Научная статья на тему 'МАГНИТНАЯ ЛЕВИТАЦИЯ'

МАГНИТНАЯ ЛЕВИТАЦИЯ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
116
12
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЛЕВИТАЦИЯ / МАГНИТНАЯ ЛЕВИТАЦИЯ / ЭЛЕКТРОМАГНИТ / ТЕОРЕМА ИРНШОУ / ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ЛЕВИТАЦИЯ

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Техтиеков В.И., Долгов Д.П., Сафонова В.Ю., Барсуков А.А.

Данная работа посвящена вопросу магнитной левитации. Цель работы заключается в исследовании способов получения магнитной левитации при различных условиях. В начале работы рассматриваются различные способы получения магнитной левитации. Далее объясняется принцип электромагнитной левитации, основные моменты которой реализованы в экспериментальной установке, реализованной в лаборатории робототехники Горно-Алтайского государственного университета. В заключении работы говорится о возможностях применения данной технологии.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Техтиеков В.И., Долгов Д.П., Сафонова В.Ю., Барсуков А.А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

MAGNETIC LEVITATION

This work is devoted to the issue of magnetic levitation. The purpose of the work is to study methods for producing magnetic levitation under various conditions. At the beginning of the work, various methods for obtaining magnetic levitation are considered. Next, the principle of electromagnetic magnetic levitation is explained, the main points of which are realized in an experimental setup implemented in the robotics laboratory of Gorno-Altaisk State University. The conclusion of the work refers to the possibilities of using this technology.

Текст научной работы на тему «МАГНИТНАЯ ЛЕВИТАЦИЯ»

Наша задача была провести эксперимент и удостовериться в том, есть ли задержка между сигналами пульса в разных частях тела. Для проведения эксперимента мы разместили наши датчики в разных частях тела исследуемого, один датчик на подушечке указательного пальца, другой в области сонной артерии. После считывания и оцифровки сигналов с датчиков выяснилось, что задержка между сигналами пульса действительно присутствует. При построении графиков отчетливо наблюдается сдвиг фаз. График сигнала пульса со сдвигом фаз представлен на рисунке ниже.

Рисунок 1 - График сигнала пульса со сдвигом фаз

Выбрав определенный уровень сигнала на оси у, например, 600 милливольт как показано на рисунке и отпустив перпендикуляры на ось х, мы можем наблюдать задержку между пульсациями в 0.13 секунд.

Таким образом, в ходе исследования удалось изготовить устройство, позволяющее считывать достаточно качественный сигнал пульса человека, затем оцифровать его и визуализировать на диаграмме в виде пульсовой волны, а также оценить фазовые характеристики пульса человека.

Библиографический список:

1. Атлас тибетской медицины. Свод иллюстраций к тибетскому медицинскому трактату XVII века / Колектив авторов. - Москва : Галарт, 1994. - C. 592.

2. Сато, Юкио. Без паники! Цифровая обработка сигналов / Юкио Сато : перевод с японского Селиной Т. Г. - Москва : Додэка-ХХ1, 2010. - 176 с.

УДК 378.02

МАГНИТНАЯ ЛЕВИТАЦИЯ MAGNETIC LEVITATION

Техтиеков В. И., студент

Долгов Д. П., студент Сафонова В. Ю., студент Барсуков А. А., студент Научный руководитель: Кудрявцев Н. Г., канд. техн. наук, доцент Физико-математический и инженерно-технологический институт ФГБОУ ВО «Горно-Алтайский государственный университет» Россия, Республика Алтай, г. Горно-Алтайск 2013slim2013@gmail.com

Аннотация. Данная работа посвящена вопросу магнитной левитации. Цель работы заключается в исследовании способов получения магнитной левитации при различных условиях. В начале работы рассматриваются различные способы получения магнитной левитации. Далее объясняется принцип электромагнитной левитации, основные моменты которой реализованы в экспериментальной установке, реализованной в лаборатории робототехники Горно-Алтайского государственного университета. В заключении работы говорится о возможностях применения данной технологии.

