СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ

Вход или Регистрация

ПОМОЩЬ В ПАТЕНТОВАНИИ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ФОРУМ Научно-техническая библиотекаНаучно-техническая библиотека SciTecLibrary
 
Cтатьи и Публикации    Электрофизика ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ВЫСОКОДОБРОТНЫХ КАТУШЕК ИНДУКТИВНОСТИ

ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ВЫСОКОДОБРОТНЫХ КАТУШЕК ИНДУКТИВНОСТИ

© Виктор Андреевич Голубев

Директор ХО ИННТИ УАННП

г. Харьков, Украина

Контакт с автором: golubev@kpi.kharkov.ua

www.geocities.com/fond_nauka

Постановка проблемы. В [ 1] рассказывалось об экспериментах с катушками индуктивности плоскоспирального типа, которые проявляют свойства, не вписывающиеся в существующую электромагнитную парадигму. При отсутствии внешнего магнитного поля в контуре последовательного резонанса, реализованного на куметре ВМ-560 фирмы “Tesla”, на котором проводились исследования, основным физическим явлением для анализа была самоиндукция:

= – (1)

где: ЕСИ – э.д.с. самоиндукции; ФСИ – магнитный поток самоиндукции; L – индуктивность катушки; I – ток через катушку.

Обычно вторым слагаемым в ( 1 ) пренебрегают, считая, что L = const и соответственно dL/dt = 0, однако, руководствуясь одним из общенаучных постулатов : “не используй закон, не узнав границ его применимости”, автором было проведено исследование основных параметров катушек индуктивности в частотном диапазоне от 40 кГц до 35 МГц и получены результаты , в недостаточной степени освещенные в литературе.

Анализ литературы. Среди публикаций последних лет, приведенных в конце статьи, выделяется книга П.Л. Калонтарова и Л.А. Цейтлина [ 2] , в которой авторы указывали на сложность учета поверхностного эффекта и эффекта близости в расчете индуктивности при высокой частоте, где существенную роль играют емкостные явления катушек, которые не учитывались ранее и которые могут расширить картину физических явлений в проводниках при прохождении в них электрического тока.

Цель статьи заключается в анализе параметров катушек индуктивности на высоких частотах, где емкостное реактивное сопротивление равно или больше индуктивного сопротивления, совокупное действие которых вызывает собственный резонанс катушки. При этом для организации дальнейших исследований возникает необходимость разработки гипотезы физической модели явления.

Основное содержание работы проиллюстрировано на рис. 1, из которого можно сделать вывод о том, что вблизи частоты собственного резонанса (fс.р.) в катушке происходят довольно радикальные изменения, выражающиеся в резком увеличении индуктивности, а затем изменении знака с переходом через нулевое значение. Собственная емкость катушки CL также меняет знак, переходя через нулевое значение (рис. 1а). Сопротивление потерь ŕL после монотонного возрастания в области fс.р. обнаруживает провал почти до уровня значения сопротивления на постоянном токе (рис. 1б). Характерным признаком того, что эти явления относятся к электромагнитным, свидетельствует тот факт, что на частной резонансной кривой (см. рис. 1в) при фиксированном значении внешней емкости Срез., при подходе к резонансной частоте fi появляется характерная “ступенька” на субчастоте f = fi/2. На осциллограмме напряжения UL при этом видны высокочастотные пульсации, имеющие структуру квантовых “ступенек” выходного напряжения. Другим немаловажным признаком является то, что с приближением fi к fc.р. резонансная “ступенька” перемещается вверх к вершине резонансной кривой в соответствии с QCL. При этом на рис. 1а видно вначале увеличение L при одновременном уменьшении ŕL, что должно было выразиться в увеличении добротности QL в соответствии с QL = ω L / ŕL, однако в показаниях куметра это не проявляется, что позволяет сделать предположение о преобразовании электрической энергии в другой вид, связанный внутриатомным взаимодействием электронов и фононов в этом частотном диапазоне.

