتور تغذیه (T) خازن (C1) را تا یک ولتاژ بالا شارژ می کند.
هنگامی که ولتاژ در خازن به ولتاژ شکست شکاف جرقه (SG) می رسد ، جرقه ای شروع می شود و مقاومت شکاف جرقه را به مقدار بسیار پایین کاهش می دهد. این مدار اولیه را تکمیل می کند و جریان از خازن از سیم پیچ اولیه (L1) عبور می کند . جریان به سرعت بین صفحات خازن از طریق سیم پیچ به عقب و جلو می رود و جریان نوسانی فرکانس رادیویی را در مدار اولیه در فرکانس تشدید مدار ایجاد می کند .
میدان مغناطیسی نوسانی سیم پیچ اولیه، با قانون القایی فارادی، جریان نوسانی را در سیم پیچ ثانویه (L2) القا می کند . طی چند چرخه، انرژی در مدار اولیه به مدار ثانویه منتقل می شود. کل انرژی در مدارهای تنظیم شده محدود به انرژی ذخیره شده اولیه در خازن C1 است ، بنابراین با افزایش دامنه ولتاژ نوسانی در ثانویه ("ring up")، نوسانات در اولیه به صفر کاهش می یابد. اگرچه انتهای سیم پیچ ثانویه باز است، اما به دلیل ظرفیت (C2) ، مجموع ظرفیت انگلی بین پیچ های سیم پیچ به اضافه ظرفیت الکترود حلقوی E، به عنوان یک مدار تنظیم شده عمل می کند . جریان به سرعت از طریق سیم پیچ ثانویه بین انتهای آن به عقب و جلو می رود. به دلیل ظرفیت کم، ولتاژ نوسانی در سراسر سیم پیچ ثانویه که در ترمینال خروجی ظاهر می شود بسیار بزرگتر از ولتاژ اولیه است.
جریان ثانویه یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند که ولتاژ را به سیم پیچ اولیه القا می کند و در طی تعدادی چرخه اضافی انرژی به اولیه منتقل می شود و باعث می شود ولتاژ نوسانی در ثانویه کاهش یابد ("حلقه پایین"). این فرآیند تکرار می شود، انرژی به سرعت بین مدارهای تنظیم شده اولیه و ثانویه به جلو و عقب جابجا می شود. جریان های نوسانی در اولیه و ثانویه به دلیل انرژی تلف شده به عنوان گرما در شکاف جرقه و مقاومت سیم پیچ به تدریج از بین می روند.
هنگامی که جریان عبوری از شکاف جرقه دیگر برای یونیزه نگه داشتن هوای داخل شکاف کافی نباشد، جرقه متوقف می شود ("خاموش") و جریان در مدار اولیه قطع می شود. جریان نوسانی در ثانویه ممکن است برای مدتی ادامه یابد.
جریان ترانسفورماتور منبع تغذیه خازن C1 را دوباره شارژ می کند و چرخه تکرار می شود.

کل این چرخه بسیار سریع اتفاق می افتد، نوسانات در زمانی حدود یک میلی ثانیه از بین می روند. هر جرقه در طول شکاف جرقه یک پالس ولتاژ بالا سینوسی میرا در ترمینال خروجی سیم پیچ تولید می کند. هر پالس قبل از وقوع جرقه بعدی خاموش می شود، بنابراین سیم پیچ رشته ای از امواج میرا تولید می کند ، نه یک ولتاژ سینوسی پیوسته. [9] ولتاژ بالا از ترانسفورماتور منبع تغذیه که خازن را شارژ می کند یک موج سینوسی 50 یا 60 هرتز است . بسته به نحوه تنظیم شکاف جرقه، معمولاً یک یا دو جرقه در اوج هر نیم سیکل جریان اصلی رخ می دهد، بنابراین بیش از صد جرقه در ثانیه وجود دارد. بنابراین جرقه در شکاف جرقه پیوسته به نظر می رسد، همانطور که جریان های ولتاژ بالا از بالای سیم پیچ هستند.

سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور تغذیه (T) در سراسر مدار تنظیم اولیه متصل می شود. ممکن است به نظر برسد که ترانسفورماتور یک مسیر نشتی برای جریان RF باشد و نوسانات را میرا کند. با این حال اندوکتانس بزرگ آن امپدانس بسیار بالایی در فرکانس تشدید به آن می دهد، بنابراین به عنوان یک مدار باز برای جریان نوسانی عمل می کند. اگر ترانسفورماتور تغذیه دارای اندوکتانس اتصال کوتاه ناکافی باشد، چوک های فرکانس رادیویی در لیدهای ثانویه آن قرار می گیرند تا جریان RF را مسدود کنند.

فرکانس نوسان [ ویرایش ]

برای تولید بزرگترین ولتاژ خروجی، مدارهای تنظیم شده اولیه و ثانویه برای رزونانس با یکدیگر تنظیم می شوند. [8] [9] [12] فرکانس‌های تشدید مدارهای اولیه و ثانویه، $\scriptstyle f_{1}$ و $\scriptstyle f_{2}$ ، توسط اندوکتانس و ظرفیت در هر مدار تعیین می شوند: [8] [9] [12]

$f_{1}={1 \over {2\pi {\sqrt {L_{1}C_{1}}}}}\qquad \qquad f_{2}={1 \over {2\pi { \sqrt {L_{2}C_{2}}}}\,$

معمولاً ثانویه قابل تنظیم نیست، بنابراین مدار اولیه معمولاً با یک ضربه متحرک روی سیم پیچ اولیه L 1 تنظیم می شود تا زمانی که در همان فرکانس ثانویه طنین انداز شود:

$f={1 \over {2\pi {\sqrt {L_{1}C_{1}}}}}={1 \over {2\pi {\sqrt {L_{2}C_{2} }}}}\,$

بنابراین شرط تشدید بین اولیه و ثانویه این است:

$L_{1}C_{1}=L_{2}C_{2}\،$

فرکانس تشدید سیم پیچ های تسلا در محدوده فرکانس رادیویی پایین (RF) است که معمولا بین 50 کیلوهرتز تا 1 مگاهرتز است. با این حال، به دلیل ماهیت تکانشی جرقه، نویز رادیویی باند پهن تولید می‌کنند ، و بدون محافظ می‌توانند منبع قابل توجهی از RFI باشند و در دریافت رادیو و تلویزیون مجاور تداخل ایجاد کنند.

ولتاژ خروجی [ ویرایش ]

سیم پیچ بزرگی که قوس های جریانی 3.5 متری (10 فوتی) تولید می کند که نشان دهنده پتانسیل میلیون ها ولت است.

در یک ترانسفورماتور تشدید ولتاژ بالا توسط رزونانس تولید می شود. ولتاژ خروجی مانند یک ترانسفورماتور معمولی با نسبت چرخش متناسب نیست. [14] [19] می توان آن را تقریباً از پایستگی انرژی محاسبه کرد . در ابتدای چرخه، زمانی که جرقه شروع می شود، تمام انرژی در مدار اولیه وجود دارد $W_1$ در خازن اولیه $ج_{1}$ ذخیره می شود. اگر $V_{1}$ ولتاژی است که در آن شکاف جرقه شکسته می شود، که معمولا نزدیک به پیک ولتاژ خروجی ترانسفورماتور تغذیه T است ، این انرژی

$W_{1}={1 \بیش از 2}C_{1}V_{1}^{2}\،$

در طول "حلقه بالا" این انرژی به مدار ثانویه منتقل می شود. اگرچه مقداری به عنوان گرما در جرقه و سایر مقاومت ها از دست می رود، در سیم پیچ های مدرن، بیش از 85 درصد انرژی به ثانویه ختم می شود. [9] در اوج ( $V_{2}$ ) از شکل موج ولتاژ سینوسی ثانویه، تمام انرژی در ثانویه $W_2$ در خازن ذخیره می شود $ج_{2}$ بین انتهای سیم پیچ ثانویه

$W_{2}={1 \بیش از 2}C_{2}V_{2}^{2}\،$

با فرض عدم تلفات انرژی، $W_{2}\;=\;W_{1}$ . با جایگزینی این معادله و ساده کردن، پیک ولتاژ ثانویه [8] [9] [14] است.

$V_{2}=V_{1}{\sqrt {C_{1} \over C_{2}}}=V_{1}{\sqrt {L_{2} \over L_{1}}}.$

فرمول دوم بالا با استفاده از شرط رزونانس از فرمول اول مشتق شده است $L_{1}C_{1}\;=\;L_{2}C_{2}$ . [14] از آنجایی که ظرفیت سیم پیچ ثانویه در مقایسه با خازن اولیه بسیار کوچک است، ولتاژ اولیه به مقدار بالایی افزایش می یابد. [9]

حداکثر ولتاژ فوق فقط در سیم پیچ هایی حاصل می شود که در آنها تخلیه هوا رخ نمی دهد. در سیم پیچ هایی که جرقه تولید می کنند، مانند سیم پیچ های سرگرمی، پیک ولتاژ روی ترمینال به ولتاژی محدود می شود که در آن هوا شکسته می شود و رسانا می شود. [9] [14] [16] همانطور که ولتاژ خروجی در طول هر پالس ولتاژ افزایش می‌یابد، به نقطه‌ای می‌رسد که هوای کنار ترمینال ولتاژ بالا یونیزه می‌شود و تاج ، تخلیه برس ، و قوس‌های جریان از ترمینال خارج می‌شود. این زمانی اتفاق می افتد که قدرت میدان الکتریکی از قدرت دی الکتریک هوا، حدود 30 کیلو ولت بر سانتی متر بیشتر شود. از آنجایی که میدان الکتریکی در نقاط تیز و لبه ها بیشترین است، تخلیه هوا از این نقاط در ترمینال ولتاژ بالا شروع می شود. ولتاژ ترمینال فشار قوی نمی تواند بالاتر از ولتاژ شکست هوا افزایش یابد، زیرا بار الکتریکی اضافی که از سیم پیچ ثانویه به ترمینال پمپ می شود فقط به هوا می رود. ولتاژ خروجی سیم‌پیچ‌های تسلا در هوای آزاد با شکست هوا به چند میلیون ولت محدود می‌شود، اما ولتاژهای بالاتر را می‌توان با سیم‌پیچ‌هایی که در مخازن تحت فشار روغن عایق غوطه‌ور می‌شوند به دست آورد .

بار بالا یا الکترود "توروئید" [ ویرایش ]

سیم پیچ DRSSTC تسلا حالت جامد با سیم نوک تیز متصل به حلقوی برای تولید تخلیه برس

اکثر طرح های سیم پیچ تسلا دارای یک الکترود فلزی کروی یا حلقوی صاف در ترمینال ولتاژ بالا هستند. الکترود به عنوان یک صفحه خازن عمل می کند و زمین به عنوان صفحه دیگر، مدار تنظیم شده را با سیم پیچ ثانویه تشکیل می دهد. اگرچه "تورید" ظرفیت ثانویه را افزایش می دهد، که تمایل به کاهش ولتاژ اوج دارد، اثر اصلی آن این است که سطح منحنی با قطر بزرگ آن، گرادیان پتانسیل ( میدان الکتریکی ) را در ترمینال ولتاژ بالا کاهش می دهد. عملکرد آن مشابه حلقه تاج است و آستانه ولتاژی را افزایش می دهد که در آن تخلیه هوا مانند تخلیه تاج و برس رخ می دهد. [20] سرکوب شکست زودرس هوا و اتلاف انرژی به ولتاژ اجازه می‌دهد تا مقادیر بالاتری در قله‌های شکل موج ایجاد کند و در نهایت هنگام تخلیه هوا، جریان‌های طولانی‌تر و تماشایی‌تری ایجاد کند. [14]

اگر الکترود بالایی به اندازه کافی بزرگ و صاف باشد، میدان الکتریکی در سطح آن ممکن است هرگز آنقدر زیاد نشود که حتی در اوج ولتاژ باعث شکسته شدن هوا شود و تخلیه هوا رخ نخواهد داد. برخی از کویل های سرگرمی دارای یک "نقطه جرقه" تیز هستند که برای شروع تخلیه از چنبره بیرون می زند. [20]

+ نوشته شده در جمعه هفدهم آذر ۱۴۰۲ ساعت 13:11 توسط علی رضا نقش |

پتو فضایی

از ویکیپدیا، دانشنامه آزاد

(از پتوی Mylar تغییر مسیر داده شده است )

«پتوی اضطراری» به اینجا هدایت می‌شود. برای گروه راک پرو، پتوی اضطراری (گروه) را ببینید .

یک پتوی فضایی

پتو فضایی (همچنین با نام‌های پتوی مایلار ، پتوی اضطراری ، پتوی کمک‌های اولیه ، پتوی ایمنی ، پتوی حرارتی ، پتوی هوا ، ورق حرارتی ، پتوی فویل یا پتو شوک نیز شناخته می‌شود) یک پتو با وزن کم و کم حجم ساخته شده از ورقه پلاستیکی نازک و منعکس کننده حرارت . آنها در سطوح بیرونی فضاپیماها برای کنترل حرارتی و همچنین توسط افراد استفاده می شوند. طراحی آنها اتلاف گرما را در بدن فرد کاهش می دهد، که در غیر این صورت به دلیل تابش حرارتی، تبخیر آب یا همرفت رخ می دهد. وزن کم و اندازه جمع و جور آنها قبل از باز کردن، آنها را زمانی ایده آل می کند که فضا یا وزن در حد عالی باشد. آنها ممکن است در جعبه کمک های اولیه و با تجهیزات کمپینگ گنجانده شوند . کمپینگ‌ها و کوهنوردان گم‌شده یک مزیت احتمالی اضافی دارند: سطح براق در زیر نور خورشید چشمک می‌زند، که امکان استفاده از آن را به‌عنوان یک چراغ راهنما برای جستجوگران و به‌عنوان روشی برای ارسال سیگنال در فواصل طولانی به افراد دیگر می‌دهد. [1]

تولید [ ویرایش ]

لایه بندی مواد پتوی اضطراری

32 لایه 0.45 میلی متر ضخامت دارند

اولین بار توسط مرکز پرواز فضایی مارشال ناسا در سال 1964 برای برنامه فضایی ایالات متحده توسعه یافت ، [ 2 ] [ 3 ] [ 4] این ماده شامل یک ورقه نازک پلاستیکی (اغلب فیلم PET ) است که با یک ماده بازتابنده فلزی پوشانده شده است. پلی اتیلن ترفتالات متالیز شده ( MPET) که معمولاً طلایی یا نقره ای رنگ است که تا 97 درصد گرمای تابش شده را منعکس می کند . [5] [6]

برای استفاده در فضا، بستر پلی‌آمید (به‌عنوان مثال Kapton ، UPILEX ) معمولاً به دلیل مقاومت در برابر محیط فضای متخاصم، محدوده دمایی زیاد (برودتی تا 260- درجه سانتی‌گراد و برای سفرهای کوتاه بالای 480 درجه سانتی‌گراد)، خروج گاز کم (ساخت) انتخاب می‌شود. مناسب برای استفاده در خلاء ) و مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش . کاپتون آلومینیومی ، با ضخامت فویل 50 و 125 میکرومتر، بر روی ماژول قمری آپولو استفاده شد . [7] پلی آمید به فویل ها رنگ متمایز طلایی- کهربایی آنها را می دهد.

پتوهای فضایی با ته نشینی مقدار بسیار دقیقی از بخار آلومینیوم خالص بر روی یک بستر بسیار نازک و بادوام با خلاء ساخته می شوند. [8]

پتو اضطراری طیف سنجی مادون قرمز

استفاده [ ویرایش ]

در استفاده اصلی، پتوهای فضایی در بسیاری از کیت‌های اضطراری، کمک‌های اولیه و بقا گنجانده می‌شوند، زیرا معمولا ضد آب و ضد باد هستند. این به همراه وزن کم و توانایی آنها برای بسته بندی در یک فضای کوچک، آنها را در بین علاقه مندان به فضای باز و کارکنان اورژانس محبوب کرده است. پتوهای فضایی اغلب به دونده‌ها و سایر ورزشکاران استقامتی در پایان مسابقه‌ها یا در هنگام انتظار قبل از مسابقه در صورت سرد بودن هوا داده می‌شود . [9] این ماده ممکن است همراه با مواد عایق رسانا مورد استفاده قرار گیرد و ممکن است به یک کیسه برای استفاده به عنوان کیسه بیواک ( کیسه بقا ) تبدیل شود. [10] [11]

در کمک های اولیه ، [12] از پتوها برای جلوگیری یا مقابله با هیپوترمی استفاده می شود . یک عمل سه گانه این را تسهیل می کند:

فویل هوابند همرفت را کاهش می دهد
اتلاف حرارت ناشی از تبخیر تعریق کاهش می یابد [13 ]
سطح بازتابنده از تلفات ناشی از تابش حرارتی جلوگیری می کند

در یک محیط گرم، می توان از آنها برای ایجاد سایه یا محافظت در برابر گرمای تابش شده استفاده کرد، اما استفاده از آنها برای بسته بندی یک فرد نتیجه معکوس خواهد داشت، زیرا گرمای بدن توسط فویل هواگیر به دام می افتد. این اثر از هر فایده ای که از انعکاس گرما به بیرون حاصل می شود، فراتر خواهد رفت. پوشیدن پتوی فضایی سرعت خنک‌کردن بسیار کم‌تری را پس از دویدن در شرایط گرم و مرطوب ایجاد می‌کند. [14]

پتوهای فضایی برای کاهش اتلاف گرما از بدن افراد استفاده می‌شوند، اما از آنجایی که از فیلم PET ساخته شده‌اند ، می‌توان از آن‌ها برای کاربردهای دیگری که این ماده برای آنها مفید است، مانند ظروف عایق (مانند متمرکزکننده‌های خورشیدی DIY) و سایر کاربردها استفاده کرد.

