Igwe ndọta Maxwell
Ihe
Ọkammụta physicist bụ James Clerk Maxwell, onye dịrị ndụ site na 1831 ruo 79, bụ onye amara nke ọma maka imepụta usoro nha anya n'okpuru electrodynamics na iji ya buo amụma ịdị adị nke ebili mmiri electromagnetic. Agbanyeghị, nke a abụghị ihe niile dị mkpa ọ rụzuru. Maxwell mụọkwara Thermodynamics, incl. nyere echiche nke "mmụọ ọjọọ" a ma ama nke na-eduzi mmegharị nke mkpụrụ ndụ gas, ma wepụta usoro na-akọwa nkesa nke ọsọ ha. Ọ mụtakwara ihe mejupụtara agba ma mepụta ngwaọrụ dị mfe ma dị ụtọ iji gosipụta otu n'ime iwu kachasị mkpa nke okike - ụkpụrụ nke nchekwa ike. Ka anyị gbalịa ịmata ngwaọrụ a nke ọma.
Ngwa a kpọtụrụ aha ka a na-akpọ Maxwell wheel ma ọ bụ pendulum. Anyị ga-emeso ụdị abụọ nke ya. Nke mbụ, a ga-enwe nke Maxwell chepụtara - ka anyị kpọọ ya kpochapụla, nke na-enweghị ihe ndọta. Mgbe e mesịrị, anyị ga-atụle gbanwetụrụ version nke bụ ọbụna ihe ịtụnanya. Ọ bụghị naanị na anyị ga-enwe ike iji nhọrọ ngosi abụọ ahụ, ya bụ. qualitative nnwale, kamakwa iji chọpụta irè ha. Ogo a bụ oke dị mkpa maka injin ọ bụla na igwe na-arụ ọrụ.
Ka anyị bido jiri ụdị wheel Maxwell kpochapụrụ.
Lynx. otu. Ụdị kpochapụwo nke wiil Maxwell: 1 - mmanya kwụ ọtọ, 2 - eriri siri ike, 3 - axle, 4 - wheel nwere nnukwu oge nke inertia.
E gosipụtara ụdị nke wheel wheel nke Maxwell na fig. fig. 1. Iji mee ya, anyị na-ejikọta mkpanaka siri ike n'ahịrị - ọ nwere ike ịbụ ahịhịa-osisi a na-ejikọta n'azụ oche. Mgbe ahụ ịkwesịrị ịkwadebe wiil kwesịrị ekwesị ma tinye ya na-enweghị mmegharị na axle dị mkpa. Dị ka o kwesịrị, dayameta nke gburugburu kwesịrị ịdị ihe dịka 10-15 cm, na ịdị arọ kwesịrị ịdị ihe dịka 0,5 n'arọ. Ọ dị mkpa na ihe fọrọ nke nta ka ọ bụrụ akụkụ dum nke wiil ahụ na-adaba na gburugburu. N'ikwu ya n'ụzọ ọzọ, wiil ahụ kwesịrị inwe ebe ọkụ na rim dị arọ. N'ihi nke a, ị nwere ike iji a obere spoked wheel si a ụgbọ ibu ma ọ bụ a nnukwu tin mkpuchi si a ike na ibu ha gburugburu gburugburu na kwesịrị ekwesị ọnụ ọgụgụ nke atụgharị nke waya. A na-etinye wiil ahụ na-enweghị mmegharị na axle dị mkpa na ọkara ogologo ya. Axis bụ mpempe aluminom ọkpọkọ ma ọ bụ mkpanaka nwere dayameta nke 8-10 mm. Ụzọ kachasị mfe bụ ịkụnye oghere n'ime wiil nke nwere dayameta 0,1-0,2 mm dị ntakịrị karịa dayameta nke axle, ma ọ bụ jiri oghere dị adị ma tinye wheel na axle. Maka njikọ ka mma na wiilị, tupu ịpịa, axle nwere ike kpuchie ya na gluu na ebe kọntaktị nke ihe ndị a.
