- Загальні відомості
- Історична довідка
- Магніторушійна сила. визначення
- Магніторушійна сила в електротехніці
- електромагніти
- електромагнітна муфта
- Електромагніти на надпровідниках
- електромагніт Біттера
- виконавчі електромеханізми
- Електромагнітній клапан
- Расцепитель автоматичного вимикача
- реле
- контактори
- Приклади дослідів по застосуванню МДС
Наши партнеры ArtmMisto
обрана стаття
Загальні відомості
Історична довідка
Магніторушійна сила. визначення
Магніторушійна сила в електротехніці
електромагніти
Конструкція і принцип роботи
електромагнітна муфта
Електромагніти на надпровідниках
електромагніт Біттера
виконавчі електромеханізми
Електромагнітний клапан
Расцепитель автоматичного вимикача
реле
контактори
Приклади дослідів по застосуванню МДС
Загальні відомості
Парадоксальним чином магнітні взаємодії, що вважаються в фізиці слабшими, ніж електричні взаємодії, допомогли людині приборкати електрику. До моменту відкриття явищ електромагнетизму доступні технології, крім тяглової сили робочої худоби, використовували механічну енергію вітру, води і теплову енергію пара, яку відносно простими способами і механізмами перетворювали в механічну ж енергію.
Зліва направо: Майкл Фарадей, Джозеф Генрі, Андре-Марі Ампер і Ханс Крістіан Ерстед. Джерело: Вікіпедія
Електромеханічні пристрої та електричні машини, засновані на відкритті М. Фарадеєм і Дж. Генрі явищ електромагнітної індукції і самоіндукції, дозволяли простими технічними прийомами вирішити задачу перетворення механічної енергії в електричну енергію і назад. При цьому перетворення одного виду енергії в інший відбувалося з високим коефіцієнтом корисної дії. Застосування явищ електромагнетизму послужило поштовхом для чергового технологічного стрибка, і людство зробило крок з століття пара, як умовно називають 19-е сторіччя, в 20-те століття електрики.
Високовольтні електродвигуни на насосній станції
Технічними засобами нових технологій стали електричні машини у вигляді генераторів постійного і змінного струму, що генерують електрику за рахунок механічної енергії обертання, і електродвигуни, виконують зворотну задачу.
Для перетворення електрики в поступальний рух служать електромеханічні пристрої різноманітного виду: електромагніти, соленоїди і реле. Саме останні стали провісниками інформаційної революції, будучи першими комутаційними пристроями з бінарним станом. Застосування реле як приймач сигналів струму (в телеграфі) і його посилення для передачі на великі відстані, дозволили відокремити інформацію від фізичного носія (паперу або пергаменту) і забезпечити її майже миттєву передачу без допомоги кур'єра або поштового голуба.
Історична довідка
Широке застосування магніторушійної сили немислимо без надійних генераторів електрики і пристроїв, що перетворюють останнім в механічний рух.
Зліва направо: Франсуа Жан Домінік Араго, Вільям Стёрджен, Едвард Деві і Семюел Морзе. Джерело: Вікіпедія
Перший соленоїд, який представляв собою дротяну котушку з постійним струмом, був винайдений французьким ученим Андре-Марі Ампером в 1820 році для посилення відкритого Х.Ерстедом магнітного дії струму, і застосований співвітчизником Ампера Франсуа Араго в дослідах по намагничиванию сталевих стрижнів. Магнітні властивості соленоїда були експериментально вивчені Ампером в 1822 році, при цьому була встановлена еквівалентність соленоїда постійним природним магнітів.
Старовинний трансформатор з експозиції Канадського музею науки і техніки в Оттаві.