علاوه بر پتوی فضایی، ارتش ایالات متحده از پتوی مشابهی به نام «پتوی مصدوم» نیز استفاده می‌کند. از یک لایه بازتابنده حرارتی مشابه پتو فضایی استفاده می‌کند که توسط یک لایه بیرونی به رنگ زیتونی و تقویت‌کننده حمایت می‌شود. دوام و گرمای بیشتری نسبت به یک پتوی فضایی معمولی به قیمت حجم و وزن بیشتر فراهم می کند. همچنین به عنوان آستر جزئی در داخل لایه های گونی بیواک در آب و هوای بسیار سرد استفاده می شود. [15] پتوهای فضایی نیز توسط طالبان برای پنهان کردن امضای حرارتی خود از نیروهای ناتو استفاده شد . [16] [17]

همچنین ببینید [ ویرایش ]

منابع [ ویرایش ]

↑ «چگونه پتوهای فضایی کار می‌کنند» . howstuffworks.com _ 24 نوامبر 2009 . بازبینی شده در 14 سپتامبر 2018 .
↑ هال، لورا (15 سپتامبر 2016). "تأمل در مزایای فضا: یک مثال درخشان" . مرکز اطلاعات هوافضای ناسا بایگانی شده از نسخه اصلی در 2 فوریه 2007 . بازبینی شده در 14 سپتامبر 2018 .
^ هانتینگتون، تام. "پایین آوردن ناسا به زمین." American Heritage.com 2008.
↑ برایان، ویل (11 مه 2016). "پتوی فضایی: همراه ماجراجویی شما" . ستاره مارشال . ناسا . بازبینی شده در 11 مه 2016 .
^ داده های تست عایق بازتابی .
^ اسپیک، رابرت. "پتوهای فضای اضطراری حس امنیت کاذب را ایجاد می کنند . " tradicionalmountaineering.org . بازبینی شده در 14 سپتامبر 2018 .
^ پل فیلد. "پوشش های ماژول قمری" . home.earthlink.net . بازبینی شده در 14 سپتامبر 2018 .
↑ «پتوهای فضایی» . بازبینی شده در 12 مارس 2016 .
↑ "دستورالعمل های عمومی برای بازیافت در رویدادهای ورزشی شرکت کنندگان انبوه." AFMInc. 2008.
↑ «پناهگاه اضطراری» REI.
↑ «پیچ کامل روی پتوهای فضایی». دنیای دونده. 2005.
^ باگی، دی. Hughes, N. (1 آوریل 1994). "استفاده پیشگیرانه از پتوی فضایی باعث کاهش لرز بعد از بیهوشی عمومی می شود . " مجله انگلیسی بیهوشی . 72 (4): 393-396. doi : 10.1093/bja/72.4.393 . PMID 8155437 .
↑ «چگونه گرمای بدن از بین می‌رود». موضوعات بقا.
^ رینولدز، کوری؛ ایوانیچ، جان (2015). "پتوهای انعکاسی بر نرخ خنک کننده پس از دویدن در شرایط گرم و مرطوب تاثیر نمی گذارند" . Int J Exerc Sci . 72 (4): 393-6. doi : 10.1093/bja/72.4.393 . PMC 4831857 . PMID 8155437 .
↑ «چگونه کیسه های بیوی را انتخاب کنیم» . REI _ بازبینی شده در 14 سپتامبر 2018 .
↑ «افغانستان: گشت زنی در مورد حمله ترین پایگاه» . بی بی سی 5 دسامبر 2011 . بازیابی شده در 5 دسامبر 2011 .
^ اسماکر، فیلیپ. گزینه های سربازان آمریکایی برای محافظت از افغان ها در برابر طالبان محدود است. دولت. 2 ژوئن 2009.

پیوندهای خارجی [ ویرایش ]

رسانه‌های مربوط به پتوهای فضایی در ویکی‌مدیا کامانز

https://en.wikipedia.org/wiki/Space_blanket

+ نوشته شده در جمعه هفدهم آذر ۱۴۰۲ ساعت 13:4 توسط علی رضا نقش |

مو متال

از ویکیپدیا، دانشنامه آزاد

نباید با nu metal اشتباه گرفت .

مجموعه ای از اشکال مو فلزی مورد استفاده در الکترونیک، 1951

جعبه مو فلزی پنج لایه. هر لایه حدود 5 میلی متر ضخامت دارد. این اثر میدان مغناطیسی زمین را در داخل ضریب 1500 کاهش می دهد.

Mu-metal یک آلیاژ فرومغناطیسی نرم نیکل و آهن با نفوذپذیری بسیار بالا است که برای محافظت از تجهیزات الکترونیکی حساس در برابر میدان های مغناطیسی ساکن یا فرکانس پایین استفاده می شود .

خواص [ ویرایش ]

مو متال ترکیبات مختلفی دارد. یکی از این ترکیبات تقریباً است

77٪ نیکل،

16 درصد آهن،

5 درصد مس و

2٪ کروم یا مولیبدن . [1] [2]

اخیراً، mu-metal به عنوان آلیاژ ASTM A753 4 در نظر گرفته شده است و تقریباً از آن تشکیل شده است.

80% نیکل،

5٪ مولیبدن،

مقادیر کمی از عناصر مختلف دیگر مانند سیلیکون و

12 تا 15 درصد آهن برای بقیه. [3]

این نام از حرف یونانی mu ( μ ) گرفته شده است که نشان دهنده نفوذپذیری در فرمول های فیزیک و مهندسی است. تعدادی از فرمول های اختصاصی مختلف آلیاژ تحت نام های تجاری مانند MuMETAL ، Mumetall و Mumetal2 فروخته می شوند .

موفلز معمولاً دارای مقادیر نفوذپذیری نسبی 80000-100000 در مقایسه با چندین هزار فولاد معمولی است. این یک ماده فرومغناطیسی "نرم" است. ناهمسانگردی و مغناطیسی مغناطیسی پایینی دارد ، [1] به آن نیروی اجباری کمی می دهد به طوری که در میدان های مغناطیسی کم اشباع می شود. هنگامی که در مدارهای مغناطیسی AC استفاده می شود، تلفات هیسترزیس پایینی به آن می دهد . سایر آلیاژهای نیکل-آهن با نفوذپذیری بالا مانند آلیاژ پرمالی دارای خواص مغناطیسی مشابهی هستند. مزیت mu-metal این است که انعطاف پذیرتر ، چکش خوارتر و کارآمدتر است و به آن اجازه می دهد به راحتی به ورقه های نازک مورد نیاز برای سپرهای مغناطیسی تبدیل شود. [1]

اجسام موفلزی پس از اینکه در فرم نهایی قرار گرفتند، نیاز به عملیات حرارتی دارند - بازپخت در یک میدان مغناطیسی در جو هیدروژن ، که نفوذپذیری مغناطیسی را حدود 40 برابر افزایش می دهد. [4] بازپخت ساختار کریستالی ماده را تغییر می‌دهد ، دانه‌ها را در یک راستا قرار می‌دهد و برخی ناخالصی‌ها، به‌ویژه کربن را که مانع حرکت آزاد مرزهای حوزه مغناطیسی می‌شود، از بین می‌برد . خم شدن یا شوک مکانیکی پس از بازپخت ممکن است تراز دانه مواد را مختل کند و منجر به کاهش نفوذپذیری نواحی آسیب دیده شود که با تکرار مرحله بازپخت هیدروژنی قابل بازیابی است. [ نیازمند منبع ]

برنامه کاربردی [ ویرایش ]

سپرهای مو فلزی برای لوله های پرتو کاتدی (CRT) مورد استفاده در اسیلوسکوپ ها ، از مجله الکترونیکی 1945

Mu-metal یک آلیاژ مغناطیسی نرم با نفوذپذیری مغناطیسی فوق العاده بالا است. نفوذپذیری بالای مو-فلز مسیری با عدم تمایل کم برای شار مغناطیسی فراهم می‌کند که منجر به استفاده از آن در سپرهای مغناطیسی در برابر میدان‌های مغناطیسی ساکن یا آهسته متغیر می‌شود. سپر مغناطیسی ساخته شده با آلیاژهای با نفوذپذیری بالا مانند مو فلزی نه با مسدود کردن میدان های مغناطیسی بلکه با ایجاد مسیری برای خطوط میدان مغناطیسی در اطراف ناحیه محافظ کار می کند. بنابراین بهترین شکل برای سپرها یک ظرف بسته است که فضای محافظ را احاطه کرده است.

اثربخشی محافظ مو فلزی با نفوذپذیری آلیاژ کاهش می‌یابد، که هم در قدرت میدان کم و هم به دلیل اشباع ، در قدرت میدان بالا کاهش می‌یابد. بنابراین، سپرهای مو فلزی اغلب از چندین محفظه در داخل دیگری ساخته می شوند که هر کدام به طور متوالی باعث کاهش میدان داخل آن می شود. از آنجا که مو فلز در چنین میدان های کم اشباع می شود، گاهی اوقات لایه بیرونی در چنین سپرهای چند لایه از فولاد معمولی ساخته شده است. مقدار اشباع بالاتر آن به آن اجازه می دهد تا میدان های مغناطیسی قوی تری را کنترل کند، و آنها را به سطح پایین تری کاهش می دهد که می تواند به طور موثر توسط لایه های مو فلزی داخلی محافظت شود. [ نیازمند منبع ]

میدان های مغناطیسی RF بالاتر از حدود 100 کیلوهرتز را می توان با سپرهای فارادی محافظت کرد : صفحات فلزی رسانای معمولی یا صفحاتی که برای محافظت در برابر میدان های الکتریکی استفاده می شوند . [5] مواد ابررسانا همچنین می‌توانند میدان‌های مغناطیسی را با اثر مایسنر بیرون برانند ، اما به دماهای برودتی نیاز دارند .

این آلیاژ دارای اجباری کم، مغناطیسی نزدیک به صفر و مقاومت مغناطیسی ناهمسانگرد قابل توجهی است. انقباض مغناطیسی کم برای کاربردهای صنعتی بسیار مهم است، جایی که تنش‌های متغیر در لایه‌های نازک در غیر این صورت باعث تغییرات بسیار زیاد در خواص مغناطیسی می‌شود.

مثالها [ ویرایش ]

Mu-metal برای محافظت از تجهیزات در برابر میدان های مغناطیسی استفاده می شود. مثلا:

ترانسفورماتورهای قدرت الکتریکی که با پوسته های فلزی ساخته شده اند تا از تأثیر آنها بر مدارهای مجاور جلوگیری کنند.
دیسک‌های سخت ، که دارای پشته‌های موفلزی برای آهنرباهای موجود در درایو هستند تا میدان مغناطیسی را از دیسک دور نگه دارند. [6]
لوله‌های پرتو کاتدی مورد استفاده در اسیلوسکوپ‌های آنالوگ ، که دارای سپرهای مو فلزی برای جلوگیری از انحراف میدان‌های مغناطیسی سرگردان از پرتو الکترونی هستند.
کارتریج های گرامافون مغناطیسی ، که دارای یک قاب فلزی برای کاهش تداخل هنگام پخش LP هستند.
تجهیزات تصویربرداری رزونانس مغناطیسی (MRI).
مغناطیس سنج های مورد استفاده در مگنتوآنسفالوگرافی و مگنتوکاردیوگرافی .
لوله های فتومولتیپلایر .
محفظه های خلاء برای آزمایش با الکترون های کم انرژی ، به عنوان مثال، طیف سنجی فوتوالکترون.
مدارهای ابررسانا و به خصوص مدارهای اتصال جوزفسون .
مغناطیس‌سنج‌ها و قطب‌نماهای فلاکس گیت به عنوان بخشی از سنسور.
سنسور مجاورت (نوع القایی)

مطالب مشابه [ ویرایش ]

سایر مواد با خواص مغناطیسی مشابه عبارتند از Co-Netic، supermalloy ، supermumetal، nilomag، sanbold، permalloy مولیبدن ، Sendust ، M-1040، Hipernom، HyMu-80 و Amumetal.

فریت‌های سرامیکی برای اهداف مشابهی استفاده می‌شوند و حتی در فرکانس‌های بالا نفوذپذیری بالاتری دارند، اما شکننده هستند و تقریباً نارسانا هستند، بنابراین تنها در مواردی که رسانایی و انعطاف‌پذیری مورد نیاز نیست، می‌توانند جایگزین فلزات شوند.

تاریخچه [ ویرایش ]

ساخت کابل زیردریایی مو فلزی

Mu-metal توسط دانشمندان بریتانیایی Willoughby S. Smith و Henry J. Garnett [7] [8] [9] توسعه یافت و در سال 1923 برای بارگذاری القایی کابل های تلگراف زیردریایی توسط The Telegraph Construction and Maintenance Co. Ltd. (در حال حاضر Telcon) ثبت اختراع شد. Metals Ltd.)، یک شرکت بریتانیایی که کابل‌های تلگراف زیردریایی اقیانوس اطلس را ساخت. [10] آب دریای رسانا که یک کابل زیردریایی را احاطه کرده بود، ظرفیت قابل توجهی به کابل اضافه کرد، که باعث اعوجاج سیگنال شد، که پهنای باند را محدود کرد و سرعت سیگنال دهی را به 10 تا 12 کلمه در دقیقه کاهش داد. پهنای باند را می توان با افزودن اندوکتانس برای جبران افزایش داد. این کار ابتدا با پیچاندن رساناها با یک بسته بندی مارپیچ از نوار فلزی یا سیم با نفوذپذیری مغناطیسی بالا انجام شد که میدان مغناطیسی را محدود می کرد.

Telcon مو متال را برای رقابت با پرمالیاژ اختراع کرد ، اولین آلیاژ با نفوذپذیری بالا که برای جبران کابل مورد استفاده قرار گرفت و حقوق ثبت اختراع آن در اختیار رقیب وسترن الکتریک بود . Mu-metal با افزودن مس به آلیاژ دائمی برای بهبود شکل پذیری ایجاد شد . برای هر 1.6 کیلومتر کابل 80 کیلومتر (50 مایل) سیم فلزی ظریف مورد نیاز بود که تقاضای زیادی برای آلیاژ ایجاد کرد. سال اول تولید Telcon 30 تن در هفته بود. در دهه 1930 این استفاده از مو فلز کاهش یافت، اما در جنگ جهانی دوم بسیاری از کاربردهای دیگر در صنعت الکترونیک (به ویژه محافظ برای ترانسفورماتورها و لوله های پرتو کاتدی ) و همچنین فیوزهای داخل معادن مغناطیسی یافت شد . Telcon Metals Ltd. علامت تجاری "MUMETAL" را در سال 1985 رها کرد . [12]

منابع [ ویرایش ]

^پرش به بالا:ج ژیلز ، دیوید (1998) . مقدمه ای بر مغناطیس و مواد مغناطیسی . مطبوعات CRC. پ. 354.شابک 978-0-412-79860-3.
↑ وست، رابرت (1983). کتاب راهنمای شیمی و فیزیک (ویرایش 64). مطبوعات CRC. پ. E-108. شابک 978-0-8493-0463-7.
↑ "MuMetal Home" . mu-metal.com . جاش ویکلر . بازیابی شده در 2015-07-06 .
↑ «مشخصات Mu Metal» . مشخصات محافظ نیک موربی. 25/03/2009 . بازیابی شده در 2013-01-21 .
↑ «میدان‌های مغناطیسی و سپرها» . سوالات متداول Magnetic Shield Corp. بایگانی شده از نسخه اصلی در 2008-12-18 . بازیابی 2008-12-14 .
↑ دانیلز، رایان جی. مک اینتایر، تیموتی؛ کیسنر، راجر؛ کیلوف، استفان؛ لناردوزی، روبرتو (آوریل 2015). "طراحی و اجرای آرایه حسگر هال افکت که برای بازیافت آهنرباهای هارد دیسک اعمال می شود" . SoutheastCon 2015 . صص 1-6. doi : 10.1109/SECON.2015.7132879 . شابک 978-1-4673-7300-5. S2CID 7196422 .
↑ GB279549A ، "آلیاژهای مغناطیسی جدید و بهبود یافته و کاربرد آنها در ساخت کابل های تلگراف و تلفن"، صادر شده 27/10/1927
↑ ثبت اختراع ایالات متحده 1582353 Willoughby Statham Smith, Henry Joseph Garnett, Magnetic Alloy , ثبت شده در 10 ژانویه 1924، اعطا شده در 27 آوریل 1926
↑ ثبت اختراع ایالات متحده 1552769 ویلوبی استاتهام اسمیت، هنری جوزف گارنت، آلیاژ مغناطیسی ، ثبت شده در 10 ژانویه 1924، اعطا شده در 8 سپتامبر 1925
↑ گرین، آلن (2004). "150 سال صنعت و شرکت در اسکله اندربی" . تاریخچه کابل اقیانوس اطلس و ارتباطات زیر دریا . طراحی FTL . بازیابی 2008-12-14 .
↑ «وضعیت علامت تجاری و بازیابی سند» . tsdr.uspto.gov . بازیابی 2017-07-28 .
↑ «وضعیت علامت تجاری و بازیابی سند» . tsdr.uspto.gov . بازیابی 2017-07-28 .