N'akụkụ abụọ nke gburugburu anyị na-ekekọta eriri dị nro na nke siri ike 50-80 cm ogologo na axis. Otú ọ dị, a na-enweta mmezi a pụrụ ịdabere na ya site na ịkụnye axis na nsọtụ abụọ ahụ na obere mkpọ (1-2 mm) n'akụkụ dayameta ya. , na-etinye eri n'ime oghere ndị a ma kee ya. Anyị na-ekekọta akụkụ ndị fọdụrụ nke eri ahụ na mkpanaka ma si otú ahụ kwụgidere gburugburu. Ọ dị mkpa na axis nke gburugburu na-egbo nke ọma, na eri bụ vetikal na evenly spaced site na ụgbọ elu ya. Iji mezue ozi ahụ, ekwesịrị ịgbakwunye na ị nwekwara ike zụta wiil nke Maxwell dị njikere n'aka ụlọ ọrụ ndị na-ere ihe enyemaka mmụta ma ọ bụ ihe egwuregwu ụmụaka. N'oge gara aga, a na-eji ya na ụlọ nyocha physics ụlọ akwụkwọ ọ bụla.
Nnwale mbụ
Ka anyị malite na ọnọdụ ahụ mgbe wiil ahụ kwụgidere na axis kwụ ọtọ n'ọnọdụ kacha ala, ya bụ. eri abụọ ahụ emebibeghị kpamkpam. Anyị na-eji mkpịsị aka anyị jide axle wheel na nsọtụ abụọ ma jiri nwayọọ nwayọọ na-atụgharị ya. Ya mere, anyị na-efegharị eriri gburugburu axle. Ị kwesịrị ịṅa ntị iji hụ na ntụgharị na-esote nke eri ahụ na-agbatị nke ọma - otu n'akụkụ nke ọzọ. Axis wheel ga-abụ kehoraizin mgbe niile. Mgbe wiil ahụ rutere nso n'ogwe aka, kwụsị ikuku ma kwe ka axle na-aga n'efu. N'okpuru mmetụta nke ịdị arọ, wiil ahụ na-amalite ịkwada na eri ahụ na-apụ na axle. Wheel na-agbagharị nwayọ nwayọ na mbụ, emesia ngwa ngwa na ngwa ngwa. Mgbe a na-ewepụ eri ahụ kpamkpam, wiil ahụ na-erute ebe kachasị ala, mgbe ahụ ihe dị ịtụnanya mere. Ntugharị nke wiil ahụ na-aga n'ihu n'otu ụzọ ahụ, wiil ahụ na-amalite ịkwali elu, eri na-emerụkwa ahụ gburugburu axis ya. Ọsọ nke wiil ahụ ji nwayọọ nwayọọ na-ebelata ma mesịa ghọọ efu. Wheel ahụ na-egosi na ọ dị n'ịdị elu ya tupu ahapụ ya. A na-emegharị mmegharị elu na ala ndị a ọtụtụ ugboro. Otú ọ dị, mgbe ọtụtụ ma ọ bụ iri na abụọ mmegharị dị otú ahụ, anyị na-achọpụta na elu nke wheel na-ebili na-aghọ obere. N'ikpeazụ wiil ahụ ga-akwụsị n'ọnọdụ ya kacha ala. Tupu nke a, mmadụ nwere ike na-ekiri mgbe niile oscillation nke wheel axis na a direction perpendicular na eri, dị ka ọ dị na pendulum anụ ahụ. Ya mere, a na-akpọ wiil Maxwell pendulum mgbe ụfọdụ.
Lynx. otu. Ihe ndị bụ isi nke wiil Maxwell: - arọ, - radius nke wiil, - radius nke axle, - ịdị arọ nke wiil na axle, - ọsọ ọsọ ọsọ, 0 – mmalite elu.
Ka anyị kọwaa ugbu a ihe kpatara wiil Maxwell ji eme otu a. Site n'ife eriri gburugburu axle, anyị na-ebuli wiil ahụ elu 0 ma rụọ ọrụ site na ya (fig. 2). N'ihi ya, wiil nke nọ n'ọnọdụ kachasị elu nwere ike ndọda p, gosipụtara site na usoro [1]:
ebe a osooso n'ihi ike ndọda.