Ключевые слова: левитация, магнитная левитация, электромагнит, теорема Ирншоу, электромагнитная левитация.

Abstract. This work is devoted to the issue of magnetic levitation. The purpose of the work is to study methods for producing magnetic levitation under various conditions. At the beginning of the work, various methods for obtaining magnetic levitation are considered. Next, the principle of electromagnetic magnetic levitation is explained, the main points of which are realized in an experimental setup implemented in the

robotics laboratory of Gorno-Altaisk State University. The conclusion of the work refers to the possibilities of using this technology.

Key words: levitation, magnetic levitation, electromagnet, Earnshaw theorem, electromagnetic levitation.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Правительства Республики Алтай в рамках научного проекта № 20-413-040003 р_а.

У многих людей возникал следующий вопрос: возможна ли левитация тел в реальном мире? Английский физик Самуэль Ирншоу в 1842 году сформулировал теорему, согласно которой не существует устойчивой равновесной конфигурации тел, взаимодействующих силами Кулона. Эта теорема также верна для гравитационных и магнитостатических сил, следствием чего является невозможность подвесить один магнит над другим [1]. Однако в наше время, при наличии огромного количества приборов, позволяющих корректировать положение объекта в пространстве, такая левитация вполне возможна.

Для начала всё же введём понятие обычной левитации и магнитной левитации. Левитация -это преодоление объектом гравитации, в результате чего он имеет статическое положение в пространстве, не опираясь ни на твёрдую, ни на жидкую поверхность. Магнитная левитация - это технология, позволяющая объекту преодолеть гравитационное воздействие благодаря воздействию магнитного поля на какой-либо объект.

В настоящее время существует 4 вида реализации магнитной левитации: Электромагнитная левитация, диамагнитная левитация, левитация магнита над сверхпроводником (эффект Мейснера) и левитация под воздействием вихревых токов. В нашем эксперименте будет использоваться установка для электромагнитной левитации, так как такая реализация магнитной левитации является менее затратной [2].

Суть работы заключается в том, что электромагниты получают питание и формируют переменное электромагнитное поле, в котором формируется суперпозиция векторов магнитной индукции, направленная вверх. В точке пересечения векторов формируется, так называемая, центральная точка, над которой находится левитирующий объект. Из-за того, что электромагниты формируют переменное электромагнитное поле, то объект не находится в статическом состоянии: он то падает, то вновь поднимается благодаря переменному электромагнитному полю. Объект совершает колебания, которые наш глаз не может распознать, в силу чего, нам кажется, что объект «парит» в воздухе без движения [1].

В установке, созданной в нашей лаборатории робототехники, используются 4 электромагнита для генерации подстраиваемого поля, 12 неодимовых магнитов, собранных в комплект по 3 штуки, для создания постоянного магнитного поля. В качестве левитирующего объекта были взяты два не-одимовых магнита массой 25 г. Четыре постоянных магнита расположены симметрично. Четыре электромагнита расположены между постоянными магнитами. На электромагниты подается ток напряжением 12 В. Очень важным моментом является установка левитирующего магнита на центральной точке, которая является суперпозицией электромагнитных потоков. В случае неверной установки магнит слетит с магнитных потоков, причём направление падения магнита будет определяться близостью магнита к какому-либо из краёв.

Итак, мы получаем, что небольшой неодимовый магнит парит в воздухе, как и предполагалось (см. рисунок 1).