Перший електромагніт був створений англійським вченим Вільямом Стёрджоном в 1824 році. Він представляв собою котушку з неізольованого мідного дроту, який намотувався в один ряд на зігнутий у вигляді підкови стрижень з м'якого заліза. Через невеликого числа витків котушки, електромагніт Стёрджона був відносно слабкий - він міг підняти вагу близько 4-х кілограм при протіканні струму від окремої батареї. При виключенні струму намагнічений залізний стрижень не міг втримати і 200 грам (за рахунок залишкової намагніченості), що прекрасно демонструвало принцип роботи електромагніта.
На початку 30-років 19-го століття американський вчений і винахідник Джозеф Генрі популяризував і послідовно покращував конструкцію електромагніту. Застосувавши ізолювання мідних проводів шовкової ниткою, Дж. Генрі вдалося отримати багатошарову обмотку і довести число витків в ній до декількох тисяч. В результаті його електромагніт міг підняти феромагнітні матеріали вагою до 936 кг.
Честь винаходу електромеханічного реле приписують як Джозефу Генрі, так і англійському вченому, лікаря і винахіднику Едварду Деві. Цікава деталь: обидва винайшли його незалежно один від одного приблизно в один і той же час (1835-1837 рр.), Працюючи над своїми версіями телеграфного апарату!
Реле Морзе в експозиції Канадського військового музею зв'язку та електроніки, Кінгстон, Онтаріо
Реле, аналогічні показаним на цій ілюстрації, використовувалися в логічних блоках космічних ракет і кораблів майже до кінця XX століття
А ідея застосування саме електромагнітного реле в якості цифрового (в сучасному розумінні) підсилювача постійного струму зафіксована в американському патенті від 1840 на ім'я Семюела Морзе. Цей винахід зробило революцію в телеграфії - тепер за допомогою реле можна було передавати сигнали телеграфу на скільки завгодно великі відстані, аж до міжконтинентальних. У системах управління космічних ракет, кораблів, станцій і супутників двоичная логіка, побудована за допомогою релейних схем, застосовувалася аж до кінця ХХ століття, незважаючи на наявність бортових обчислювальних машин, які стали використовуватися в космічній техніці з початку сімдесятих.
Магніторушійна сила. визначення
Магніторушійна сила (МДС) - фізична величина, що характеризує здатність електричних струмів створювати магнітні потоки.
Рівняння для магніторушійної сили, інакше зване законом Хопкінсон:
де F - МДС, діюча в магнітному колі, Ф - магнітний потік в ланцюзі; Rm - магнітний опір
З рівняння видно, що воно еквівалентно рівнянню для напруги U (або, по-іншому ЕРС) згідно із законом Ома:
Магніторушійна сила для магнітних ланцюгів є аналогом електрорушійної сили для електричних ланцюгів, вона - причина виникнення магнітного потоку Ф.
У Міжнародній системі одиниць СІ магнитодвижущая сила вимірюється в амперах (А), в системі СГС - в Гілберт (Гб)
В електротехніці застосовується інша одиниця виміру магніторушійної сили - ампер-виток, чисельно дорівнює одиниці в СІ (амперу).
При цьому магнитодвижущая сила F для соленоїда, індуктора або електромагніту обчислюється за формулою:
де F - МДС, діюча в магнітному колі, ω - число витків в котушці пристрої; I - електричний струм в провіднику.
З іншими величинами вимірювання магніторушійної сили, застосовуваними в різних додатках, і їх перекладами з однієї величини в іншу, можна ознайомитися в конвертері фізичних величин.
Магніторушійна сила в електротехніці
Студійний магнітофон, кінець 80-х рр. минулого століття
У сучасному світі існує безліч прикладів використання магніторушійної сили, в першу чергу в силовий електротехніці. Електромагніти вельми широко використовуються в електричних і електромеханічних пристроях, включаючи: електродвигуни та генератори, трансформатори, різноманітні реле, електричні дзвінки та зумери, гучномовці та навушники, магнітні замки, індукційні нагрівачі і магнітні грузозахвати. Цей перелік можна доповнити пристроями магнітного запису і зберігання даних, включаючи магнітофони, відеомагнітофони та жорсткі диски.