پیوندهای خارجی [ ویرایش ]

https://en.wikipedia.org/wiki/Mu-metal

+ نوشته شده در جمعه هفدهم آذر ۱۴۰۲ ساعت 13:2 توسط علی رضا نقش |

قفس فارادی یا سپر فارادی

تظاهرات قفس فارادی بر روی داوطلبان در کاخ د لا دکوورت پاریس

محافظت EMI در اطراف اتاق دستگاه MRI

سپر فارادی در یک نیروگاه در هایمباخ آلمان

کیف های فارادی نوعی قفس فارادی هستند که از پارچه فلزی انعطاف پذیر ساخته شده اند. آنها معمولاً برای جلوگیری از پاک کردن از راه دور یا تغییر دستگاه های بی سیم بازیابی شده در تحقیقات جنایی استفاده می شوند، اما ممکن است توسط عموم مردم برای محافظت در برابر سرقت داده ها یا افزایش حریم خصوصی دیجیتال استفاده شوند .

قفس فارادی یا سپر فارادی محفظه ای است که برای مسدود کردن میدان های الکترومغناطیسی استفاده می شود . سپر فارادی ممکن است با پوشش مداوم مواد رسانا ، یا در مورد قفس فارادی، توسط شبکه ای از این مواد تشکیل شود. قفس های فارادی به افتخار دانشمند مایکل فارادی ، که برای اولین بار در سال 1836 قفس را ساخت، نامگذاری شده است.

ویدئویی از قفس فارادی که از یک مرد در برابر برق محافظت می کند

قفس فارادی به این دلیل عمل می‌کند که یک میدان الکتریکی خارجی باعث می‌شود بارهای الکتریکی درون مواد رسانای قفس توزیع شوند تا اثر میدان را در داخل قفس لغو کنند. این پدیده برای محافظت از تجهیزات الکترونیکی حساس (به عنوان مثال گیرنده های RF ) در برابر تداخل فرکانس رادیویی خارجی (RFI) اغلب در حین آزمایش یا تراز کردن دستگاه استفاده می شود. آنها همچنین برای محافظت از افراد و تجهیزات در برابر جریان های الکتریکی مانند صاعقه و تخلیه الکترواستاتیک استفاده می شوند ، زیرا قفس محصور جریان را در اطراف خارج از فضای بسته هدایت می کند و هیچ کدام از داخل آن عبور نمی کند.

قفس‌های فارادی نمی‌توانند میدان‌های مغناطیسی پایدار یا به آرامی متغیر مانند میدان مغناطیسی زمین را مسدود کنند ( قفس‌نما همچنان در داخل آن کار می‌کند). با این حال، اگر هادی به اندازه کافی ضخیم باشد و هر سوراخی به طور قابل توجهی کوچکتر از طول موج تابش باشد، تا حد زیادی از داخل در برابر تابش الکترومغناطیسی خارجی محافظت می کنند. برای مثال، برخی از روش‌های تست پزشکی قانونی کامپیوتری سیستم‌های الکترونیکی که به محیطی عاری از تداخل الکترومغناطیسی نیاز دارند ، می‌توانند در یک اتاق غربال‌شده انجام شوند. این اتاق ها فضاهایی هستند که به طور کامل توسط یک یا چند لایه شبکه فلزی ظریف یا ورق فلزی سوراخ دار محصور شده اند. لایه‌های فلزی برای از بین بردن جریان‌های الکتریکی تولید شده از میدان‌های الکترومغناطیسی خارجی یا داخلی به زمین متصل می‌شوند و بنابراین مقدار زیادی از تداخل الکترومغناطیسی را مسدود می‌کنند. محافظ الکترومغناطیسی را نیز ببینید . آنها تضعیف کمتری در ارسال های خروجی نسبت به ورودی ارائه می کنند: آنها می توانند امواج پالس الکترومغناطیسی (EMP) را از پدیده های طبیعی به طور بسیار مؤثری مسدود کنند، اما به خصوص در فرکانس های بالا، یک دستگاه ردیاب ممکن است بتواند از داخل قفس نفوذ کند (به عنوان مثال، برخی از تلفن های همراه کار می کنند. در فرکانس های رادیویی مختلف، بنابراین در حالی که ممکن است یک فرکانس کار نکند، فرکانس دیگری کار خواهد کرد).

دریافت یا انتقال امواج رادیویی ، شکلی از تشعشعات الکترومغناطیسی ، به یا از یک آنتن در قفس فارادی به شدت توسط قفس ضعیف یا مسدود شده است. با این حال، یک قفس فارادی بسته به شکل موج، فرکانس، یا فاصله از گیرنده یا فرستنده، و قدرت گیرنده یا فرستنده، میرایی متفاوتی دارد. انتقال فرکانس میدان نزدیک و پرقدرت مانند HF RFID احتمال نفوذ بیشتری دارد. قفس‌های جامد معمولاً میدان‌ها را در محدوده وسیع‌تری از فرکانس‌ها نسبت به قفس‌های مش تضعیف می‌کنند.

تاریخچه [ ویرایش ]

در سال 1836، مایکل فارادی مشاهده کرد که بار اضافی در یک هادی باردار فقط در قسمت بیرونی آن قرار دارد و هیچ تأثیری بر هیچ چیز محصور در داخل آن ندارد. برای نشان دادن این واقعیت، او اتاقی با پوشش فلزی ساخت و اجازه داد تخلیه های ولتاژ بالا از یک ژنراتور الکترواستاتیک به بیرون اتاق برخورد کند. او با استفاده از یک الکتروسکوپ نشان داد که هیچ بار الکتریکی در داخل دیوارهای اتاق وجود ندارد. اگرچه این اثر قفس به آزمایش‌های معروف سطل یخ مایکل فارادی که در سال 1843 انجام شد نسبت داده می‌شود ، اما این انتساب نادرست است.

در سال 1755، بنجامین فرانکلین این اثر را با پایین آوردن یک توپ چوب پنبه‌ای بدون بار که روی نخ ابریشم آویزان شده بود، از طریق سوراخ در یک قوطی فلزی با بار الکتریکی مشاهده کرد. فرانکلین نوشت: "چوب پنبه مانند بیرون قوطی به داخل قوطی جذب نمی شد، و با وجود اینکه کف آن را لمس می کرد، اما وقتی بیرون کشیده شد، مشخص نشد که با آن لمس برق (شارژ) شده است. همانطور که با لمس بیرون انجام می شد. واقعیت منحصر به فرد است." فرانکلین رفتار چیزی را که ما اکنون از آن به عنوان قفس یا سپر فارادی یاد می کنیم، کشف کرده بود (بر اساس آزمایشات بعدی فارادی که چوب پنبه و قوطی فرانکلین را تکرار کرد). [2]

علاوه بر این، در سال 1754، ژان آنتوان نولت گزارش اولیه اثری را که به اثر قفس نسبت داده می شود در Leçons de physique Expérimentale خود منتشر کرد . [3] او همچنین به عنوان آبه نولت شناخته می شد.

عملیات [ ویرایش ]

انیمیشنی که نشان می دهد قفس (جعبه) فارادی چگونه کار می کند. هنگامی که یک میدان الکتریکی خارجی (فلش ها) اعمال می شود، الکترون ها (توپ های کوچک) در فلز به سمت چپ قفس حرکت می کنند و به آن بار منفی می دهند، در حالی که بار نامتعادل باقی مانده هسته ها به سمت راست یک بار مثبت می دهد. . این بارهای القایی یک میدان الکتریکی مخالف ایجاد می کند که میدان الکتریکی خارجی را در سراسر جعبه خنثی می کند.

پیوسته [ ویرایش ]

سپر فارادی پیوسته یک هادی توخالی است. میدان های الکترومغناطیسی اعمال شده خارجی یا داخلی نیروها را بر حامل های بار (معمولاً الکترون ها) در هادی ایجاد می کند. بارها به دلیل القای الکترواستاتیکی دوباره توزیع می شوند . بارهای توزیع مجدد تا حد زیادی ولتاژ داخل سطح را تا حدی بسته به ظرفیت خازن کاهش می دهد. با این حال، لغو کامل رخ نمی دهد. [4]

هزینه های داخلی [ ویرایش ]

اگر شارژ +Q بدون تماس با دیواره ها در داخل یک سپر فارادی زمین نشده قرار گیرد، وجه داخلی سپر با -Q شارژ می شود که منجر به خطوط میدانی می شود که از بار منشا گرفته و به بارهای داخل سطح داخلی فلز گسترش می یابد. مسیرهای خط میدان در این فضای داخلی (تا بارهای منفی نقطه پایانی) به شکل دیوارهای محفظه داخلی بستگی دارد. به طور همزمان +Q در سطح بیرونی سپر جمع می شود. پخش بارها در وجه خارجی تحت تأثیر موقعیت بار داخلی در داخل محفظه قرار نمی گیرد، بلکه بیشتر توسط شکل وجه خارجی تعیین می شود. بنابراین برای همه مقاصد، سپر فارادی همان میدان الکتریکی ساکن را در خارج ایجاد می کند که اگر فلز به سادگی با Q شارژ شود، ایجاد می کند. برای مثال، برای جزئیات بیشتر در مورد خطوط میدان الکتریکی و جداسازی بیرون از داخل، آزمایش سطل یخ فارادی را ببینید . توجه داشته باشید که امواج الکترومغناطیسی بارهای ساکن نیستند.

اگر قفس به زمین متصل شود ، بارهای اضافی خنثی می شوند زیرا اتصال زمین یک پیوند متساوی پتانسیل بین بیرون قفس و محیط ایجاد می کند، بنابراین بین آنها ولتاژ وجود ندارد و در نتیجه میدانی نیز وجود ندارد. وجه داخلی و بار درونی یکسان باقی می‌مانند، بنابراین میدان در داخل نگه داشته می‌شود.

فیلدهای خارجی [ ویرایش ]

عمق پوست در برابر فرکانس برای برخی مواد در دمای اتاق، خط عمودی قرمز نشان دهنده فرکانس 50 هرتز است:

منگنز–روی – فریت نرم مغناطیسی
آلومینیوم آل – متالیک
مس - مس فلزی
فولاد 410 - فولاد ضد زنگ مغناطیسی
Fe–Si – فولاد الکتریکی دانه گرا
Fe–Ni – پرمالیاژ با نفوذپذیری بالا (80% Ni–20% Fe)

اثربخشی محافظت از میدان الکتریکی ساکن تا حد زیادی مستقل از هندسه مواد رسانا است. با این حال، میدان های مغناطیسی ساکن می توانند به طور کامل به سپر نفوذ کنند.

در مورد میدان‌های الکترومغناطیسی متغیر، هرچه تغییرات سریع‌تر باشد (یعنی فرکانس‌ها بالاتر)، ماده بهتر در برابر نفوذ میدان مغناطیسی مقاومت می‌کند. در این مورد، محافظ همچنین به هدایت الکتریکی ، خواص مغناطیسی مواد رسانای مورد استفاده در قفس و همچنین ضخامت آنها بستگی دارد.

با در نظر گرفتن عمق پوست می توان ایده خوبی در مورد اثربخشی سپر فارادی به دست آورد . با عمق پوست، جریان جریان بیشتر در سطح است، و به صورت تصاعدی با عمق از طریق مواد تجزیه می شود. از آنجایی که یک سپر فارادی ضخامت محدودی دارد، این تعیین می کند که سپر چقدر خوب کار می کند. یک سپر ضخیم تر می تواند میدان های الکترومغناطیسی را بهتر و به فرکانس کمتری کاهش دهد.

قفس فارادی [ ویرایش ]

قفس های فارادی سپرهای فارادی هستند که سوراخ هایی در آنها وجود دارد و بنابراین تحلیل آنها پیچیده تر است. در حالی که سپرهای پیوسته اساساً تمام طول موج هایی را که عمق پوست آن ها در مواد بدنه کمتر از ضخامت بدنه است را تضعیف می کنند، سوراخ های یک قفس ممکن است به طول موج های کوتاه تر اجازه عبور دهند یا " میدان های محو شونده " را ایجاد کنند (میدان های نوسانی که به عنوان انتشار نمی یابند. امواج EM) درست فراتر از سطح. هر چه طول موج کوتاهتر باشد، بهتر از شبکه ای با اندازه معین عبور می کند. بنابراین، برای کارکرد خوب در طول موج‌های کوتاه (یعنی فرکانس‌های بالا)، سوراخ‌های قفس باید کوچک‌تر از طول موج موج فرودی باشند.

مثالها [ ویرایش ]

قفس های فارادی به طور معمول در شیمی تجزیه برای کاهش نویز در حین انجام اندازه گیری های حساس استفاده می شوند.
قفس‌های فارادی، به‌ویژه کیسه‌های فارادی درز دوتایی، اغلب در پزشکی قانونی دیجیتال برای جلوگیری از پاک کردن از راه دور و تغییر شواهد دیجیتال جنایی استفاده می‌شوند.
کیسه‌های فارادی ظروف قابل حملی هستند که با مواد فلزی ساخته شده‌اند و برای محافظت از آن‌ها در برابر انتقال الکترومغناطیسی برای طیف گسترده‌ای از کاربردها، از افزایش حریم خصوصی دیجیتال تلفن‌های همراه تا محافظت از کارت‌های اعتباری در برابر RFID استفاده می‌شوند .
استانداردهای ایالات متحده و ناتو Tempest و استانداردهای مشابه در سایر کشورها، قفس های فارادی را به عنوان بخشی از تلاش گسترده تر برای تأمین امنیت انتشار برای رایانه ها شامل می شود.
محفظه های خودرو و هواپیما در اصل قفس های فارادی هستند که از مسافران در برابر بارهای الکتریکی مانند صاعقه محافظت می کنند.
قطعات الکترونیکی در خودروها و هواپیماها از قفس های فارادی برای محافظت از سیگنال ها در برابر تداخل استفاده می کنند. اجزای حساس ممکن است شامل قفل درب های بی سیم، سیستم های ناوبری/GPS و سیستم های هشدار خروج از خط باشند . قفس‌ها و سپرهای فارادی نیز برای سیستم‌های اطلاعات سرگرمی خودرو (مانند واحدهای نمایشگر رادیویی، Wi-Fi و GPS)، که ممکن است با قابلیت عملکرد به عنوان مدارهای حیاتی در موقعیت‌های اضطراری طراحی شوند، حیاتی هستند. [5] [6]
یک کیسه تقویتی (کیف خرید با روکش فویل آلومینیومی ) به عنوان یک قفس فارادی عمل می کند. اغلب توسط دزدان مغازه برای سرقت اقلام دارای برچسب RFID استفاده می شود . [7]
- ظروف مشابه برای مقاومت در برابر RFID استفاده می شود .
آسانسورها و اتاق‌های دیگر با قاب‌ها و دیوارهای رسانای فلزی، اثر قفس فارادی را شبیه‌سازی می‌کنند، که منجر به از دست دادن سیگنال و "مناطق مرده" برای کاربران تلفن‌های همراه ، رادیو و سایر دستگاه‌های الکترونیکی می‌شود که به سیگنال‌های الکترومغناطیسی خارجی نیاز دارند. در طول آموزش، به آتش‌نشان‌ها و سایر امدادگران هشدار داده می‌شود که رادیوهای دو طرفه آنها احتمالاً در داخل آسانسور کار نمی‌کنند و برای آن هزینه‌هایی در نظر می‌گیرند. قفس‌های کوچک و فیزیکی فارادی توسط مهندسان الکترونیک در طول آزمایش تجهیزات برای شبیه‌سازی چنین محیطی استفاده می‌شوند تا مطمئن شوند که دستگاه به‌خوبی این شرایط را مدیریت می‌کند. [ نیازمند منبع ]
لباس های رسانا که به درستی طراحی شده اند نیز می توانند یک قفس محافظ فارادی را تشکیل دهند. برخی از خطوط برقی لباس‌های فارادی می‌پوشند که به آنها اجازه می‌دهد بدون خطر برق گرفتگی روی خطوط برق با ولتاژ بالا کار کنند. این لباس از عبور جریان الکتریکی از بدنه جلوگیری می کند و محدودیت ولتاژ نظری ندارد. خطوط ران حتی با بالاترین ولتاژ ( خط 1150 کیلوولت اکیباستوز-کوکستاو قزاقستان ) با موفقیت کار کرده اند. [ نیازمند منبع ]
اتاق اسکن دستگاه تصویربرداری رزونانس مغناطیسی (MRI) به عنوان قفس فارادی طراحی شده است. این کار از اضافه شدن سیگنال‌های خارجی RF (فرکانس رادیویی) به داده‌های جمع‌آوری‌شده از بیمار جلوگیری می‌کند که بر روی تصویر حاصل تأثیر می‌گذارد. در صورت آسیب دیدن قفس فارادی، مانند طوفان رعد و برق ، فن‌آوران برای شناسایی مصنوعات مشخصه‌ای که روی تصاویر ایجاد می‌شوند، آموزش دیده‌اند .
یک اجاق مایکروویو از یک محافظ جزئی فارادی (در پنج ضلع از شش ضلع داخلی آن) و یک قفس جزئی فارادی، متشکل از یک توری سیمی، در سمت ششم (پنجره شفاف) استفاده می‌کند تا انرژی الکترومغناطیسی را در داخل اجاق نگه دارد و از آن محافظت کند. کاربر از قرار گرفتن در معرض تشعشعات مایکروویو. [ نیازمند منبع ]
کیسه های پلاستیکی آغشته به فلز برای محصور کردن دستگاه های اخذ عوارض الکترونیکی در مواقعی که نباید از آن دستگاه ها عوارض دریافت کرد، مانند هنگام حمل و نقل یا زمانی که کاربر در حال پرداخت نقدی است، استفاده می شود. [ نیازمند منبع ]
محافظ کابل های غربال شده ، مانند کابل های USB یا کابل کواکسیال مورد استفاده برای تلویزیون کابلی، هادی های داخلی را از نویز الکتریکی خارجی محافظت می کند و از نشت سیگنال های RF به بیرون جلوگیری می کند.
اجزای الکترونیکی در برخی آلات موسیقی، مانند گیتار الکتریک ، توسط قفس‌های فارادی ساخته شده از فویل‌های مس یا آلومینیوم محافظت می‌شوند که از پیکاپ‌های الکترومغناطیسی ساز در برابر تداخل بلندگوها، تقویت‌کننده‌ها، چراغ‌های صحنه و سایر تجهیزات موسیقی محافظت می‌کنند.
برخی از ساختمان‌ها، مانند زندان‌ها، به عنوان قفس فارادی ساخته می‌شوند، زیرا دلایلی برای جلوگیری از تماس‌های ورودی و خروجی زندانیان با تلفن همراه دارند. [8] [9]