Ka eri ahụ na-atụgharị, ịdị elu ya na-ebelata, ya na ya nwekwara ike ndọda. Otú ọ dị, wheel ahụ na-ebuli ọsọ ma si otú ahụ na-enweta ike nke kinetic. knke a na-agbakọ dịka usoro [2] siri dị:
ebe bụ oge inertia nke wheel, na ọ bụ angular ọsọ (= /). N'ọnọdụ kacha ala nke wheel (0 = 0) ike nwere ike bụkwa efu. Otú ọ dị, ume a anwụghị anwụ, kama ọ ghọrọ ike nke kinetic, nke a pụrụ ide dị ka usoro [3] si dị:
Ka wiil ahụ na-arịgo elu, ọsọ ya na-ebelata, mana ịdị elu ya na-abawanye, mgbe ahụ ike kinetic na-aghọ ike nwere ike. Mgbanwe ndị a nwere ike iwe oge ọ bụla ma ọ bụrụ na ọ bụghị maka nkwụsị nke mmegharị ahụ - ikuku ikuku, nguzogide jikọtara ya na eriri eri, nke chọrọ ọrụ ụfọdụ ma mee ka wiil ahụ kwụsịlata na nkwụsị zuru ezu. Ike adịghị akpali n'ihi na ọrụ a na-eme na imeri nkwụsị nke mmegharị ahụ na-eme ka mmụba nke ike dị n'ime nke usoro ahụ na mmụba na-ejikọta ya na okpomọkụ, nke enwere ike ịchọta ya na temometa dị nnọọ nro. Enwere ike ịtụgharị ọrụ igwe n'ime ike n'enweghị ihe mgbochi. N'ụzọ dị mwute, a na-egbochi usoro ntụgharị ahụ site na iwu nke abụọ nke thermodynamics, ya mere n'ikpeazụ ike na ike kinetic nke wheel na-ebelata. Enwere ike ịhụ na wiil Maxwell bụ ezigbo ihe atụ iji gosipụta mgbanwe nke ike ma kọwaa ụkpụrụ nke omume ya.
Ịrụ ọrụ, ka esi gbakọọ ya?
Akọwapụtara arụmọrụ nke igwe, ngwaọrụ, sistemu ma ọ bụ usoro ọ bụla dị ka oke ike enwetara n'ụdị bara uru. u inye ike d. A na-egosipụtakarị uru a dị ka pasentị, ya mere a na-egosipụta arụmọrụ ya site na iji usoro [4]:
.
Ịrụ ọrụ nke ezigbo ihe ma ọ bụ usoro dị n'okpuru 100% mgbe niile, ọ bụ ezie na ọ nwere ike na kwesịrị ịdị nso na uru a. Ka anyị were ihe atụ dị mfe kọwaa nkọwa a.
Ike bara uru nke moto eletrọnịkị bụ ike kinetic nke ngagharị ntụgharị. Ka injin dị otú ahụ rụọ ọrụ, ọ ga-abụrịrị ọkụ eletrik, dịka ọmụmaatụ site na batrị. Dị ka a maara, akụkụ nke ike a na-enye na-akpata ikpo ọkụ nke windings, ma ọ bụ dị mkpa iji merie esemokwu esemokwu na bearings. Ya mere, ike kinetic bara uru dị obere karịa ike eletrik na-enye. Kama ike, ị nwekwara ike dochie ụkpụrụ ọrụ n'ime usoro [4].