Блок головок і головка читання-запису жорсткого диска
Електромагніти застосовуються в науковому та медичному обладнанні, будучи невід'ємною частиною мас-спектрометрів, прискорювачів частинок, пристроїв магніторезонансної томографії та пристроїв вилучення чужорідних магнітних предметів з тіла людини. Електромагніти використовують для сепарації магнітних матеріалів і предметів від немагнітних, а також в засобах електричного захисту і аварійного відключення.
електромагніти
Конструкція і принцип роботи
Електромагнітом називають пристрій, який здатний створювати магнітне поле при протіканні електричного струму. Типовий електромагніт складається, принаймні, з однієї обмотки, виконаної з провідних матеріалів, і феромагнітного магнітопроводу - сердечника, який набуває властивостей магніту при протіканні струму через обмотку.
Обмотки електромагнітів зазвичай виготовляються з ізольованого алюмінієвого або мідного дроту. Хоча існують електромагніти з обмотками з надпровідних матеріалів. Лінії по переробці електромагнітів виконуються з магнитомягких матеріалів - електротехнічної або конструкційної сталі і чавуну, а також з залізонікелевих або железокобальтових сплавів.
За сучасних фізичних уявлень, такі матеріали складаються з крихітних намагнічених областей, званими магнітними доменами. Домени в відсутність зовнішнього магнітного поля орієнтовані хаотично і їх сумарна магнітне поле дорівнює нулю. При подачі струму в обмотку виникає магнітне поле, що змушує домени перебудовуватися в напрямку цього поля, тим самим посилюючи його. Коли зовнішнє поле для даного матеріалу досягає деякої максимальної величини, всі домени орієнтовані в напрямку поля. Подальше збільшення струму, що протікає не призводить до збільшення поля за рахунок доменів, це явище називається магнітним насиченням.
Лінії по переробці електромагнітів, в залежності від призначення, можуть мати різну форму, в найпростішому випадку є набором П-подібних пластин.
працюючий соленоїд
Основна перевага електромагнітів перед постійними магнітами полягає в можливості швидкого регулювання сили тяжіння (магніторушійної сили) зміною протікає через обмотку струму. З іншого боку, саме ця обставина є недоліком електромагнітів в порівнянні з постійними магнітами, оскільки для підтримки магнітного поля потрібно безперервний витрата електроенергії.
Через це електромагнітам притаманні омические втрати на нагрів проводів обмотки; крім цього, для електромагнітів змінного струму характерні втрати на вихрові струми Фуко і на переорієнтацію магнітних доменів матеріалу сердечника. Останні втрати називаються втратами гістерезису; для їх зниження сердечники електромагнітів виготовляються зі спеціальних матеріалів з низькою коерцитивної силою (малої залишкової намагніченістю або, що те ж саме, з малою площею петлі гистерезиса). З цією ж метою магнітопроводи електромагнітів змінного струму виконуються у вигляді набору тонких листів з ізоляційним шаром на поверхні.
Через дії вищевикладених факторів, напруженість магнітних полів звичайних електромагнітів з сердечниками з феромагнітних матеріалів обмежена значенням в 1,6 Тл. Для отримання більш високих значень напруженості магнітного поля застосовують електромагніти з обмотками з надпровідних матеріалів без феромагнітних сердечників.
електромагнітна муфта
Широке застосування в сучасній техніці знайшли електромагнітні муфти, що застосовуються як для контактної, так і для безконтактної передачі крутного моменту. При подачі електричного струму на обмотку електромагнітної муфти, остання за рахунок створюваного магнітного поля притягує арматуру веденого вала з навантаженням і через сил тертя вал набирає обертів до швидкості обертання ротора. При відключенні струму, пружина відводить арматуру валу від ротора, і вал починає обертатися вільно. Такий тип зчеплення застосовується в багатьох машинах і механізмах в різних областях техніки, крім того, він широко застосовується для автоматизації виробництва. Магнітна муфта є практично в кожному сучасному автомобілі, де вона використовується для з'єднання вала компресора кондиціонера з колінчастим валом двигуна автомобіля.