Наиболее приемлемое, по мнению автора объяснение всех этих фактов можно сделать на основе обратного акустоэлектрического эффекта [ 3] , выражающегося в том, что при движении электронов по проводнику происходит электронно-фононное взаимодействие и в кристаллической решетке высокодобротной катушки индуктивности возникают продольные акустические волны с некоторым фазовым сдвигом Δj относительно электромагнитной волны, которые и являются причиной возрастания L и уменьшения rL. Следует отметить, что прямой акустоэлектрический эффект, т.е. возбуждение электрического тока путем колебаний узлов Экспериментальным

Рис. 1. Зависимость параметров катушки индуктивности от резонансной частоты при соответствующем изменении С резонансного контура

а) индуктивно-частотная характеристика (L ЧХ) и собственно емкостно-частотная характеристика (CL ЧХ);

б) частотная характеристика сопротивления потерь катушки ( rL ЧХ);

в) добротностно - частотная характеристика ( Q ЧХ) с одной из частных резонансных кривых.

Квантование выходного напряжения катушки UL, а следовательно и магнитного потока самоиндукции Фси, наводит на мысль об аналогии с явлением высокотемпературной сверхпроводимости [ 5] . Учитывая то, что в описываемых явлениях уменьшение электросопротивления rL и появление субрезонанса f = f/ 2 можно интерпретировать как увеличение массы носителей заряда в 2 раза , что похоже на зарождение эффекта Купера [ 6] – когда часть свободных электронов соединяются в пары, вопреки кулоновской силе отталкивания, при посредстве узлов кристаллической решетки. Предположение заманчивое, однако, оно нуждается в дополнительной проверке.

Возвращаясь к (1), с учетом ранее сказанного, можно построить зависимость L= f(t) при синусоидальном изменении тока возбуждения в высокодобротной катушке индуктивности в состоянии резонанса на частоте собственного резонанса. Вместо прямой классической линии эта зависимость будет характеризоваться периодическими всплесками, которые можно объяснить тем, что при появлении в проводнике электрического поля вначале происходит поляризация, т.е. электроны с узлами кристаллической решетки смещаются в противоположные стороны, а при появлении тока, т.е. избыточных электронов от источника, электроны начинают увлекать узлы кристаллической решетки в ту же сторону, в которую они движутся. В этой ситуации неизбежно возникнут осцилляции, которые приведут к квантованию тока в проводнике и выходного магнитного потока Ф = L I.

Выводы. Хотя полученные результаты можно попытаться интерпретировать такими явлениями, как скин-эффект и пинч-эффект через действие сил Лоренца и Холла, однако в настоящее время с уверенностью можно говорить о том, что в высокодобротных катушках индуктивности синхронизированные колебания узлов кристаллической решетки вызывают пульсации индуктивности, и пренебрегать слагаемым . в выражении (1) на частотах, соизмеримых с fс.р., нельзя.

Перспективы дальнейших исследований. С целью использования описанных результатов в промышленности целесообразно расширение исследований в направлении поиска или создания [7] металлов, в которых указанный эффект проявляется в максимальной степени. Практическое применение описанного явления кроме технологических аспектов по аналогии с акустоэлектронными методиками, дает новые модельные представления в области теоретической биофизики [8].

Список литературы:

  1. Фейгин О.О. Резонансные аномалии плоскоспиральных индукторов Голубева // http://www.sciteclibrary.ru/rus/eng/catalog/pages/5295.html
  2. Калантаров П.Л., Цейтлин Л.А.. Расчет индуктивновностей. М.,Энергоатомиздат . 1986г. С.73.
  3. Чернозатонский Л.А. Акустоэлектрический эффект. Физическая энциклопедия. Т.1. М., Изд-во “Совестская Итоги науки энциклопедия” 1988 г. С. 51.
  4. Голубев В.А. Черный И.Г., Дмитренко В.С. и др.. Кварцевый генератор. А.с. СССР № 1200811 от 22. 08.85.
  5. Палатник Л.С., Фейгин О.О. Метастабильные вакансионные образования в структуре ВТСП – керамик // Физика твердого тела. - 1990. - Вып. 20. - С. 37 - 43.
  6. Палатник Л.С., Фалько И.И., Фейгин О.О. Термодинамический анализ энергосостояний стабильных и метастабильных вакансий в решетке ВТСП – керамики // Сверхпроводимость: физика, химия, техника. - 1990. - № 6, т. 3. - С. 995 - 998.
  7. Фейгин О.О. Воздействие сверхвысокоэнергетичных электроимпульсов на металлорасплавы // http://www.sciteclibrary.ru/rus/eng/catalog/pages/5294.html
  8. Фейгин О.О. Мультибиоконтурные модели в космической медицине и туризме // http://www.sciteclibrary.ru/rus/eng/catalog/pages/5198.html
  9. Фейгин О.О. Биоэлектрофизика субклеточной витализации // Ibid. - http://www.sciteclibrary.ru/rus/eng/catalog/pages/5752.html
Дата публикации: 9 марта 2004
Источник: SciTecLibrary.ru