Dịka anyị hiwere na mbụ, wiil Maxwell nwere ike ndọda tupu ọ malite ịkwagharị. p. Mgbe emechara otu okirikiri nke mgbago elu na ala, wiil ahụ nwekwara ike ndọda, mana ọ nọ n'ogo dị ala. 1ya mere ike dị ntakịrị. Ka anyị gosi ike a site na Ajụjụ1. Dị ka usoro [4] si kwuo, arụmọrụ nke wiil anyị dị ka ihe ntụgharị ike nwere ike igosipụta site na usoro [5]:
Formula [1] na-egosi na ike ndị nwere ike na-adakọ kpọmkwem na ịdị elu. Mgbe a na-edochi usoro [1] n'ime usoro [5] ma na-eburu n'uche elu ndị kwekọrọ na ya 1, Ahụrụ m ya [6]:
Formula [6] na-eme ka ọ dị mfe ịchọpụta ịrụ ọrụ nke okirikiri Maxwell - naanị tụọ ebe dị elu kwekọrọ wee gbakọọ ọnụọgụgụ ha. Mgbe otu okirikiri nke mmegharị gachara, ịdị elu ka nwere ike ịdị nso na ibe ya. Nke a nwere ike ime site na wiil nke ejiri nlezianya mee ya nke nwere nnukwu oge inertia na-ebuli elu n'ogo dị elu. Ya mere, ị ga-ewere nha na oke ziri ezi, nke ga-esi ike n'ụlọ site na iji onye na-achị achị. N'ezie, ị nwere ike ikwugharị nha ma gbakọọ nkezi, mana ị ga-enweta nsonaazụ ngwa ngwa mgbe ị nwetachara usoro nke na-eburu n'uche uto mgbe mmegharị ọzọ gasịrị. Mgbe anyị na-emeghachi usoro nke gara aga maka ịkwọ ụgbọala cycles, mgbe nke ahụ gasịrị, wiil ahụ ruru elu ya n, mgbe ahụ usoro arụmọrụ ga-abụ [7]:
elu n mgbe ole na ole ma ọ bụ iri na abuo ma ọ bụ ihe yiri okirikiri mmegharị ọ dị iche na ya 0na ọ ga-adị mfe ịhụ na tụọ. Ịrụ ọrụ nke wiil Maxwell, dabere na nkọwa nke nrụpụta ya - nha, ịdị arọ, ụdị na ọkpụrụkpụ nke eri, wdg - na-abụkarị 50-96%. A na-enweta ụkpụrụ dị ala maka wiil ndị nwere obere igwe na radii, kwụsịtụrụ na eri siri ike karị. N'ụzọ doro anya, mgbe ọnụọgụ okirikiri zuru oke, wiil ahụ na-akwụsị n'ọnọdụ kachasị ala, ya bụ. n = 0. Otú ọ dị, onye na-agụ nke ọma ga-ekwu na mgbe ahụ arụmọrụ a gbakọrọ site na iji usoro [7] hà nhata 0. Nsogbu bụ na mgbe anyị na-ewepụta usoro [7], anyị na-anabata echiche ọzọ na-eme ka ọ dị mfe. Dị ka ya si kwuo, na nke ọ bụla okirikiri nke ije wheel na-efunahụ otu òkè nke ike ya ugbu a na arụmọrụ ya na-adịgide adịgide. N'okwu mgbakọ na mwepụ, anyị chere na ịdị elu na-aga n'ihu na-etolite ọganihu geometric na ọnụ ọgụgụ ahụ. N'ezie, nke a ekwesịghị ime ruo mgbe wiil ahụ kwụsịrị na obere elu. Ọnọdụ a bụ ihe atụ nke usoro izugbe dịka usoro niile, iwu na echiche anụ ahụ si dị nwere oke njedebe nke itinye n'ọrụ dabere na echiche na mfe nke a nakweere na nhazi ha.
Ụdị magnetik
Lynx. otu. Maxwell magnetik wheel: 1 - wheel nwere nnukwu oge nke inertia, 2 - axis na magnets, 3 - ígwè ndu, 4 - njikọ, 5 - mkpanaka.
Ugbu a, anyị ga-arụ ọrụ na magnetik mbipute nke Maxwell wheel - a na-egosipụta nkọwa nkọwa Osikapa. 3 na 4. Iji chịkọta ya, ị ga-achọ magnetik neodymium abụọ cylindrical na dayameta nke 6-10 mm na ogologo 15-20 mm. Anyị ga-eme ka wheel axle si na aluminom tube na n'ime ime dayameta hà nhata nke magnetik. Mgbidi tube kwesịrị ịdị mkpa - ezuru
1 mm. Anyị na-etinye ihe ndọta n'ime tube ahụ, na-etinye ha n'ebe dị anya nke 1-2 mm site na nsọtụ ya, ma jikọta ha na epoxy gluu, dịka ọmụmaatụ Poxipol. Ntuzi aka nke ogwe ndọta adịghị mkpa. Anyị na-ekpuchi njedebe nke tube na obere diski aluminom, nke ga-eme ka magnet ghara ịhụ anya, na axis ga-adị ka mkpanaka siri ike. Ọnọdụ nke wiil ahụ ga-ezute na usoro ntinye bụ otu ihe ahụ dị na mbụ.