همچنین ببینید [ ویرایش ]

منابع [ ویرایش ]

↑ «مایکل فارادی» . انکارتا . بایگانی شده از نسخه اصلی در 8 مه 2006 . بازیابی شده در 20 نوامبر 2008 .
↑ Krauss, JD (1992) Electromagnetics , ed. 4, McGraw-Hill. شابک 0-07-035621-1
↑ Mascart، Éleuthère Élie Nicolas (1876). Traité d'électricité statique . جی. ماسون. پ. 95 . فارادی کیج نولت.
^ چپمن، اس. جاناتان؛ هیوت، دیوید پی. Trefethen، Lloyd N. (2015). "ریاضیات قفس فارادی" (PDF) . بررسی SIAM . 57 (3): 398-417. doi : 10.1137/140984452 .
↑ "درک EMI/RFI Shielding برای مدیریت تداخل" . Ceptech . بازیابی شده در 2020-04-23 .
↑ "قابلیت اطمینان به مهمترین نگرانی در خودرو تبدیل می شود" . وبلاگ اجزای غیرفعال 12-02-2019 . بازیابی شده در 2020-04-23 .
↑ همیل، شان (22 دسامبر 2008). "با سقوط اقتصاد، دستگیری ها برای دزدی از مغازه اوج می گیرد" . مجله نیویورک تایمز . بازیابی شده در 12 اوت 2009 .
^ نثر، مارک. "سیستم ناقص". مجله AARP . شماره آوریل / مه 2020. ص. 6. با یک سپر فارادی، عملکردهای ارسال و دریافت تلفن ها بی فایده می شود
^ "تغییر شده برای بازرسی عمومی: گزارش وضعیت کارگروه تلفن قاچاق" (PDF) . CTIA . 26 آوریل 2019.

پیوندهای خارجی [ ویرایش ]

در ویکی‌انبار پرونده‌هایی مربوط به قفس‌های فارادی وجود دارد .

https://en.wikipedia.org/wiki/Faraday_cage

+ نوشته شده در جمعه هفدهم آذر ۱۴۰۲ ساعت 12:55 توسط علی رضا نقش |

12-الکترومغناطیس

توسعه ازالکترومغناطیسی فن آوری

فناوری الکترومغناطیسی با کشف القایی توسط فارادی در سال 1831 آغاز شد ( به بالا مراجعه کنید ). اثبات او مبنی بر اینکه یک میدان مغناطیسی در حال تغییر باعث القای یکجریان الکتریکی در یک مدار نزدیک نشان داد که مکانیکی استانرژی را می توان به انرژی الکتریکی تبدیل کرد. پایه و اساس را فراهم کردتولید برق ، که مستقیماً منجر به اختراعدینام و موتور الکتریکی یافته‌های فارادی برای سیستم‌های روشنایی و گرمایش نیز بسیار مهم بود.

برق اولیهصنعت تحت سلطه مشکل تولید برق در مقیاس بزرگ بود. در عرض یک سال پس از کشف فارادی، یک ژنراتور کوچک دستی که در آن یک آهنربا به دور سیم پیچ ها می چرخید، در پاریس به نمایش گذاشته شد . در سال 1833 یک مدل انگلیسی ظاهر شد که دارای آرایش مدرن چرخش سیم پیچ ها در میدان آهنربای ثابت بود. تا سال 1850 ژنراتورها به صورت تجاری در چندین کشور تولید شدند. از آهنرباهای دائمی برای تولید میدان مغناطیسی در ژنراتورها استفاده می شد تا اینکه اصل به وجود آمدژنراتور خود برانگیخته در سال 1866 کشف شد. (ژنراتور خود برانگیخته میدان مغناطیسی قوی تری دارد زیرا از آهنرباهای الکترومغناطیسی تغذیه شده توسط خود ژنراتور استفاده می کند.) در سال 1870Zénobe Théophile Gramme ، سازنده بلژیکی، اولین ژنراتور عملی را ساخت که قادر به تولید جریان پیوسته است . به زودی مشخص شد که اگر سیم‌پیچ‌های سیم‌پیچ در شکاف‌هایی در آرمیچر آهنی دوار تعبیه شوند، میدان مغناطیسی مؤثرتر است. راآرمیچر شکاف دار که امروزه هنوز مورد استفاده قرار می گیرد، در سال 1880 توسط یک مهندس سوئدی اختراع شدیوناس ونستروم. کشف اصل جریان متناوب (AC) توسط فارادی در سال 1831ترانسفورماتور تا اواخر دهه 1880 مورد استفاده عملی قرار نگرفت تا اینکه بحث داغ در مورد مزایای سیستم های جریان مستقیم و جریان متناوب برای انتقال قدرت به نفع دومی حل و فصل شد.

در ابتدا، تنها توجه جدی برایبرق بودروشنایی قوس الکتریکی که در آن نور درخشانی توسط جرقه الکتریکی بین دو الکترود ساطع می شود . با این حال، لامپ قوسی برای مصارف خانگی بسیار قدرتمند بود و به همین دلیل به تاسیسات بزرگی مانند فانوس‌های دریایی ، ایستگاه‌های قطار و فروشگاه‌های بزرگ محدود می‌شد. توسعه تجاری یک لامپ رشته ایلامپ رشته ای که برای اولین بار در دهه 1840 اختراع شد، به تأخیر افتاد تا زمانی که رشته ای ساخته شود که بدون ذوب شدن تا حد تابش گرم شود و تا زمانی که یک لوله خلاء رضایت بخش ساخته شود. راپمپ جیوه ای که در سال 1865 اختراع شد، خلاء کافی و رضایت بخش را فراهم کرد.فیلامنت کربن به طور مستقل توسط فیزیکدان انگلیسی سر جوزف ویلسون سوان و مخترع آمریکایی ساخته شد.توماس ادیسون در اواخر دهه 1870. تا سال 1880 هر دو برای لامپ های رشته ای خود درخواست ثبت اختراع کرده بودند، و دعوای متعاقب آن دو نفر با تشکیل یک شرکت مشترک در سال 1883 حل شد. به لطف لامپ رشته ای ، روشنایی الکتریکی تا سال 1900 بخشی پذیرفته شده از زندگی شهری شد. رالامپ رشته ای تنگستن ، که در اوایل دهه 1900 معرفی شد، برای مدت طولانی شکل اصلی لامپ الکتریکی بود، اگرچه با لامپ های تخلیه گاز فلورسنت کارآمدتر و دیودهای ساطع نور ( LED ) جایگزین شد.

با توسعه برق، برق اهمیت جدیدی پیدا کردموتور الکتریکی . این دستگاه که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند، به جزء جدایی ناپذیر مجموعه وسیعی از دستگاه ها از لوازم آشپزخانه و تجهیزات اداری گرفته تا روبات های صنعتی و وسایل نقلیه سریع تبدیل شده است . اگرچه اصل موتور الکتریکی توسطفارادی در سال 1821، هیچ واحد تجاری قابل توجهی تا سال 1873 تولید نشد. در واقع، اولین موتور مهم AC که توسط مخترع صربستانی-آمریکایی ساخته شد.نیکولا تسلا تا سال 1888 در ایالات متحده به نمایش درآمد . در پایان قرن نوزدهم، موتور الکتریکی شکل کاملاً مدرنی پیدا کرد. بهبودهای بعدی به ندرت شامل ایده های کاملاً جدید می شود. با این حال، معرفی طرح های بهتر و مواد جدید بلبرینگ، آرمیچر ، مغناطیسی و تماسی منجر به ساخت موتورهای کوچکتر، ارزان تر و کارآمدتر و قابل اعتمادتر شده است.

کابل تلگراف ترانس آتلانتیک

اچ ام اس آگاممنون در سال 1858 اولین کابل تلگراف ماوراء اقیانوس اطلس را در حالی که یک نهنگ از خط عبور می کند، گذاشت، لیتوگرافی از نقاشی جی. دادلی، 1865.(بیشتر)

مدرنصنعت ارتباطات یکی از دیدنی ترین محصولات برق است .سیستم های تلگراف با استفاده از سیم ها و گیرنده های الکتروشیمیایی یا الکترومکانیکی ساده در اروپای غربی و ایالات متحده در طول دهه 1840 تکثیر شدند. یک کابل قابل اجرا در زیر کانال انگلیسی در سال 1865 نصب شد و یک جفت کابل ترانس آتلانتیک با موفقیت یک سال بعد نصب شد. در سال 1872 تقریباً تمام شهرهای بزرگ جهان از طریق تلگراف به هم متصل شدند.

بل، الکساندر گراهام: تلفن

الکساندر گراهام بل در 14 فوریه 1876، دو ساعت قبل از اعلام یک دستگاه رقیب توسط الیشا گری، ثبت اختراع تلفن خود را در اداره ثبت اختراع ایالات متحده ثبت کرد. تلفن بل روی میز سمت راست است.(بیشتر)

الکساندر گراهام بل اولین اختراع عملی را ثبت کرد تلفن در ایالات متحده در سال 1876، و اولین خدمات تلفن عمومی در عرض چند سال فعال شد. در سال 1895 فیزیکدان انگلیسیسر ارنست رادرفورد تحقیقات علمی هرتز را در مورد امواج رادیویی و ارسال سیگنال های رادیویی برای بیش از یک کیلومتر ارتقا داد.گوگلیلمو مارکونی ، فیزیکدان و مخترع ایتالیایی، در سال 1901 ارتباطات بی سیم را در سراسر اقیانوس اطلس با استفاده از امواج رادیویی با طول موج 300 تا 3000 متر برقرار کرد .پخش رادیویی در طول دهه 1920 تأسیس شد.

انتقال تلفن توسط امواج رادیویی ، ضبط الکتریکی و بازتولید صدا ، و تلویزیون با توسعهلوله تریود این لوله سه الکترودی که توسط مهندس آمریکایی اختراع شده استLee de Forest ، برای اولین بار اجازه تقویت سیگنال های الکتریکی را صادر کرد. معروف بهAudion ، این دستگاه نقش اساسی در توسعه اولیه ایفا کردصنعت الکترونیک

اولین انتقال تلفنی از طریق سیگنال‌های رادیویی از آرلینگتون ، ویرجینیا ، به برج ایفل در پاریس در سال 1915 انجام شد و یک سرویس تلفن تجاری رادیویی بین نیویورک و لندن در سال 1927 آغاز شد. علاوه بر این تلاش‌ها، بسیاری از کارهای اصلی توسعه این دوره با صنایع سرگرمی رادیو و گرامافون و صنعت فیلم صدا گره خورد . پیشرفت سریعی در جهت انتقال حاصل شدتصاویر متحرک ، به ویژه در بریتانیای کبیر . درست قبل از جنگ جهانی دوم شرکت پخش بریتانیا اولین سرویس تلویزیون عمومی را افتتاح کرد . امروزه مناطق زیادی از طیف الکترومغناطیسی برای ارتباطات استفاده می شود، از جمله امواج مایکروویو در محدوده فرکانس تقریباً 7 × 10 9 هرتز برای پیوندهای ارتباطی ماهواره ای و نور مادون قرمز با فرکانس حدود 3 × 10 14 هرتز برای سیستم های ارتباطی فیبر نوری.

تا سال 1939 صنعت الکترونیک تقریباً به طور انحصاری به ارتباطات و سرگرمی های پخش می پرداخت. دانشمندان و مهندسان در بریتانیا ، آلمان ، فرانسه و ایالات متحده تحقیقاتی را در این زمینه آغاز کردندبا این حال، سیستم‌های راداری قادر به شناسایی هواپیما و کنترل آتش ضدهوایی در طول دهه 1930 بودند و این آغاز مسیر جدیدی برای الکترونیک بود. در طول جنگ جهانی دوم و پس از آن، صنعت الکترونیک تنها به موازات صنایع شیمیایی پیشرفت کرد . تلویزیون رایج شد و مجموعه وسیعی از دستگاه‌ها و سیستم‌های جدید به‌ویژه رایانه دیجیتال الکترونیکی پدیدار شدند .

انقلاب الکترونیکی نیمه آخر قرن بیستم تا حد زیادی با اختراع ترانزیستور ( 1947) و پیشرفت های بعدی مانند مدار مجتمع امکان پذیر شد . (برای پوشش دقیق این پیشرفت‌ها و سایر پیشرفت‌های عمده، به الکترونیک مراجعه کنید .) این کوچک‌سازی و یکپارچه‌سازی عناصر مدار منجر به کاهش قابل‌توجه در اندازه و هزینه تجهیزات الکترونیکی و افزایش قابل توجهی در قابلیت اطمینان آن شده است.

فرانک نویل اچ رابینسونادوین کاشیش ارون برچ مک گرین

https://www.britannica.com/science/electromagnetism/Special-theory-of-relativity

+ نوشته شده در سه شنبه چهاردهم آذر ۱۴۰۲ ساعت 21:6 توسط علی رضا نقش |

10-الکترومغناطیس

نظریه یکپارچه الکترومغناطیس ماکسول

مراحل نهایی در سنتز الکتریسیته و مغناطیس در یک نظریه منسجم توسط ماکسول انجام شد. او عمیقاً تحت تأثیر کار فارادی قرار گرفت و مطالعه خود را در مورد پدیده ها با ترجمه یافته های تجربی فارادی به ریاضیات آغاز کرد. (فارادی خودآموخته بود و هرگز در ریاضیات تسلط نداشت .) در سال 1856 ماکسول این نظریه را مطرح کرد که انرژی میدان الکترومغناطیسی در فضای اطراف رساناها و همچنین در خود رساناها است. او در سال 1864 نظریه الکترومغناطیسی نور خود را تدوین کرد و پیش‌بینی کرد که نور و امواج رادیویی هر دو پدیده‌های الکتریکی و مغناطیسی هستند. در حالی که فارادی کشف کرده بود که تغییرات در میدان های مغناطیسی ایجاد می کندمیدان‌های الکتریکی ، ماکسول برعکس اضافه کرد: تغییرات میدان‌های الکتریکی حتی در غیاب جریان‌های الکتریکی، میدان‌های مغناطیسی ایجاد می‌کنند. ماکسول پیش‌بینی کرد که آشفتگی‌های الکترومغناطیسی که در فضای خالی حرکت می‌کنند دارای میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی در زوایای قائم با یکدیگر هستند و هر دو میدان عمود بر جهت موج هستند . او نتیجه گرفت که امواج با سرعت یکنواختی برابر با سرعت نور حرکت می کنند و نور یکی از اشکال امواج الکترومغناطیسی است . با وجود ظرافت آن‌ها، ایده‌های رادیکال ماکسول تا سال 1886 توسط فیزیکدان آلمانی هاینریش هرتز که وجود امواج الکترومغناطیسی با سرعت نور حرکت می‌کنند، مورد قبول تعداد کمی در خارج از انگلستان قرار گرفت. امواجی که او کشف کرد اکنون به عنوان امواج رادیویی شناخته می شوند .

چهار معادله میدان ماکسول اوج نظریه الکترومغناطیسی کلاسیک را نشان می دهد. تحولات بعدی در نظریه یا به رابطه بین الکترومغناطیس و ساختار اتمی ماده و یا با پیامدهای عملی و نظری معادلات ماکسول مربوط می شود . فرمول او در برابر انقلاب نسبیت و مکانیک کوانتومی مقاومت کرده است . معادلات او برای فواصل به کوچکی 10-10 سانتی متر -100 برابر کوچکتر از اندازه یک اتم مناسب است . ادغام نظریه الکترومغناطیسی و نظریه کوانتومی که به عنوان الکترودینامیک کوانتومی شناخته می شود ، فقط برای فواصل کوچکتر مورد نیاز است.