Електромагнітна муфта компресора автомобільного кондиціонера
Унікальними можливостями з передачі крутного моменту в широкому діапазоні зусиль мають електромагнітні муфти зчеплення на феромагнітних порошках. Вони можуть передавати крутний момент майже лінійно, що дозволяє дуже точно регулювати крутний момент. Вони знаходять застосування в системах контролю натягу проводів, фольги і стрічок при їх виробництві.
Крім того, електромагнітні муфти знайшли широке застосування у випадках, коли потрібна передача крутного моменту через фізичний немагнітний бар'єр, що розділяє середовища з різним станом речовини або різними агресивними властивостями. Наприклад: для безконтактного перемішування активних розчинів в скляних ємкостях хімічних лабораторій або для циркуляції води в акваріумах.
Електромагніти на надпровідниках
Хоча ідея побудови таких електромагнітів була запропонована ще 1911 році голландським фізиком Хейке Камерлинг-Онессом після відкриття останнім явища надпровідності, перший практичний електромагніт з надпровідної ниобиевой дроту, охолоджувальної рідким гелієм до температури 4,2 ° К, був побудований тільки в 1955 році. Магнітне поле цього електромагніту становило 0,7 Тл.
Зліва направо: Гейке Камерлінг-Оннес, Александр Мюллер і Ґеорґ Беднорц. Джерело: Вікіпедія
Відкриття матеріалів з високотемпературної надпровідністю швейцарським фізиком Карлом Мюллером і його німецьким колегою Георгом Бернодцем в 1986 році на основі купратов, і подальші дослідження в цій області, дозволило створити електромагніти на високотемпературних надпровідниках з температурою киплячого рідкого азоту (-77 ° К або -196 ° С ). Ця обставина значно здешевило електромагнітні установки такого типу для отримання магнітних полів високої напруженості.
У 2007 році електромагніт з обмотками з надпровідного матеріалу YBCO (ітрій-барій-мідь-кисень) створив рекордну магнітне поле в 26,8 Тл.
На жаль, надпровідність сучасних надпровідних матеріалів обмежена - під дією дуже сильного поля або високої щільності струму вони перестають бути сверхпроводниками. Проте, електромагніти на надпровідниках знайшли застосування не тільки в дослідницькій техніці, але і в практичній медицині - їх використовують в установках для проведення магніторезонансної томографії.
електромагніт Біттера
Френсіс Біттер
Електромагніт (або соленоїд) Біттера є електромагніт для створення надсильних стаціонарних магнітних полів. Цей тип електромагніту був винайдений американським фізиком Френсісом БІТТЕРИ в 1933 році і побудований в 1936 році. Пропрацював до 1962 року і аж до 1958 року залишався найпотужнішим електромагнітом в світі, який створював магнітне поле з магнітною індукцією в 10 Тесла. На короткий час міг створювати поле в 15,2 Тл. Проблеми створення потужних електромагнітів пов'язані, в основному, з вирішенням завдань підвищення теплової стійкості обмоток до нагрівання електричним струмом, а також підвищення механічної міцності конструкції. Конструктивно являє собою соленоїд з набору мідних дисків, розрізаних по радіусу і ізольованих один від одного дисками з слюди тієї ж геометрії. Диски з міді і слюди, чергуючись між собою, утворюють подвійну спіраль. З метою охолодження, після формування спіралей, в них висвердлювали кілька сотень отворів, крізь які прокачувалася охолоджуюча вода. Така пакетна конструкція дозволяла витримувати величезні механічні навантаження, що виникають із-за дії сили Лоренца. Електрична потужність установки досягала 2 МВт.