Maka nhọrọ wiil a, ọ dịkwa mkpa ịme ntuziaka ígwè site na ngalaba abụọ etinyere n'otu n'otu. Ihe atụ nke ogologo ntuziaka, dị mma maka iji ihe eji eme ihe, bụ 50-70 cm. Ihe a na-akpọ profaịlụ mechiri emechi (oghere dị n'ime) bụ akụkụ square, akụkụ ya nwere ogologo 10-15 mm. Ebe dị n'etiti ntuziaka kwesịrị ịha nhata na anya nke magnets etinyere na axis. Ekwesịrị itinye ngwụcha nke ntuziaka n'otu akụkụ na ọkara okirikiri. Iji jide axle nke ọma, enwere ike ịpịnye mpempe akwụkwọ nchara n'ime ntuziaka dị n'ihu faịlụ ahụ. A ghaghị ijikọ akụkụ ndị fọdụrụ nke okporo ụzọ abụọ ahụ na njikọ mkpanaka site n'ụzọ ụfọdụ dị ka bolts na mkpụrụ. N'ihi nke a, anyị na-enweta aka dị mma nke nwere ike ijide n'aka gị ma ọ bụ tinye ya na tripod. Ọdịiche nke otu n'ime ihe ngosi wiil magnetik Maxwell arụpụtara FOTO. 1.
Iji mee ka wiil magnetik Maxwell rụọ ọrụ, tinye nsọtụ nke axle ya na elu elu nke ntuziaka dị nso na njikọ. Ijide ntuziaka n'aka, anyị na-atụgharị ha diagonally gaa na nsọtụ gbara okirikiri. Mgbe ahụ, wiil ahụ na-amalite ịtụgharị n'akụkụ ndị nduzi, dị ka à ga-asị na ọ nọ n'ụgbọ elu nwere mmasị. Mgbe a na-eru nso nso nke ndị nduzi ahụ, wiil ahụ adịghị ada, ma na-atụgharị n'akụkụ ha na
Lynx. otu. E gosipụtara nkọwa imewe nke wiil magnetik Maxwell na ngalaba axial:
1 - wheel nwere oge dị elu nke inertia, 2 - axle nke aluminom ọkpọkọ, 3 - cylindrical neodymium magnet, 4 - diski aluminom.
ọ na-eme mgbanwe dị ịtụnanya - ọ na-apụta n'akụkụ ala ndị nduzi. A na-emegharị usoro mmegharị ahụ akọwara ugboro ugboro, dị ka ụdị nke wheel Maxwell kpochapụrụ. Anyị nwere ike ịwụnye ntuziaka na kwụ ọtọ na wheel ga-akpa àgwà kpọmkwem otu. Idobe wiil na elu ntuziaka ga-ekwe omume n'ihi mmasị nke axle site na neodymium magnets zoro ezo na ya.
Ọ bụrụ na, na nnukwu akụkụ nke ọchịchọ nke ntuziaka ahụ, wiil ahụ na-aga n'akụkụ ha, mgbe ahụ, a ga-ejiri ya na njedebe nke axle ya na otu oyi akwa akpụkpọ anụ dị mma ma jikọta ya na Butapren gluu. N'ụzọ dị otú a, anyị ga-amụba esemokwu dị mkpa iji hụ na ọ na-agbagharị na-enweghị nfe. Mgbe ụdị magnetik nke wiil Maxwell na-agagharị, mgbanwe ndị yiri nke ahụ na ike igwe na-eme, dịka ọ dị na nsụgharị oge ochie. Agbanyeghị, mfu ike nwere ike ịkawanye ntakịrị n'ihi esemokwu na ntụgharị ndọta nke ntuziaka. Maka ụdị wheel a, anyị nwekwara ike ikpebi arụmọrụ n'otu ụzọ ahụ dị ka akọwara na mbụ maka nsụgharị kpochapụ. Ọ ga-adọrọ mmasị iji tụnyere ụkpụrụ enwetara. Ọ dị mfe ịkọ na ndị nduzi ekwesịghị inwe ọdịdị rectilinear (ha nwere ike, dịka ọmụmaatụ, na-agbagharị) na mgbe ahụ mmegharị nke wiil ahụ ga-adọrọ mmasị karị.