در حالی که جریان اصلی فعالیت های نظری در مورد پدیده های الکتریکی و مغناطیسی در طول قرن 19 به نشان دادن ارتباط متقابل آنها اختصاص داشت، برخی از دانشمندان از آنها برای کشف خواص جدید مواد و گرما استفاده کردند. وبر پیشنهاد آمپر را مبنی بر وجود جریان های گردشی داخلی با اندازه مولکولی در فلزات ارائه داد. او توضیح داد که چگونه یک ماده زمانی که آهنرباهای مولکولی در جهت های تصادفی قرار می گیرند، خواص مغناطیسی خود را از دست می دهد. تحت تأثیر یک نیروی خارجی، آنها ممکن است در جهت نیرو بچرخند. هنگامی که همه در این جهت قرار می گیرند، به حداکثر درجه ممکن مغناطیسی می رسد، پدیده ای که به عنوان اشباع مغناطیسی شناخته می شود . در سال 1895 پیر کوری فرانسوی کشف کرد که یک ماده فرومغناطیسی دارای دمای خاصی است که بالاتر از آن دیگر مغناطیسی نیست . سرانجام ابررسانایی در سال 1900 توسط فیزیکدان آلمانی هایکه کامرلینگ-اونس کشف شد. در ابررسانایی هادی های الکتریکی در دماهای بسیار پایین تمام مقاومت خود را از دست می دهند .

+ نوشته شده در سه شنبه چهاردهم آذر ۱۴۰۲ ساعت 21:5 توسط علی رضا نقش |

9-الکترومغناطیس

کشف القای الکتریکی توسط فارادی

آزمایش القای مغناطیسی فارادی

شکل 7: آزمایش القای مغناطیسی فارادی. هنگامی که کلید S در مدار اولیه بسته می شود، یک جریان لحظه ای در مدار ثانویه جریان می یابد و باعث انحراف گذرا از سوزن قطب نما M می شود.(بیشتر)

فارادی، بزرگترین آزمایشگر الکتریسیته و مغناطیس قرن نوزدهم و یکی از بزرگترین فیزیکدانان تجربی تمام دوران، به مدت 10 سال تلاش کرد تا ثابت کند که آهنربا می تواندالقاء الکتریسیته در سال 1831 او سرانجام با استفاده از دو سیم پیچ در اطراف دو طرف یک حلقه از آهن نرم، موفق شد ( شکل 7 ). اولین سیم پیچ به یک باتری وصل شد. وقتی جریانی از سیم پیچ عبور می کرد، حلقه آهنی مغناطیسی می شد. یک سیم از سیم پیچ دوم به سمت سوزن قطب نما در فاصله یک متری کشیده شد ، به طوری که مستقیماً تحت تأثیر هیچ جریانی در مدار اول قرار نگیرد . هنگامی که اولین مدار روشن شد، فارادی یک انحراف لحظه ای سوزن قطب نما و بازگشت فوری آن به موقعیت اولیه را مشاهده کرد. هنگامی که جریان اولیه قطع شد، انحراف مشابهی در سوزن قطب نما اتفاق افتاد اما در جهت مخالف. با تکیه بر این مشاهدات در آزمایشات دیگر، فارادی نشان داد که تغییرات میدان مغناطیسی اطراف سیم پیچ اول مسئول القای جریان در سیم پیچ دوم است. او همچنین نشان داد که با حرکت آهنربا، روشن و خاموش کردن آهنربای الکتریکی و حتی با حرکت دادن سیم الکتریکی در میدان مغناطیسی زمین ، می توان جریان الکتریکی را القا کرد . در عرض چند ماه، فارادی اولین ژنراتور الکتریکی ، البته ابتدایی را ساخت .

هنری در سال 1830 القای الکتریکی را کاملاً مستقل کشف کرده بود ، اما نتایج او تا زمانی که اخباری از کار فارادی در سال 1831 دریافت کرد منتشر نشد ، و همچنین او این کشف را به طور کامل به اندازه فارادی توسعه نداد. هنری در مقاله خود در ژوئیه 1832 گزارش داد و به درستی تفسیر کردخود القایی . او قوس های الکتریکی بزرگی را از یک هادی مارپیچ بلند در زمانی که از باتری جدا شد تولید کرده بود. وقتی مدار را باز کرد، کاهش سریع جریان باعث ایجاد ولتاژ زیادی بین پایانه باتری و سیم شده بود. با جدا شدن سیم از باتری، جریان برای مدت کوتاهی به شکل یک قوس روشن بین پایانه باتری و سیم به جریان خود ادامه داد.

تفکر فارادی با مفهوم خطوط الکتریکی و مغناطیسی نفوذ کردزور . او تصور کرد که آهنرباها، بارهای الکتریکی و جریان های الکتریکی خطوط نیرو تولید می کنند. هنگامی که او کارت نازکی را که با براده های آهن پوشانده شده بود روی آهنربا گذاشت، می توانست ببیند که براده ها از یک سر آهنربا به سر دیگر زنجیر شده اند. او معتقد بود که این خطوط جهت نیروها را نشان می دهند و جریان الکتریکی همان خطوط نیرو را خواهد داشت. کششی که آنها ایجاد می کنند، جاذبه و دافعه آهنرباها و بارهای الکتریکی را توضیح می دهد. فارادی در اوایل سال 1831 در حالی که روی آزمایش های القایی خود کار می کرد، منحنی های مغناطیسی را تجسم کرده بود. او در یادداشت های خود نوشت: منظور من از منحنی های مغناطیسی خطوطی از نیروهای مغناطیسی است که با براده های آهن نشان داده می شوند. فارادی با این ایده غالب که القاء "در فاصله" اتفاق می افتد، مخالفت کرد. در عوض، او معتقد بود که القا در امتداد خطوط منحنی نیرو به دلیل عمل ذرات به هم پیوسته رخ می دهد . بعداً او توضیح داد که الکتریسیته و مغناطیس از طریق رسانه ای منتقل می شوند که محل "میدان های" الکتریکی یا مغناطیسی است که همه مواد را تا حدی مغناطیسی می کند.

فارادی تنها محققی نبود که اساس سنتز بین الکتریسیته، مغناطیس و سایر حوزه‌های فیزیک را پایه‌ریزی کرد . در قاره اروپا ، عمدتاً در آلمان ، دانشمندان در حال برقراری ارتباط ریاضی بین الکتریسیته، مغناطیس و اپتیک بودند . کار فیزیکدانان فرانتس ارنست نویمان ، ویلهلم ادوارد وبر و HFE Lenz متعلق به این دوره است. در همان زمان، هلمهولتز و فیزیکدانان انگلیسی ویلیام تامسون (بعدها لرد کلوین) وجیمز پرسکات ژول رابطه بین الکتریسیته و دیگر اشکال انرژی را روشن می کرد . ژول رابطه کمی بین جریان های الکتریکی وگرما در طول دهه 1840 و تئوری اثرات گرمایشی که جریان الکتریسیته در هادی ها را همراهی می کند، فرموله کرد. هلمهولتز، تامسون، هنری،گوستاو کیرشهوف و سر جورج گابریل استوکس نیز نظریه هدایت و انتشار اثرات الکتریکی در هادی ها را گسترش دادند. در سال 1856وبر و همکار آلمانی اش،رودولف کولراوش ، نسبت واحدهای الکتریکی و مغناطیسی را تعیین کرد و دریافت که ابعاد آن با نور برابر است و تقریباً دقیقاً برابر سرعت آن است . در سال 1857 Kirchhoff از این یافته استفاده کرد تا نشان دهد که اختلالات الکتریکی بر روی یک سیم بسیار رسانا با سرعت نور منتشر می شود .

+ نوشته شده در سه شنبه چهاردهم آذر ۱۴۰۲ ساعت 21:3 توسط علی رضا نقش |

8-الکترومغناطیس

مطالعات تجربی و نظری ازپدیده های الکترومغناطیسی

یکی از نقاط عطف بزرگ در توسعه علوم فیزیکی بوداعلامیه هانس کریستین اورستد در سال 1820 مبنی بر اینکه جریان های الکتریکی اثرات مغناطیسی ایجاد می کنند. (اورستد کشف خود را در حین سخنرانی برای یک کلاس از دانشجویان فیزیک انجام داد . او به طور اتفاقی یک سیم حامل جریان را در نزدیکی یک سوزن قطب نما قرار داد و از دیدن چرخش سوزن در زوایای قائم به سیم متعجب شد.) کشف تصادفی اورستد ثابت کرد که الکتریسیته و مغناطیس مرتبط هستند. یافته‌های او، همراه با کشف بعدی فارادی مبنی بر اینکه یک میدان مغناطیسی در حال تغییر ، جریان الکتریکی را در مدار مجاور تولید می‌کند ، اساس نظریه یکپارچه الکترومغناطیس جیمز کلرک ماکسول و بیشتر الکتروتکنولوژی مدرن را تشکیل داد.

زمانی که آزمایش اورستد نشان داد که جریان های الکتریکی دارای اثرات مغناطیسی هستند، دانشمندان دریافتند که باید نیروهای مغناطیسی بین جریان ها وجود داشته باشد. آنها بلافاصله مطالعه نیروها را آغاز کردند. یک فیزیکدان فرانسوی،فرانسوا آراگو ، در سال 1820 مشاهده کرد که یک جریان الکتریکی براده های آهن مغناطیسی نشده را به صورت دایره ای دور سیم هدایت می کند. در همان سال، یک فیزیکدان فرانسوی دیگر،آندره ماری آمپر ، مشاهدات اورستد را در شرایط کمی توسعه داد. آمپر نشان داد که دو سیم موازی حامل جریان الکتریکی یکدیگر را مانند آهنربا جذب و دفع می کنند. اگر جریان ها در یک جهت جریان داشته باشند، سیم ها یکدیگر را جذب می کنند. اگر در جهت مخالف جریان داشته باشند، سیم ها یکدیگر را دفع می کنند. از این آزمایش، آمپر توانست این را بیان کندقانون سمت راست برای جهت نیروی وارد بر جریان در میدان مغناطیسی. او همچنین به طور تجربی و کمی قوانین نیروی مغناطیسی بین جریان های الکتریکی را ایجاد کرد. او پیشنهاد کرد که جریان های الکتریکی داخلی مسئول آهنرباهای دائمی و مواد بسیار قابل مغناطیسی مانند آهن هستند. او با آراگو نشان داد که سوزن های فولادی در داخل یک سیم پیچ حامل جریان الکتریکی شدیدتر مغناطیسی می شوند. آزمایش‌ها روی سیم‌پیچ‌های کوچک نشان داد که در فواصل زیاد، نیروهای بین دو سیم‌پیچ مشابه نیروهای بین دو آهن‌ربای میله‌ای کوچک است و علاوه بر این، می‌توان یک سیم‌پیچ را با یک آهن‌ربای میله‌ای با اندازه مناسب بدون تغییر نیرو جایگزین کرد. گشتاور مغناطیسی این آهنربای معادل با ابعاد سیم پیچ، تعداد دورهای آن و جریانی که در اطراف آن جریان دارد تعیین می شد.

جوزف هنری

ویلیام استورجن انگلستان وجوزف هنری از ایالات متحده از کشف اورستد برای توسعه استفاده کردآهنرباهای الکتریکی در دهه 1820 ماهیان خاویاری 18 دور سیم مسی خالی را دور یک میله آهنی U شکل پیچید. هنگامی که او جریان را روشن کرد، میله به یک آهنربای الکتریکی تبدیل شد که قادر بود 20 برابر وزن خود را بلند کند . وقتی جریان قطع شد، نوار دیگر مغناطیسی نبود. هنری کار استورجن را در سال 1829 تکرار کرد و از سیم عایق برای جلوگیری از اتصال کوتاه استفاده کرد. هنری با استفاده از صدها چرخش، آهنربای الکتریکی ایجاد کرد که می توانست بیش از یک تن آهن را بلند کند .

آزمایش اورستد که نشان می‌دهد الکتریسیته می‌تواند اثرات مغناطیسی ایجاد کند، سوال مخالف را نیز مطرح کرد: آیا مغناطیس می‌تواند جریان الکتریکی را در مدار دیگری القا کند؟ فیزیکدان فرانسویآگوستین ژان فرنل استدلال کرد که از آنجایی که یک میله فولادی در داخل یک مارپیچ فلزی می تواند با عبور جریان از مارپیچ مغناطیسی شود، آهنربای میله نیز به نوبه خود باید جریانی را در مارپیچ پوشاننده ایجاد کند. در دهه بعد، آزمایش‌های مبتکرانه زیادی ابداع شد، اما این انتظار که یک جریان ثابت در سیم‌پیچ نزدیک آهنربا القا شود، منجر به این شد که آزمایش‌کنندگان به‌طور تصادفی اثر الکتریکی گذرا ناشی از آهنربا را از دست بدهند یا ندانند.

+ نوشته شده در سه شنبه چهاردهم آذر ۱۴۰۲ ساعت 21:1 توسط علی رضا نقش |

7-الکترومغناطیس

مبانی الکتروشیمی والکترودینامیک

توسعه ازباتری

اختراع باتری در سال 1800 برای اولین بار پیشرفت های اساسی در نظریه های جریان الکتریکی والکتروشیمی . هم علم و هم فناوری در نتیجه مستقیم به سرعت توسعه یافتند و باعث شد که برخی قرن نوزدهم را عصر برق بنامند .

توسعه باتری نتیجه تصادفی آزمایشات بیولوژیکی بود که توسطلوئیجی گالوانی . گالوانی، استاد آناتومی در آکادمی علوم بولونیا، به الکتریسیته در ماهی ها و سایر حیوانات علاقه مند بود. یک روز او متوجه شد که جرقه های الکتریکی از یک دستگاه الکترواستاتیک باعث انقباضات عضلانی در قورباغه تشریح شده ای شد که در همان نزدیکی خوابیده بود. در ابتدا گالوانی فرض کرد که این پدیده نتیجه الکتریسیته جوی است زیرا اثرات مشابهی را می توان در طول طوفان های رعد و برق مشاهده کرد . بعداً متوجه شد که هرگاه یک تکه فلز عضله و عصب قورباغه را به هم وصل کند، ماهیچه منقبض می شود. اگرچه گالوانی متوجه شد که برخی از فلزات در ایجاد این اثر مؤثرتر از سایر فلزات هستند، اما به اشتباه به این نتیجه رسید که این فلز مایعی را که او آن را با الکتریسیته حیوانی شناسایی می‌کند، از عصب به عضله منتقل می‌کند. مشاهدات گالوانی که در سال 1791 منتشر شد، بحث و گمان قابل توجهی را برانگیخت.

الساندرو ولتا: شمع مرطوب

تصویری از «درباره الکتریسیته برانگیخته شده از تماس صرف مواد رسانا با انواع مختلف»، مقاله الساندرو ولتا که اختراع شمع مرطوب را در معاملات فلسفی انجمن سلطنتی ، 1800 اعلام می کند.(بیشتر)

الساندرو ولتا ، فیزیکدانی در دانشگاه پاویا، در حال مطالعه بود که چگونه الکتریسیته باعث تحریک حواس لامسه ، چشایی و بینایی می شود. وقتی ولتا یک سکه فلزی روی زبان خود و یک سکه دیگر از فلز دیگر را زیر زبان خود گذاشت و سطوح آنها را با سیم به هم وصل کرد، طعم سکه ها شور شد. مانند گالوانی، ولتا تا سال 1796 تصور می‌کرد که با الکتریسیته حیوانی کار می‌کند تا اینکه در سال 1796 متوجه شد که می‌تواند با جایگزین کردن یک تکه مقوای آغشته به آب نمک به جای زبانش، جریانی تولید کند . ولتا به درستی حدس زد که این اثر ناشی از تماس بین فلز و بدن مرطوب است. در حدود سال 1800 او چیزی را ساخت که امروزه به عنوان aشمع ولتایی متشکل از لایه‌هایی از نقره ، مقوای مرطوب و روی که به ترتیب تکرار شده و با فلزی متفاوت شروع و پایان می‌یابد. هنگامی که نقره و روی را با سیمی به هم وصل کرد ، الکتریسیته پیوسته در سیم جریان داشت. ولتا تأیید کرد که تأثیرات شمع او از هر نظر با الکتریسیته ساکن برابر است . در عرض 20 سال، گالوانیزم، همانطور که الکتریسیته تولید شده توسط یک واکنش شیمیایی نامیده می شد، به طور واضح با الکتریسیته ساکن مرتبط شد. مهمتر از آن، اختراع ولتا اولین منبع جریان الکتریکی پیوسته را فراهم کرد. این شکل ابتدایی باتری ولتاژ کمتری نسبت به شیشه لیدن تولید می‌کرد ، اما استفاده از آن آسان‌تر بود زیرا می‌توانست جریان ثابتی را تامین کند و نیازی به شارژ مجدد نداشت.