Вы можете оставить свой комментарий по этой статье или прочитать мнения других в следующих разделах ФОРУМА:
Свернуть Защита интеллектуальной собственности и авторских прав
Диспуты по темам изобретательства. Вопросы по изобретениям, проблемы на пути изобретателей и методы их решения.
Патентование. Все о патентовании изобретений, полезных моделей, промышленных образцов и товарных знаков.
Нерешенные задачи. Здесь идет обсуждение нерешенных задач: безопорный двигатель, вечный двигатель, преодоление гравитации и пр.
Свернуть Точные науки и дисциплины
Дебаты по Теории Относительности Эйнштейна. Все кому не лень хотят опровергнуть Теорию Относительности Эйнштейна. Вам предоставляется слово для аргументации.
Физика, астрономия, математические решения. Физико-математические вопросы, наблюдения, исследования, теории и их решение.
Физика альтернативная. Новые взгляды на физические законы, теории, эксперименты, не вписывающиеся в общепринятые законы физики.
Teхника, узлы, механизмы, электроника и аппаратура. Все про технику, приборы, детали, узлы и механизмы. Электроника, компьютеры, программное обеспечение. Новые технические решения в самых разных областях.
Биология, Генетика, Все о жизни. Генетика и другие вопросы биологии. Их развитие. Медицина. Биотехнологии, агротехника и сельское хозяйство. Эволюционные теории и альтернативные им.
Химия. Вопросы по химическим технологиям, разработкам и применению химических материалов. Химические элементы и их свойства.
Геология, все о Земле и ее обитателях. Геология, метеорология, антропология, сейсмология, атмосферные явления и непознанные эффекты природы.
Свернуть Мозговой штурм
Генератор решений. Здесь Вы можете заработать реальные деньги, помогая решать фирмам, предприятиям и частным лицам те или иные технические задачи, которые перед ними стоят. Те, кто ставят задачи перед участниками должны обозначить гонорар за ее решение и перевести указанную сумму на общий счет генератора.
Головоломки. Если у Вас есть желание поломать голову над интересными логическими задачами - Вам сюда.
Гипотезы. В этой теме идет обсуждение гипотез и предположений, основанных чисто на теории и логике.
Найди ляп! Этот раздел для тех, кто хочет мысленно расслабиться. Он посвящен задачам по поискам ляпов, которые встречаются в литературе, интернете, кино и на телевидении.
Свернуть Взгляд в будущее и настоящее
Глобальные темы. Вопросы касающиеся всех. Глобальные угрозы и злободневные темы современности.
Наука и ее развитие. Все о развитии науки, направлениях и перспективах движения научной мысли и знаний.
Новая Цивилизация. Принципы социального устройства новой цивилизации. Увеличение роли созидательного интеллекта... Отдалённые перспективы развития человечества...
Вопросы без ответов. Этот раздел посвящен вопросам и проблемам, которые до сих пор не решены. Предлагайте свои решения.
Военная стратегия и тактика современных боевых действий. Об особенностях современного военного искусства. Проблемные вопросы теории и практики подготовки вооруженных сил к войне, её планирование и ведение в различных конфликтах на планете.
Свернуть Гуманитарные науки и дисциплины
Философские дискуссии. Диспуты по вопросам жизни, сознания, бытия и иных философских понятий.
Экономика. Вопросы по экономике и о путях развития России и других стран.
Социология, Политология, Психология. В этом разделе обсуждаются вопросы, как отдельных частных исследований данных наук, так и проблема соотношения этих наук с остальными.
Образование. Все об образовании: как учить, кому учить, чему учить и кого учить.
Религия и атеизм. Вопросы религий и атеистические взгляды, религиозные споры.

Хотите разместить свою статью или публикацию, чтобы ее читали все?
Как это сделать - узнайте здесь.

Назад

 
О проекте Контакты Архив старого сайта

Copyright © SciTecLibrary © 2000-2017

Агентство научно-технической информации Научно-техническая библиотека SciTecLibrary. Свид. ФС77-20137 от 23.11.2004.