na nchekwa ike
Nlele ndị e ji wiil Maxwell mee na-eme ka anyị nweta nkwubi okwu dị iche iche. Ihe kachasị mkpa n'ime ihe ndị a bụ na mgbanwe ike na-emekarị na ọdịdị. A na-enwekarị ihe a na-akpọ mfu ume, nke bụ n'ezie ntụgharị n'ime ụdị ume nke na-abaghị uru nye anyị na ọnọdụ enyere. N'ihi nke a, arụmọrụ nke ezigbo igwe, ngwaọrụ na usoro mgbe niile na-erughị 100%. Nke a bụ ya mere na ọ gaghị ekwe omume ịmepụta ngwaọrụ nke, ozugbo a na-emegharị ya, ga-aga n'ihu ruo mgbe ebighị ebi na-enweghị ike inye ike site n'èzí iji kpuchie ihe efu. N'ụzọ dị mwute, na narị afọ nke XNUMX ọ bụghị onye ọ bụla ghọtara nke a. Ọ bụ ya mere site n'oge ruo n'oge Patent Office nke Republic of Poland na-enweta ihe mmepụta ihe nke ụdị "Universal Devices for Drive Machines", na-eji ike "na-adịghị agwụ agwụ" nke magnet (ikekwe na-eme na mba ndị ọzọ). N'ezie, a jụrụ akụkọ ndị dị otú ahụ. Ihe kpatara ya dị mkpụmkpụ: ngwaọrụ agaghị arụ ọrụ ma ọ dịghị mma maka iji ụlọ ọrụ mmepụta ihe (ya mere, ọ dịghị ezute ọnọdụ ndị dị mkpa maka ịnweta patent), ebe ọ bụ na ọ naghị agbaso iwu nke okike - ụkpụrụ nke nchekwa ike.
Foto 1. Echiche mpụta nke otu wiil magnetik Maxwell.
Ndị na-agụ nwere ike ịhụ ụfọdụ ntụnyere n'etiti wiil Maxwell na ihe egwuregwu ụmụaka a ma ama a na-akpọ yo-yo. N'ihe banyere yo-yo, ike furu efu na-ejupụta site na ọrụ onye na-eji ihe egwuregwu ụmụaka, bụ onye na-ebuli elu ma na-ewetu elu elu nke eriri ahụ. Ọ dịkwa mkpa ikwubi na ahụ nwere nnukwu oge nke inertia siri ike ịtụgharị ma sie ike ịkwụsị. N'ihi ya, wiil Maxwell ji nwayọọ nwayọọ na-ebuli ọsọ ka ọ na-agbada ma jiri nwayọọ nwayọọ na-ebelata ya ka ọ na-arị elu. A na-emegharịkwa okirikiri mgbada ruo ogologo oge tupu wheel emechaa kwụsị. Ihe a niile bụ n'ihi na wiil dị otú ahụ na-echekwa ike nke kinetic dị ukwuu. Ya mere, a na-atụle ọrụ maka iji wiil ndị nwere nnukwu oge nke inertia ma tinye ya na ntụgharị ngwa ngwa dị ka ụdị "nchekwa" nke ike, ezubere, dịka ọmụmaatụ, maka mmegharị ọzọ nke ụgbọ ala. N'oge gara aga, a na-eji igwe eji efe efe dị ike na igwe uzuoku iji hụ na ntụgharị dị nro karị, ma taa, ha bụkwa akụkụ dị mkpa nke injin mgba ọkụ nke ime ụgbọ ala.