مشاجره گالوانی که به اشتباه فکر می کرد الکتریسیته از عصب حیوان منشأ می گیرد و ولتا که متوجه شد از فلز می آید، دانشمندان را به دو اردوگاه تقسیم کرد. گالوانی مورد حمایت قرار گرفتالکساندر فون هومبولت در آلمان، در حالی که ولتا توسط کولمب و دیگر فیزیکدانان فرانسوی حمایت می شد.

در عرض شش هفته پس از گزارش ولتا، دو دانشمند انگلیسی،ویلیام نیکلسون وآنتونی کارلایل از یک باتری شیمیایی برای کشف استفاده کردالکترولیز (فرآیندی که در آن جریان الکتریکی یک واکنش شیمیایی ایجاد می کند) و علم الکتروشیمی را آغاز می کند . این دو در آزمایش خود از یک شمع ولتایی برای آزادسازی هیدروژن و اکسیژن از آب استفاده کردند. هر انتهای شمع را به سیم های برنجی وصل کردند و دو سر سیم ها را در آب نمک قرار دادند . نمک آب را رسانا کرد. گاز هیدروژن در انتهای یک سیم انباشته شده است. انتهای سیم دیگر اکسید شده بود. نیکلسون و کارلایل کشف کردند که مقدار هیدروژن و اکسیژن آزاد شده توسط جریان متناسب با مقدار جریان مصرفی است. در سال 1809 شیمیدان انگلیسیهامفری دیوی از باتری قوی تری استفاده کرده بود تا برای اولین بار چندین فلز بسیار فعال - سدیم ، پتاسیم ، کلسیم ، استرانسیوم ، باریم و منیزیم - را از ترکیبات مایع آنها آزاد کند . فارادی که در آن زمان دستیار دیوی بود، الکترولیز را به صورت کمی مطالعه کرد و نشان داد که مقدار انرژی مورد نیاز برای جدا کردن یک گرم از یک ماده از ترکیب آن ارتباط نزدیکی باوزن اتمی ماده الکترولیز به روشی برای اندازه‌گیری جریان الکتریکی تبدیل شد و به مقدار باری که یک گرم وزن اتمی یک عنصر ساده را آزاد می‌کند، اکنونفارادی به افتخار او

زمانی که دانشمندان توانستند با باتری جریان تولید کنند، می توانستند جریان الکتریسیته را به صورت کمی مطالعه کنند. به دلیل باتری، فیزیکدان آلمانیگئورگ سیمون اهم به طور تجربی در سال 1827 توانست دقیقاً مشکلی را که کاوندیش تنها 50 سال قبل از آن می‌توانست به صورت کیفی بررسی کند - یعنی توانایی یک ماده برای رسانش الکتریسیته. نتیجه این کار -قانون اهم - توضیح می دهد که چگونه مقاومت در برابر جریان بار به نوع هادی و طول و قطر آن بستگی دارد. طبق فرمول اهم ، جریان جریان از طریق یک هادی با اختلاف پتانسیل یا ولتاژ نسبت مستقیم دارد و با مقاومت نسبت معکوس دارد - یعنی i = V / R . بنابراین، دوبرابر کردن طول سیم برق مقاومت آن را دو برابر می کند ، در حالی که دو برابر شدن سطح مقطع سیم، مقاومت را به نصف کاهش می دهد. قانون اهم احتمالاً پرکاربردترین معادله در طراحی الکتریکی است.

+ نوشته شده در سه شنبه چهاردهم آذر ۱۴۰۲ ساعت 21:0 توسط علی رضا نقش |

5-الکترومغناطیس

مشاهدات و کاربردهای اولیه

مگنتیت

رایونانیان باستان نیروی جذاب هر دو را می دانستندمگنتیت و مالیده می شودکهربا . مگنتیت، اکسید مغناطیسی آهن که در متون یونانی در 800 سال قبل از میلاد ذکر شده است ، در استان مگنزیا در تسالی استخراج شد .تالس از میلتوس ، که در همان نزدیکی زندگی می کرد، احتمالاً اولین یونانی بود که نیروهای مغناطیسی را مطالعه کرد. او ظاهراً می‌دانست که مگنتیت آهن را جذب می‌کند و مالیدن کهربا (یک رزین درخت فسیلی که یونانیان آن را ēlektron می‌نامیدند ) باعث می‌شود که اجسام سبک وزن مانند پرها را جذب کند. مطابق بالوکرتیوس ، نویسنده رومی شعر فلسفی De rerum natura ("درباره ماهیت اشیا") در قرن اول قبل از میلاد ، اصطلاح آهنربا از استان مگنزیا مشتق شده است.با این حال، پلینی بزرگ ، آن را به کاشف فرضی این ماده معدنی، چوپان مگنس، نسبت داد، «میخ های کفش و نوک عصایش در حالی که گله هایش را چراگاه می کرد، به سرعت در میدان مغناطیسی گیر کرده بود ».

قدیمی ترین کاربرد عملی مغناطیس مغناطیسی بودقطب نما ، اما منشا آن ناشناخته باقی مانده است. برخی از مورخان بر این باورند که در چین تا قرن 26 قبل از میلاد از آن استفاده می شده است . برخی دیگر معتقدند که توسط ایتالیایی ها یا اعراب اختراع شده و در قرن سیزدهم میلادی به چینی ها معرفی شده است . اولین مرجع اروپایی موجود توسطالکساندر نکام (متوفی 1217) از انگلستان .

اولین آزمایشات با مغناطیس به آن نسبت داده می شودپیتر پرگرینوس از ماریکور ، جنگجوی صلیبی و مهندس فرانسوی. در او اغلب ذکر شده استاپیستولا د مگنت (1269؛ "نامه روی آهنربا")، پرگرینوس توصیف کرد که یک مستطیل آهنی نازک را بر روی قسمت های مختلف یک قطعه کروی شکل مگنتیت ( یا لودستون) قرار داده و خطوطی را که در امتداد آن قرار می گیرد مشخص کرده است. این خطوط مجموعه ای از نصف النهارهای طول جغرافیایی را تشکیل می دادند که از دو نقطه در انتهای مخالف سنگ عبور می کردند، تقریباً به همان روشی که خطوط طول جغرافیایی در سطح زمین در قطب شمال و جنوب قطع می شوند. به قیاس ، Peregrinus به نام نقاط قطبآهن ربا . وی همچنین خاطرنشان کرد که وقتی آهنربا به قطعات بریده می شود، هر قطعه همچنان دو قطب دارد. او همچنین مشاهده کرد که برخلاف قطب ها یکدیگر را جذب می کنند و یک آهنربای قوی می تواند قطبیت یک آهنربای ضعیف را معکوس کند.

ظهور علوم مدرن الکتریسیته و مغناطیس

بنیانگذار علوم جدید الکتریسیته و مغناطیس بودویلیام گیلبرت ، پزشک الیزابت اول و جیمز اول انگلستان. گیلبرت 17 سال را صرف آزمایش مغناطیس و تا حدی الکتریسیته کرد. او نتایج آزمایشات خود و تمام دانش موجود در مورد مغناطیس را در این رساله گردآوری کرد De Magnete, Magneticisque Corporibus, et de Magnete Tellure ("درباره آهنربا، اجسام مغناطیسی و آهنربای بزرگ زمین")، منتشر شده در سال 1600. همانطور که از عنوان پیشنهاد می شود، گیلبرت توضیح داد.زمین به عنوان یک آهنربای بزرگ . او اصطلاح الکتریکی را برای نیروی بین دو جسم باردار شده توسطاصطکاک و نشان داد که الکتریسیته اصطکاکی در بسیاری از مواد رایج وجود دارد. او همچنین به یکی از تمایزات اصلی بین مغناطیس و الکتریسیته اشاره کرد: نیروی بین اجسام مغناطیسی تمایل دارد اجسام را نسبت به یکدیگر تراز کند و فقط اندکی تحت تأثیر بیشتر اجسام مداخله‌گر قرار می‌گیرد، در حالی که نیروی بین اجسام برق‌دار اساساً نیروی جاذبه یا جاذبه است. دافعه بین اجسام است و به شدت تحت تأثیر ماده مداخله گر قرار می گیرد. گیلبرت الکتریسیته شدن جسم توسط اصطکاک را به حذف یک سیال نسبت داد ، یاطنز ، که سپس یک "افلوویوم یا جو، در اطراف بدن. زبان عجیب و غریب است، اما اگر «طنز» به «شارژ» و «افلوویوم» به « میدان الکتریکی » تغییر نام داده شود ، تصورات گیلبرت از نزدیک به ایده‌های مدرن نزدیک می‌شود.

تلاش های پیشگام

ژنراتور الکترواستاتیک اتو فون گوریکه

ژنراتور الکترواستاتیک اتو ون گوریکه که در سال 1663 ساخته شد.

در طول قرن 17 و اوایل قرن 18، با توسعه منابع شارژ بهتر، مطالعه اثرات الکتریکی به طور فزاینده ای رایج شد. اولین ماشینی که جرقه الکتریکی تولید کرد در سال 1663 توسطاتو فون گوریکه ، فیزیکدان و مهندس آلمانی. ژنراتور الکتریکی Guericke شامل یک کره گوگردی بود که روی یک محور آهنی نصب شده بود. کره را می توان با یک دست چرخاند و با دست دیگر مالش داد. این کره که توسط اصطکاک برق می‌گیرد، به طور متناوب اجسام سبک را از کف جذب و دفع می‌کند .

استفان گری ، شیمیدان بریتانیایی، با کشف اینکه الکتریسیته می تواند جریان داشته باشد، اعتبار دارد (1729). او دریافت که چوب پنبه‌هایی که در انتهای لوله‌های شیشه‌ای گیر کرده‌اند ، وقتی لوله‌ها مالش می‌شوند، برق می‌گیرند. او همچنین برق را تقریباً 150 متر از طریق نخ کنفی که توسط طناب‌های ابریشمی پشتیبانی می‌شد، منتقل کرد و در نمایشی دیگر، برق را حتی از سیم فلزی دورتر فرستاد. گری به این نتیجه رسید که برق در همه جا جریان دارد.

از اواسط قرن 18 تا اوایل قرن 19، دانشمندان بر این باور بودند که الکتریسیته از سیال تشکیل شده است. در سال 1733چارلز فرانسوا د سیسترنه دوفای ، شیمیدان فرانسوی، اعلام کرد که الکتریسیته از دو سیال تشکیل شده است: "زیجی" (از لاتین "شیشه") یا مثبت، الکتریسیته. و الکتریسیته "صمغی" یا منفی. هنگامی که DuFay یک میله شیشه ای را برق داد، تکه های چوب پنبه در نزدیکی آن را جذب کرد. با این حال ، اگر میله به قطعات چوب پنبه برخورد می کرد، تکه های چوب پنبه دفع می شد و همچنین یکدیگر را دفع می کردند. DuFay این پدیده را با توضیح اینکه، به طور کلی، ماده خنثی است، به دلیل اینکه حاوی مقادیر مساوی از هر دو سیال است، توضیح داد. با این حال، اگر اصطکاک مایعات موجود در یک ماده را جدا کند و آن را نامتعادل بگذارد، ماده ماده دیگر را جذب یا دفع می کند.

اختراع ازکوزه لیدن

در سال 1745 یک منبع ارزان و راحت جرقه الکتریکی توسط اختراع شدپیتر ون موشنبروک ، فیزیکدان و ریاضیدان در لیدن، هلند. بعدها به نامشیشه لیدن ، اولین وسیله ای بود که می توانست مقادیر زیادی از آن را ذخیره کندشارژ الکتریکی . (E. Georg von Kleist ، یک روحانی آلمانی، به طور مستقل ایده چنین دستگاهی را توسعه داد، اما آن را به اندازه Musschenbroek به طور کامل بررسی نکرد . یک سیم رسانای ضخیم که قادر به ذخیره مقدار قابل توجهی بار است. یک سر این سیم از چوب پنبه ای بیرون زده بود که دهانه ویال را بسته بود. کوزه لیدن با تماس این انتهای آشکار سیم رسانا با دستگاه اصطکاکی که الکتریسیته ساکن تولید می کرد شارژ شد .

ظرف یک سال پس از ظهور دستگاه Musschenbroek،ویلیام واتسون، یک پزشک و دانشمند انگلیسی، نسخه پیچیده تری از کوزه لیدن را ساخت. او داخل و خارج ظرف را با فویل فلزی پوشاند تا ظرفیت آن را برای ذخیره شارژ بهبود بخشد. واتسون یک جرقه الکتریکی را از دستگاه خود از طریق سیمی که بر روی رودخانه تیمز در پل وست مینستر در سال 1747 تابیده بود، منتقل کرد .

کوزه لیدن

با یک شیشه لیدن، حکاکی بدون تاریخ آزمایش کنید.

شیشه لیدن انقلابی در مطالعه الکترواستاتیک ایجاد کرد. به زودی "برق"ها در سراسر اروپا با نمایش برق با کوزه های لیدن امرار معاش می کردند. به طور معمول، آنها پرندگان و حیوانات را با شوک الکتریکی می کشتند یا بارها را از طریق سیم ها روی رودخانه ها و دریاچه ها می فرستادند. در سال 1746ابی ژان آنتوان نولت ، فیزیکدانی که علم را در فرانسه رواج داد، با ارسال جریان از طریق زنجیره ای متشکل از 180 گارد سلطنتی، یک کوزه لیدن را در مقابل پادشاه لوئی پانزدهم تخلیه کرد. در تظاهرات دیگری، نولت از سیم آهنی برای اتصال ردیفی از راهبان کارتوسی به طول بیش از یک کیلومتر استفاده کرد. هنگامی که یک کوزه لیدن تخلیه شد، راهبان سفیدپوش ظاهراً به طور همزمان به هوا پریدند.

بنجامین فرانکلین

آزمایش بنجامین فرانکلین برای اثبات هویت صاعقه و الکتریسیته.

در آمریکا،بنجامین فرانکلین چاپخانه، روزنامه و سالنامه خود را فروخت تا وقت خود را صرف انجام آزمایشات برق کند. در سال 1752 فرانکلین این را ثابت کردرعد و برق نمونه ای از آن بودهدایت الکتریکی با پرواز بادبادک ابریشمی در هنگام رعد و برق. او بار الکتریکی را از یک ابر به وسیله ریسمان مرطوبی که به یک کلید وصل شده بود و از آنجا به کوزه لیدن جمع آوری کرد. سپس از انباشته شده استفاده کردشارژ از رعد و برق برای انجام آزمایش های الکتریکی. فرانکلین قانونی را که اکنون به نام the شناخته می شود، اعلام کردبقای بار (مجموع خالص بارها در یک منطقه جدا شده همیشه ثابت است). او مانند واتسون با نظریه دو سیال دوفای مخالف بود. فرانکلین استدلال کرد که الکتریسیته شامل دو حالت یک سیال است که در همه چیز وجود دارد. ماده‌ای که حاوی مقدار غیرمعمول زیادی از مایع باشد می‌تواند «بعلاوه» یا دارای بار مثبت باشد. ماده ای که مقدار سیال کمتر از حد معمولی دارد، «منهای» یا دارای بار منفی است. نظریه یک سیال فرانکلین، که به مدت 100 سال بر مطالعه الکتریسیته مسلط بود، اساساً صحیح است زیرا بیشتر جریان ها نتیجه حرکت الکترون ها هستند . با این حال، در عین حال، ذرات بنیادی دارای بار منفی و مثبت هستند و از این نظر، تصویر دو سیال DuFay صحیح است.

دستگاه طراحی شده توسط جوزف پریستلی برای تولید و ذخیره برق

دستگاه طراحی شده توسط جوزف پریستلی برای تولید و ذخیره الکتریسیته، از حکاکی توسط اندرو بل برای اولین ویرایش دایره المعارف بریتانیکا (71-1768). با استفاده از چرخی که توسط ریسمان به یک قرقره متصل می شد، این دستگاه یک کره شیشه ای را در برابر یک "لاستیک" که از یک قطعه مسی توخالی پر از موی اسب تشکیل شده بود، چرخاند. بار حاصل از الکتریسیته ساکن، که در سطح کره زمین انباشته می شود، توسط یک خوشه سیم ( m ) جمع آوری شده و توسط سیم یا میله برنجی ( l ) به یک "رسانای اصلی" ( k )، یک ظرف توخالی ساخته شده از مس جلا داده شده میله‌های فلزی را می‌توان در سوراخ‌های هادی قرار داد تا آتش را به هر کجا که بخواهد منتقل کند.(بیشتر)

جوزف پریستلی ، فیزیکدان انگلیسی، تمام داده های موجود در مورد الکتریسیته را در کتاب خود تاریخچه و وضعیت فعلی الکتریسیته (1767) خلاصه کرد. او یکی از آزمایش‌های فرانکلین را تکرار کرد که در آن فرانکلین چوب پنبه‌های کوچکی را در یک ظرف فلزی بسیار برق‌دار انداخته بود و متوجه شد که نه جذب می‌شوند و نه دفع می‌شوند. فقدان بار در داخل ظرف باعث شد که پریستلی قانون نیوتن را یادآوری کند که در داخل یک کره توخالی نیروی گرانشی وجود ندارد . از این، پریستلی استنباط کرد که قانون نیروی بین بارهای الکتریکی باید با قانون نیروی گرانشی یکسان باشد - یعنی نیروی بین جرم ها با مجذور معکوس فاصله بین جرم ها کاهش می یابد. اگرچه قوانین پریستلی به صورت کیفی و توصیفی بیان شد ، اما قوانین پریستلی هنوز معتبر هستند. ریاضیات آن‌ها بین سال‌های 1767 تا اواسط قرن 19، زمانی که الکتریسیته و مغناطیس به علوم کمی و دقیق تبدیل شدند، روشن و توسعه یافتند.