Рисунок 3 - Демонстрация установки

Теперь стоит поговорить о применении данной технологии. Технология левитации достаточно активно применяется в наше время. Ярким примером является современный железнодорожный транспорт на магнитной подушке. Он не имеет колёс, которые создают трение и звук, благодаря чему поезд движется тихо. Максимальная скорость такого поезда была зафиксирована в Японии в 2003 году и составила 581 км/ч. В настоящее время создавать такие поезда в России достаточно дорогостояще, так как к таким поездам нужны и новые железнодорожные пути, который стоят очень дорого (1 километр путей стоит 1 миллиард рублей). Всё же представители Российских Железных Дорог сообщили, что к 2030 году планируется создание высокоскоростного поезда на электромагнитной подушке [3].

Несмотря на то, что данную установку можно использовать для демонстрации такого явления как магнитная левитация, также установку может быть использована в рекламных целях. Например, на Дне российской науки 7 февраля 2020 года данная установка использовалась для демонстрации продукции, произведённой в Горно-Алтайском государственном университете.

В заключении хотелось бы сказать, что данная технология развивается в настоящее время за счёт появления новых магнитов и сверхпроводников. В будущем для данной технологии откроется ещё большое количество применений.

Библиографический список:

1. Магнитная левитация. Виды и работа. Применение и особенности // Электросам.Ру. - URL: https://electrosam.ru/glavnaja/jelektrotehnika/magnitnaia-levitatsiia/ (дата обращения: 17.02.20). - Текст: электронный.

2. Магнитная левитация, что это такое и как это работает. - URL: https://zen.yandex.ru/media/energofiksik/magnitnaia-levitaciia-chto-eto-takoe-i-kak-eto-rabotaet-5ca39879d677b400b3b89dd7 (дата обращения: 17.02.20). - Текст: электронный.

3. Магнитная левитация // Википедия, бесплатная энциклопедия. - URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Magnetic_levitation (дата обращения: 17.02.20). - Текст: электронный.

УДК 378.02

ИССЛЕДОВАНИЕ ОПЫТА СОЗДАНИЯ ПРОГРАММНЫХ КОМПОНЕНТ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДА ПРОЕКТНЫХ ИНТЕРФЕЙСОВ В РАМКАХ РАЗВИТИЯ МЕЖДИСЦИПЛИНАРНОГО СТУДЕНЧЕСКОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО

ПОЛИГОНА ФМИТИ ГАГУ RESEARCH OF THE EXPERIENCE OF CREATING SOFTWARE COMPONENTS USING THE METHOD OF DESIGN INTERFACES WITHIN THE DEVELOPMENT OF THE INTERDISCIPLINARY STUDENT MEASURING FITTING OF THE INSTITUTE OF PHYSICS AND MATHEMATICS AND ENGINEERING

AND TECHNOLOGY OF GASU

Кудрявцев Н. Г., канд. техн. наук, доцент Сафонова В. Ю., студент Долгов Д. П., студент Барсуков А. А., студент Техтиеков В. И., студент Физико-математический и инженерно-технологический институт ФГБОУ ВО «Горно-Алтайский государственный университет» Россия, Республика Алтай, г. Горно-Алтайск ngkudr@mail.ru

Аннотация. В данной статье описан опыт декомпозиции сложной задачи на несколько простых с использованием метода проектных интерфейсов рамках развития междисциплинарного студенческого измерительного полигона ФМИТИ ГАГУ.

Ключевые слова: информационные технологии, образовательный процесс, проектный подход.

Abstract. This article describes the experience of decomposing a complex problem into several simple ones using the project interface method as part of the development of the interdisciplinary student measuring range of the Institute of Physics and Mathematics and Engineering and Technology (GASU).

Key words: information technology, educational process, project-based approach.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Правительства Республики Алтай в рамках научного проекта № 20-413-040003 р_а.

Анализ многочисленных отечественных и зарубежных публикаций позволяет говорить о том, что проектный подход в образовательном процессе, находит применение не только при выполнении инженерных разработок или при создании сложных программных систем, но и используется при проведении междисциплинарных научных исследований по изучению проблем, связанных с состоянием окружающей среды, атмосферы, электрического и магнитного полей Земли.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.