+ نوشته شده در سه شنبه چهاردهم آذر ۱۴۰۲ ساعت 20:59 توسط علی رضا نقش |

6-الکترومغناطیس

فرمول بندی قوانین کمی الکترواستاتیک و مغناطیس استاتیک

چارلز آگوستین دو کولن برق را به عنوان یک علم ریاضی در نیمه دوم قرن هجدهم پایه گذاری کرد . او مشاهدات توصیفی پریستلی را به قوانین کمی اساسی تبدیل کردالکترواستاتیک ومغناطیس استاتیک او همچنین نظریه ریاضی نیروی الکتریکی را توسعه داد و اختراع کردتعادل پیچشی که قرار بود در آزمایشات الکتریسیته برای 100 سال آینده استفاده شود. کولن از تعادل برای اندازه گیری نیروی بین قطب های مغناطیسی و بین بارهای الکتریکی در فواصل مختلف استفاده کرد. در سال 1785 او اثبات کمی خود را اعلام کرد که نیروهای الکتریکی و مغناطیسی، مانند گرانش ، برعکس مجذور فاصله تغییر می کنند ( به اصول اولیه مراجعه کنید ). بنابراین، طبق قانون کولن ، اگر فاصله بین دو جرم باردار دو برابر شود،نیروی الکتریکی بین آنها به یک چهارم کاهش می یابد. (فیزیکدان انگلیسیهنری کاوندیش ، و همچنینجان رابیسون از اسکاتلند ، قبل از کولمب، این اصل را کمی تعیین کرده بود، اما آنها کار خود را منتشر نکرده بودند.)

ریاضیدانانسیمئون دنیس پواسون فرانسوی وکارل فردریش گاوس آلمانی کار کولمب را در طول قرن 18 و اوایل قرن 19 گسترش داد . معادله پواسون (منتشر شده در سال 1813) و قانون بقای بار در دو خط تقریباً تمام قوانین الکترواستاتیک را شامل می شود. تئوری مغناطیس استاتیک، که مطالعه میدان های مغناطیسی حالت پایدار است، نیز از قانون کولمب توسعه یافته است. Magnetostatics از مفهوم پتانسیل مغناطیسی مشابه با پتانسیل الکتریکی استفاده می کند (به عنوان مثال، قطب های مغناطیسی با خواص مشابه با بارهای الکتریکی فرض می شوند).

فارادی، مایکل

مایکل فارادی در حال سخنرانی در مورد الکتریسیته و مغناطیس، موسسه سلطنتی، لندن، 23 ژانویه 1846.(بیشتر)

مایکل فارادی بر اساس کار پریستلی ساخته شد و آزمایشی انجام داد که قانون مربع معکوس را کاملاً دقیق تأیید کرد. آزمایش فارادی شامل استفاده از یک سطل یخ فلزی و یک ورق طلا بودالکتروسکوپ اولین آزمایش کمی دقیق بر روی بار الکتریکی بود. در زمان فارادی، از الکتروسکوپ ورقه طلا برای نشان دادن وضعیت الکتریکی یک جسم استفاده می شد. این نوع دستگاه از دو ورقه نازک طلا تشکیل شده است که از یک میله فلزی عایق آویزان شده و در داخل جعبه فلزی نصب شده است . هنگامی که میله شارژ می شود، برگ ها یکدیگر را دفع می کنند و انحراف نشان دهنده اندازه بار است. فارادی آزمایش خود را با شارژ کردن یک توپ فلزی که روی یک نخ ابریشمی عایق آویزان شده بود آغاز کرد . سپس الکتروسکوپ ورق طلا را به یک سطل یخ فلزی که روی یک بلوک عایق قرار داشت وصل کرد و توپ شارژ شده را داخل سطل پایین آورد. با پایین آمدن توپ در سطل، قرائت الکتروسکوپ افزایش یافت و زمانی که توپ در داخل سطل قرار گرفت، به مقدار ثابتی رسید. وقتی توپ بدون دست زدن به سطل بیرون کشیده شد، قرائت الکتروسکوپ به صفر رسید. با این حال، هنگامی که توپ به انتهای سطل برخورد کرد، میزان قرائت در مقدار ثابت خود باقی ماند. در هنگام برداشتن توپ مشخص شد که کاملاً تخلیه شده است. فارادی به این نتیجه رسید که بار الکتریکی تولید شده در بیرون سطل، زمانی که توپ داخل سطل بود، اما با آن تماس نداشت، دقیقاً برابر با بار اولیه روی توپ است. سپس اشیاء دیگری مانند مجموعه‌ای از سطل‌های متحدالمرکز را که با مواد عایق مختلف مانند گوگرد از یکدیگر جدا شده بودند، وارد سطل کرد . در هر مورد، زمانی که توپ کاملاً درون سطل قرار گرفت، قرائت الکتروسکوپ یکسان بود. از این فارادی به این نتیجه رسید که بار کل سیستم یک مقدار غیر قابل تغییر برابر با بار اولیه توپ است. این باور امروزی مبنی بر اینکه بقای یک ویژگی اساسی بار است نه تنها بر آزمایش‌های فرانکلین و فارادی استوار است، بلکه بر تطابق کامل آن با تمام مشاهدات در مهندسی برق، الکترودینامیک کوانتومی و الکتریسیته تجربی استوار است. با کار فارادی، تئوری الکترواستاتیک کامل شد.

+ نوشته شده در سه شنبه چهاردهم آذر ۱۴۰۲ ساعت 20:59 توسط علی رضا نقش |

4-الکترومغناطیس

گاهی اوقات لازم است که دستگاه در برابر میدان های الکترومغناطیسی خارجی محافظت شود. برای میدان الکتریکی ساکن، این یک موضوع ساده است. دستگاه توسط یک سپر ساخته شده از یک هادی خوب (مثلاً مس ) احاطه شده است. حفاظت از یک میدان مغناطیسی ثابت دشوارتر است زیرا موادی با نفوذپذیری مغناطیسی نامحدود μ وجود ندارند. به عنوان مثال، یک سپر توخالی ساخته شده از آهن نرم ، میدان مغناطیسی داخل را تا حد قابل توجهی کاهش می دهد، اما نه به طور کامل. گاهی اوقات می توان یک میدان را در جهت مخالف قرار داد تا یک ناحیه میدان بسیار کم تولید شود و سپس از مواد اضافی با μ بالا برای محافظت استفاده شود. در مورد امواج الکترومغناطیسی، میزان نفوذ امواج در ماده بسته به فرکانس تابش و رسانایی الکتریکی محیط متفاوت است. راعمق پوست δ (که فاصله ای است که در محیط رسانا برای کاهش دامنه 1/ e حدود 1/3 طی می شود ) با معادله.

در فرکانس بالا ، عمق پوست کم است. بنابراین، برای انتقال پیام های الکترونیکی از طریق آب دریا، به عنوان مثال، باید از فرکانس بسیار پایین استفاده کرد تا کسری معقول از سیگنال بسیار زیر سطح دریافت شود.

یک سپر فلزی می تواند سوراخ هایی در آن داشته باشد و همچنان موثر باشد. به عنوان مثال، یک نمونهفرکانس مایکروویو 2.5 گیگاهرتز است که مربوط به طول موج حدود 12 سانتی متر برای امواج الکترومغناطیسی داخل فر. سپر فلزی روی در دارای سوراخ های کوچکی به قطر حدود دو میلی متر است. سپر کار می کند زیرا طول موج تابش مایکروویو بسیار بیشتر از اندازه سوراخ ها است. از سوی دیگر، همان سپر با تابش با طول موج بسیار کوتاه‌تر مؤثر نیست. نور مرئی از سوراخ‌های سپر عبور می‌کند، به‌طوری که این واقعیت نشان می‌دهد که وقتی در بسته است می‌توان داخل اجاق مایکروویو را دید.

ادوین کاشیشارون برچ مک گرین

بررسی تاریخی

نیروهای الکتریکی و مغناطیسی از دوران باستان شناخته شده بودند، اما برای قرن ها به عنوان پدیده های جداگانه در نظر گرفته می شدند. مغناطیس حداقل در اوایل قرن سیزدهم به صورت تجربی مورد مطالعه قرار گرفت. ویژگی های قطب نما مغناطیسی بدون شک علاقه به این پدیده را برانگیخت. بررسی های سیستماتیک الکتریسیته تا زمان اختراع دستگاه های عملی برای تولید بار و جریان الکتریکی به تعویق افتاد . به محض اینکه منابع ارزان و آسان الکتریسیته در دسترس قرار گرفت، دانشمندان تعداد زیادی از داده های تجربی و بینش های نظری را تولید کردند. با پیشرفت تکنولوژی، آنها به نوبه خود، مغناطیس و الکترواستاتیک، جریان های الکتریکی و رسانش، الکتروشیمی ، القای مغناطیسی و الکتریکی ، رابطه متقابل بین الکتریسیته و مغناطیس، و در نهایت ماهیت اساسی بار الکتریکی را مورد مطالعه قرار دادند.

+ نوشته شده در سه شنبه چهاردهم آذر ۱۴۰۲ ساعت 20:58 توسط علی رضا نقش |

3-الکترومغناطیس

اثرات میدان های الکتریکی مختلف

پیش‌بینی ماکسول مبنی بر اینکه یک میدان الکتریکی در حال تغییر، میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند، یک تئوری محض بود. معادلات ماکسول برای میدان الکترومغناطیسی تمام آنچه را که تاکنون در مورد الکتریسیته و مغناطیس شناخته شده بود یکسان کرد و وجود یک پدیده الکترومغناطیسی را پیش بینی کرد که می تواند به صورت امواج با سرعت 1/1 حرکت کند.ریشه مربع از√ ε 0 μ 0 در خلاء. آن سرعت، که بر اساس ثابت‌های بدست آمده از اندازه‌گیری‌های صرفاً الکتریکی است، مطابق استسرعت نور . در نتیجه، ماکسول به این نتیجه رسید که نور خود یک پدیده الکترومغناطیسی است. بعدها، نظریه نسبیت خاص اینشتین فرض کرد که مقدار سرعت نور مستقل از حرکت منبع نور است . از آن زمان، سرعت نور با دقت فزاینده ای اندازه گیری شده است. در سال 1983 دقیقاً 299792458 متر بر ثانیه تعریف شد. همراه با ساعت سزیمی ، که برای تعریف دوم استفاده شده است ، سرعت نور به عنوان استاندارد جدید برای طول عمل می کند.

جریان جابجایی

شکل 6: جریان i شارژ یک خازن به عنوان تصویری از جریان جابجایی ماکسول (متن را ببینید).(بیشتر)

مدار در شکل 6 نمونه ای از یک میدان مغناطیسی است که توسط یک میدان الکتریکی در حال تغییر ایجاد می شود . یک خازن با صفحات موازی با یک سرعت ثابت توسط جریان ثابتی که از طریق سیم‌های بلند و مستقیم شکل 6A عبور می‌کند، شارژ می‌شود .

هدف اعمال استقانون مدار آمپر برای میدان های مغناطیسی به مسیر P، که در شکل 6A به دور سیم می رود . این قانون (به افتخار فیزیکدان فرانسوی آندره ماری آمپر نامگذاری شده است) را می توان از معادله Biot و Savart برای میدان مغناطیسی تولید شده توسط یک جریان استخراج کرد . با استفاده از نماد حساب بردار، قانون آمپر بیان می کند که انتگرال ∮ B · d l در طول مسیر بسته ای که جریان i را احاطه کرده است برابر با μ 0 i است . (یک انتگرال اساساً یک مجموع است، و در این مورد، ∮ B · d l مجموع B cos θ dl است که برای طول کمی از مسیر گرفته می شود تا زمانی که حلقه کامل شامل شود. در هر بخش از مسیر dl ، θ زاویه بین میدان B و d l است . جریان i در قانون آمپر، شار کل است.چگالی جریان J از طریق هر سطحی که توسط مسیر بسته احاطه شده است. در شکل 6A ، مسیر بسته دارای برچسب P است، و یک سطح S 1 توسط مسیر P احاطه شده است. تمام چگالی جریان از طریق S 1 در داخل سیم رسانا قرار دارد. شار کل چگالی جریان جریان i است که از سیم عبور می کند. نتیجه برای سطح S 1 مقدار میدان مغناطیسی اطراف سیم را در ناحیه مسیر P منعکس می کند. در شکل 6B ، مسیر P یکسان است اما سطح S 2 از بین دو صفحه خازن عبور می کند. مقدار شار کل چگالی جریان از طریق سطح نیز باید i باشد . با این حال، به وضوح هیچ حرکت بار در سطح S2 وجود ندارد . معضل این است که مقدار انتگرال ∮ B · d l برای مسیر P نمی تواند هم μ 0 i و هم صفر باشد.

حل این معضل ماکسول نتیجه گیری او این بود که باید نوع دیگری از چگالی جریان وجود داشته باشد، به نامجریان جابجایی J d ، که برای آن شار کل از سطح S 2 برابر با جریان i از سطح S 1 خواهد بود . J d برای سطح S 2 ، محل چگالی جریان J مربوط به حرکت بار را می گیرد، زیرا J به دلیل عدم وجود بار بین صفحات خازن به وضوح صفر است. در حالی که جریان i در جریان است بین صفحات چه اتفاقی می افتد ؟ از آنجایی که مقدار شارژ خازن با گذشت زمان افزایش می یابد، میدان الکتریکی بین صفحات نیز با گذشت زمان افزایش می یابد. اگر جریان متوقف شود، تا زمانی که صفحات شارژ هستند، میدان الکتریکی بین صفحات وجود دارد، اما هیچ میدان مغناطیسی در اطراف سیم وجود ندارد. ماکسول تصمیم گرفت که نوع جدید چگالی جریان با تغییر میدان الکتریکی مرتبط است. او آن را پیدا کرد معادله چگالی جریان. الکترومغناطیس، معادله که در آن D = ε 0 E و E میدان الکتریکی بین صفحات است. در شرایطی که ماده وجود دارد، میدان D در معادله ( 6 ) اصلاح می‌شود تا اثرات قطبش را شامل شود. نتیجه D = ε 0 E + P است . میدان D بر حسب کولن بر متر مربع اندازه گیری می شود . افزودن جریان جابجایی به قانون آمپر بیانگر پیش‌بینی ماکسول بود که یک میدان الکتریکی در حال تغییر نیز می‌تواند منبع میدان مغناطیسی B باشد . به دنبال پیش بینی های ماکسول از امواج الکترومغناطیسی، فیزیکدان آلمانیهاینریش هرتز در سال 1887 عصر ارتباطات رادیویی را با تولید و تشخیص امواج الکترومغناطیسی آغاز کرد.

با استفاده از نماد حساب بردار ، چهار معادله ازنظریه الکترومغناطیس ماکسول هستند معادله ماکسول 1. الکترومغناطیس، معادله معادله ماکسول 2. الکترومغناطیس، معادله معادله ماکسول 3. الکترومغناطیس، معادله معادله. که در آن D = ε 0 E + P و H = B / μ 0 - M . معادله اول بر اساسقانون مربع معکوس کولن برای نیروی بین دو بار. این یک شکل از قانون گاوس است که شار میدان الکتریکی را از یک سطح بسته به بار کل محصور شده توسط سطح مرتبط می کند. معادله دوم بر این واقعیت استوار است که ظاهراً هیچ تک قطبی مغناطیسی در طبیعت وجود ندارد. اگر این کار را می کردند، منابع نقطه ای میدان مغناطیسی خواهند بود. سومین بیانیه ای از قانون القای مغناطیسی فارادی است که نشان می دهد یک میدان مغناطیسی در حال تغییر یک میدان الکتریکی ایجاد می کند. چهارمین قانون آمپر است که توسط ماکسول بسط داده شده است تا جریان جابجایی مورد بحث در بالا را نیز در بر گیرد. این یک میدان مغناطیسی را به یک میدان الکتریکی در حال تغییر و همچنین به یک جریان الکتریکی مرتبط می کند.

معادلات چهارگانه ماکسول شرح کاملی از نظریه کلاسیک الکترومغناطیس را نشان می دهد. کشف او که نور یک موج الکترومغناطیسی است به این معنی بود که اپتیک را می توان به عنوان بخشی از الکترومغناطیس درک کرد. فقط در موقعیت های میکروسکوپی لازم است معادلات ماکسول را به گونه ای تغییر دهیم که اثرات کوانتومی را شامل شود . آن اصلاح، معروف بهالکترودینامیک کوانتومی (QED)، ویژگی‌های اتمی خاصی را با درجه‌ای از دقت بیش از یک بخش در 100 میلیون نشان می‌دهد.

+ نوشته شده در سه شنبه چهاردهم آذر ۱۴۰۲ ساعت 20:56 توسط علی رضا نقش |

2-الکترومغناطیس

بیشتر از بریتانیکا

ذرات زیر اتمی: الکترومغناطیس

شار مغناطیسی Φ از طریق یک مدار باید در استفاده از قانون فارادی که در رابطه ( 1 ) آمده است، به دقت در نظر گرفته شود. به عنوان مثال، اگر مداری از aسیم پیچ با پنج دور نزدیک به هم و اگر ϕ شار مغناطیسی در یک پیچ باشد، مقدار Φ برای مدار پنج دور که باید در قانون فارادی استفاده شود، Φ = 5ϕ است. اگر پنج چرخش هم اندازه نباشند و با هم فاصله داشته باشند، مشکل تعیین Φ می تواند بسیار پیچیده باشد.

خود القایی واندوکتانسیون متقابل

خود القایی یک مدار برای توصیف واکنش مدار به یک جریان متغیر در مدار استفاده می شود، در حالی که اندوکتانس متقابل نسبت به مدار دوم واکنش به جریان متغیر در مدار دوم را توصیف می کند. هنگامی که یک جریان i 1 در مدار 1 جریان می یابد، i 1 یک میدان مغناطیسی B 1 ایجاد می کند . شار مغناطیسی Φ 11 از مدار 1 ناشی از جریان i 1 ، است . از آنجایی که B 1 با i 1 متناسب است ،

Φ 11 نیز متناسب است. ثابت تناسب، خود القایی L 1 مدار است. با معادله تعریف می شود معادله خود القایی. الکترومغناطیس، معادله

واحدهای اندوکتانس henrys هستند . اگر مدار دوم وجود داشته باشد، مقداری از میدان B1 از مدار 2 عبور می کند و یک شار مغناطیسی Φ 21 در مدار 2 به دلیل جریان i1 وجود خواهد داشت . اندوکتانس متقابل M 21 توسط داده می شود معادله اندوکتانس متقابل. الکترومغناطیس، معادله

شار مغناطیسی در مدار 1 ناشی از جریان در مدار 2 با Φ 12 = M 12 i 2 داده می شود . ویژگی مهم اندوکتانس متقابل این است که M 21 = M 12 . بنابراین استفاده از برچسب M بدون زیرنویس برای اندوکتانس متقابل دو مدار کافی است .

مقدار اندوکتانس متقابل دو مدار می تواند از + متغیر باشدریشه مربع از√ L 1 L 2 تا −ریشه مربع از√ L 1 L 2 ، بسته به اتصال شار بین مدارها. اگر دو مدار از هم بسیار دور باشند یا اگر میدان یک مدار در مدار دیگر شار مغناطیسی ایجاد نکند، اندوکتانس متقابل صفر است. حداکثر مقدار ممکن از اندوکتانس متقابل دو مدار نزدیک شده است زیرا دو مدار میدان B با پیکربندی‌های فضایی فزاینده‌ای مشابه تولید می‌کنند.

اگر نرخ تغییر نسبت به زمان برای عبارت های دو طرف معادله ( 2 ) در نظر گرفته شود، نتیجه d Φ 11 / dt = L 1 di 1 / dt است . طبق قانون فارادی، d Φ 11 / dt منفی نیروی محرکه الکتریکی القایی است . نتیجه معادله ای است که اغلب برای یک سلف در یک مدار AC استفاده می شود - به عنوان مثال، معادله اندوکتانس. الکترومغناطیس، معادله

پدیده خود القای اولین بار توسط دانشمند آمریکایی شناخته شدجوزف هنری . او توانست بزرگ و دیدنی تولید کندقوس الکتریکی با قطع جریان در یک سیم پیچ مسی بزرگ با چرخش های زیاد. در حالی که یک جریان ثابت در یک سیم پیچ در جریان است، انرژی در میدان مغناطیسی توسط1/2لی 2 . اگر هم اندوکتانس L و هم جریان i بزرگ باشند، مقدار انرژی نیز زیاد است. اگر جریان قطع شود، مثلاً با باز کردن کلید تیغه ای، جریان و در نتیجه شار مغناطیسی از سیم پیچ به سرعت افت می کند. معادله ( 4 ) نیروی الکتروموتور ناشی از سیم پیچ را توصیف می کند و اختلاف پتانسیل زیادی بین دو قطب کلید ایجاد می شود. انرژی ذخیره شده در میدان مغناطیسی سیم پیچ به صورت گرما و تشعشع در یک قوس الکتریکی در فضای بین پایانه های کلید پخش می شود. با توجه به پیشرفت‌هایی که در سیم‌های ابررسانا برای آهن‌ربای‌های الکتریکی صورت گرفته است، می‌توان از آهن‌رباهای بزرگ با میدان‌های مغناطیسی چند تسلا برای ذخیره موقت انرژی الکتریکی به عنوان انرژی در میدان مغناطیسی استفاده کرد. این کار برای سازگاری با نوسانات کوتاه مدت در مصرف برق انجام می شود.

ترانسفورماتور AC

شکل 5: یک ترانسفورماتور AC (متن را ببینید).

آترانسفورماتور نمونه ای از دستگاهی است که از مدارهایی با حداکثر القای متقابل استفاده می کند. شکل 5 پیکربندی یک ترانسفورماتور معمولی را نشان می دهد. در اینجا، سیم پیچ های سیم رسانای عایق شده به دور حلقه ای پیچیده می شودآهن ساخته شده از لایه ها یا ورق های جدا شده نازک. لمینیت ها به حداقل می رسدجریان های گردابی در آهن جریان‌های گردابی جریان‌های گردشی هستند که در اثر تغییر میدان مغناطیسی به فلز القا می‌شوند. این جریان ها یک محصول جانبی نامطلوب تولید می کنند.گرما در اتو اتلاف انرژی در ترانسفورماتور را می توان با استفاده از لایه های نازک تر، آهن و سیم بسیار نرم (کم کربن ) با سطح مقطع بزرگتر یا با سیم پیچی مدارهای اولیه و ثانویه با هادی هایی که مقاومت بسیار کمی دارند کاهش داد . متاسفانه کاهش تلفات حرارتی باعث افزایش هزینه ترانسفورماتورها می شود. ترانسفورماتورهایی که برای انتقال و توزیع برق استفاده می شوند معمولاً 98 تا 99 درصد کارایی دارند. در حالی که جریان های گردابی یک مشکل در ترانسفورماتورها هستند، برای گرم کردن اجسام در خلاء مفید هستند . جریان های گردابی با احاطه کردن یک محفظه خلاء نسبتاً نارسانا با یک سیم پیچ حامل جریان متناوب با فرکانس بالا در جسمی که قرار است گرم شود القا می شود.

در یک ترانسفورماتور، آهن تضمین می کند که تقریباً تمام خطوط B که از یک مدار عبور می کنند، از مدار دوم نیز عبور می کنند و در واقع، اساساً تمام شار مغناطیسی به آهن محدود می شود. هر چرخش سیم پیچ های رسانا شار مغناطیسی یکسانی دارد. بنابراین، شار کل برای هر سیم پیچ متناسب با تعداد چرخش های سیم پیچ است. در نتیجه، اگر منبعی با نیروی حرکتی سینوسی متغیر به یک سیم پیچ متصل شود، نیروی الکتروموتور در سیم پیچ دوم با معادله EMF. الکترومغناطیس، معادله

بنابراین، بسته به نسبت N 2 به N 1 (که در آن N 1 و N 2 به ترتیب تعداد دور سیم پیچ های اول و دوم هستند)، ترانسفورماتور می تواند یک دستگاه افزایش دهنده یا یک دستگاه کاهنده باشد. ولتاژهای متناوب به دلایل زیادی از جمله ایمنی، تولید و مصرف برق در ولتاژهای نسبتاً پایین رخ می دهد. ترانسفورماتورهای افزایش دهنده برای بدست آوردن ولتاژهای بالا قبل از انتقال نیروی الکتریکی استفاده می شوند، زیرا برای مقدار معینی از توان، جریان در خطوط انتقال بسیار کمتر است. این امر انرژی از دست رفته توسط گرمایش مقاومتی هادی ها را به حداقل می رساند.

قانون فارادی اساس صنعت برق و تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی را تشکیل می دهد . در سال 1821، یک دهه قبل از کشف القای مغناطیسی، فارادی آزمایش‌هایی را با سیم‌های الکتریکی که به دور سوزن‌های قطب‌نما می‌چرخند انجام داد . این کار قبلی ، که در آن یک سیم حامل جریان به دور یک سوزن مغناطیسی می چرخید و یک سوزن مغناطیسی برای چرخش به دور سیم حامل جریان الکتریکی ساخته شد، زمینه را برای توسعهموتور الکتریکی .

+ نوشته شده در سه شنبه چهاردهم آذر ۱۴۰۲ ساعت 20:54 توسط علی رضا نقش |

1-الکترومغناطیس

اثرات میدان های مغناطیسی مختلف

ادغام الکتریسیته و مغناطیس از پدیده های متمایز به الکترومغناطیس به سه رویداد نزدیک مرتبط است. اولین مورد، کشف تصادفی هانس کریستین اورستد از تأثیر جریان الکتریکی بر یک سوزن مغناطیسی بود - یعنی میدان های مغناطیسی توسط جریان های الکتریکی تولید می شوند. گزارش اورستد در سال 1820 از مشاهداتش، تلاش شدید دانشمندان را برای اثبات اینکه میدان های مغناطیسی می توانند جریان القا کنند، برانگیخت. رویداد دوم بوداثبات تجربی فارادی مبنی بر اینکه یک میدان مغناطیسی در حال تغییر می تواند جریانی را در مدار القا کند . سومین پیش‌بینی ماکسول مبنی بر اینکه یک میدان الکتریکی متغیر دارای یک میدان مغناطیسی مرتبط است. انقلاب تکنولوژیک منتسب به توسعه برق و ارتباطات رادیویی را می توان در این سه نقطه عطف دنبال کرد.

قانون استقرا فارادی

کشف پدیده القای مغناطیسی توسط فارادی در سال 1831 یکی از نقاط عطف بزرگ در تلاش برای درک و بهره برداری از طبیعت است. با بیان ساده، فارادی دریافت که (1) یک تغییر است میدان مغناطیسی در مدار باعث القای یکنیروی الکتروموتور در مدار؛ و (2) بزرگی نیروی محرکه الکتریکی برابر با سرعتی است که در آن شار میدان مغناطیسی در مدار تغییر می کند. شار اندازه گیری میزان نفوذ میدان در مدار است. نیروی الکتروموتور بر حسب ولت اندازه گیری می شود و با معادله نشان داده می شود قانون استقرا فارادی الکترومغناطیس، معادله

در اینجا، Φ، شار میدان برداری B از مدار، اندازه گیری می کند که چه مقدار از میدان از مدار عبور می کند. برای نشان دادن معنای شار، تصور کنید چه مقدار آب از یک باران ثابت از یک حلقه دایره ای به مساحت A عبور می کند . هنگامی که حلقه به موازات مسیر قطرات آب قرار می گیرد، آبی از حلقه عبور نمی کند. حداکثر سرعت عبور قطرات باران از حلقه زمانی اتفاق می افتد که سطح عمود بر حرکت قطرات باشد. سرعت عبور قطرات آب از سطح، شار میدان برداری ρv در آن سطح است ، که ρ چگالی قطرات آب و v نشان دهنده سرعت آب است. واضح است که زاویه بین v و سطح در تعیین شار ضروری است. برای تعیین جهت سطح، بردار A تعریف می شود به طوری که قدر آن مساحت سطح A بر حسب متر مربع و جهت آن عمود بر سطح باشد. سرعت عبور قطرات باران از سطح ρ v cos θ A است که θ زاویه بین v و A است . با استفاده از نماد برداری ، شار ρ v · A است . برای میدان مغناطیسی، مقدار شار در یک منطقه کوچک که با بردار d A نشان داده شده است با B · d A داده می شود . برای مداری که از یک دور سیم تشکیل شده است، با اضافه کردن مشارکت‌های کل سطحی که توسط سیم احاطه شده است، شار مغناطیسی Φ معادله ( 1 ) به دست می‌آید. سرعت تغییر این شار، نیروی الکتروموتور القایی است. واحدهای شار مغناطیسی هستندوبرها ، با یک وبر برابر با یک تسلا در هر متر مربع. در نهایت، علامت منفی در معادله ( 1 ) جهت نیروی الکتروموتور القایی و در نتیجه هر جریان القایی را نشان می دهد. شار مغناطیسی از مدار تولید شده توسط جریان القایی در هر جهتی است که از تغییر کل شار در مدار جلوگیری کند. علامت منفی در معادله ( 1 ) نمونه ای از آن استقانون لنز برای سیستم های مغناطیسی این قانون که توسط فیزیکدان روسی الاصل هاینریش فردریش امیل لنز استنباط شده است، بیان می کند که «آنچه اتفاق می افتد چیزی است که با هر تغییری در سیستم مخالف است».

نمایش قوانین فارادی و لنز

شکل 4: نمایش قوانین فارادی و لنز.

قانون فارادی بدون توجه به فرآیندی که باعث تغییر شار مغناطیسی می شود معتبر است. ممکن است یک آهنربا به یک مدار نزدیکتر شود یا یک مدار به یک آهنربا نزدیکتر شود. شکل 4 آهنربایی را نشان می دهد که نزدیک یک حلقه رسانا قرار گرفته است و جهت جریان و میدان القایی را نشان می دهد، بنابراین هر دو قانون فارادی و لنز را نشان می دهد. جایگزین دیگر این است که اندازه مدار ممکن است در یک میدان مغناطیسی خارجی ثابت تغییر کند یا مانند مورد تولید جریان متناوب (AC)، مدار ممکن است سیم پیچی از سیم رسانا باشد که در میدان مغناطیسی می چرخد به طوری که شار Φ به صورت سینوسی در زمان تغییر می کند.

+ نوشته شده در سه شنبه چهاردهم آذر ۱۴۰۲ ساعت 20:53 توسط علی رضا نقش |

مطالب قدیمی‌تر

آموزش

نمای کلی [ ویرایش ]

نظریه Cemi [ ویرایش ]

دینامیک مغز کوانتومی [ ویرایش ]

اعتراضات [ ویرایش ]

مزایا [ ویرایش ]

تاثیر بر عملکرد مغز [ ویرایش ]

مفاهیم هوش مصنوعی [ ویرایش ]

همچنین ببینید [ ویرایش ]

منابع

بیوالکتریکی

ترموالکتریک

پتانسیل الکتریکی

عایق (برق)

فیزیک رسانایی در جامدات [ ویرایش ]

استفاده می کند [ ویرایش ]

عایق کاری در دستگاه های الکتریکی [ ویرایش ]

عایق کلاس I و کلاس II [ ویرایش ]

عایق های تلگراف و انتقال نیرو [ ویرایش ]

مواد [ ویرایش ]

طراحی [ ویرایش ]

قطبش پذیری الکتریکی [ ویرایش ]

تعریف [ ویرایش ]

تانسور [ ویرایش ]

کاربرد در کریستالوگرافی [ ویرایش ]

گرایش ها [ ویرایش ]

قطبش پذیری مغناطیسی [ ویرایش ]

همچنین ببینید [ ویرایش ]

تعریف [ ویرایش ]

اصطلاحات [ ویرایش ]

فیزیک [ ویرایش ]

اندازه گیری [ ویرایش ]

برنامه های کاربردی [ ویرایش ]

انرژی [ ویرایش ]

ارتباطات [ ویرایش ]

محیط زیست [ ویرایش ]

شیمی [ ویرایش ]

رسانه زیانبار [ ویرایش ]

فلزات [ ویرایش ]

سطوح گاوسی

هادی در تعادل

میدان الکتریکی: سطح هادی

تاریخچه [ ویرایش ]

استفاده در تاجگذاری پادشاه چارلز سوم [ ویرایش ]

دیگر [ ویرایش ]

تصاویر [ ویرایش ]

همچنین ببینید [ ویرایش ]

منابع [ ویرایش ]

Bibliography[edit]

External links[edit]

تاریخچه [ ویرایش ]

نمای کلی [ ویرایش ]

حسگرها [ ویرایش ]

نمونه هایی از محصولات E-Textile [ ویرایش ]

کاربردها در پزشکی [ ویرایش ]

فیبرترونیک [ ویرایش ]

استفاده می کند [ ویرایش ]

همچنین ببینید [ ویرایش ]

منابع [ ویرایش ]

برنامه های کاربردی [ ویرایش ]

همچنین ببینید [ ویرایش ]

منابع [ ویرایش ]

محفظه های آنکوستیک [ ویرایش ]

اتاقک های نیمه آنکوئیک و نیمه آنکوئیک [ ویرایش ]

اتاق‌های آنکوئیک فرکانس رادیویی [ ویرایش ]

مواد جاذب تشعشع [ ویرایش ]

اثربخشی بر فرکانس [ ویرایش ]

نصب در یک اتاق غربال شده [ ویرایش ]

اندازه اتاق و راه اندازی [ ویرایش ]

استفاده عملیاتی [ ویرایش ]

خطرات بهداشتی و ایمنی مرتبط با محفظه آنکوئیک RF [ ویرایش ]

همچنین ببینید [ ویرایش ]

منابع [ ویرایش ]

ادامه مطلب [ ویرایش ]

بی

مبدا [ ویرایش ]

مبانی علمی [ ویرایش ]

در فرهنگ عامه [ ویرایش ]

See also[edit]

References[edit]