У сучасних магнітів такого типу змінені геометрія розрізу дисків і форма отворів (щілинні отвори замість круглих), а також змінені форма і розмір пластин. Крім того, сучасні конструкції виконуються у вигляді опозитно розташованих окремих секцій, кожна з яких представляє собою кілька цилиндрически вкладених один в одного соленоїдів Біттера.
Ученим з університету Радбоуд в м Неймеген, Нідерланди, вдалося 31 березня 2014 роки досягти рекордного значення стаціонарного магнітного поля для даного типу електромагнітів в 37,5 Тл при кімнатній температурі.
виконавчі електромеханізми
Електромагнітний клапан
Електромагнітні приводи, безпосередньо перетворюють енергію електричного струму в поступальний рух робочого органу, називаються виконавчим механізмом. Конструктивно являють собою прямоходовой електромагніт з втягує підпружиненим якорем. Застосовуються в системах позиційного регулювання і управління, оскільки регулюючий орган такого приводу має два кінцевих положення, що відповідають двом можливим положенням сердечника електромагніту.
Електромагнітній клапан
Електромагнітній клапан - це електромеханічний Пристрій, призначення для регулювання потоків рідін и газів. Конструктивно складається з корпусу, соленоїда з рухомим сердечником, на якому встановлено диск або поршень, який регулює потік.
Автоматичний вимикач з електромагнітним расцепителем
Клапан з одним виходом і одним входом, виробляє відкривання і закривання потоку. Аналогічний клапан з одним входом і двома виходами виконує перемикання вхідного потоку на відповідний вихід. Відчинення (зачинення) або перемикання клапана відбувається шляхом подачі напруги на котушку соленоїда, при цьому магнітний сердечник втягується в соленоїд, що і призводить до відкриття, закриття або переключення клапана. Для герметичності клапана його сердечник поміщається всередині закритої трубки, розміщеної в соленоїді.
Електромагнітні клапани застосовуються як в виробничих технологічних процесах, так і в побуті. З їх допомогою можна дистанційно керувати подачею необхідного обсягу рідини, пари або газу в потрібний момент часу, що знаходить, наприклад, застосування в системах поливу, опалювальних системах і інших областях техніки.
Прикладами застосування електромагнітних клапанів можуть служити звичні для нас речі: автоматична пральна машина (набір і злив води), клапани карбюратора, управління подачі повітря на холостому ходу, перемикання трансмісії і інші електромагнітні клапани автомобіля.
Расцепитель автоматичного вимикача
Автоматичний вимикач призначений для подачі струму в електричний ланцюг в нормальному режимі роботи, і для розриву ланцюга, відключаючи струм при аномальному його значенні, наприклад, при короткому замиканні.
Розрив ланцюга здійснюється двома типами расцепителей: тепловим і струмовим миттєвої дії. Останній являє собою соленоїд, рухливий сердечник якого може приводити в дію механізм розчеплення при перевищенні значення струму, званого струмом відсічення. Струм відсічення зазвичай вибирається в межах 2-10 разів більше номінального.
реле
реле
Електромагнітне реле - пристрій, призначений для замикання або розмикання механічних електричних контактів при подачі в обмотку реле електричного струму. Конструктивно електромагнітне реле складається з електромагніту, рухомого якоря і механічно пов'язаного з якорем перемикача. Електромагніт реле являє собою котушку з електричним дротом, намотаним на сердечник (якір). Для посилення магнітного потоку електромагніт реле забезпечується додатковим магнитопроводом - ярмом.
реле
У невеликих реле якір утримується в початковому положенні завдяки пружним властивостям механічних контактів, в інших випадках в конструкцію реле додається механічна пружина, яка повертає якір в початкове положення. При протіканні електричного струму по обмотці реле електромагніт притягує якір, переборюючи зусилля пружини, а якір, штовхаючи контакти, замикає або розмикає їх. Чутливість реле до керуючого струму залежить від числа витків в обмотці: чим вище число витків, то чутливіші реле.
У деяких виконаннях реле може бути ціла група контактів, як нормально замкнутих, так і нормально розімкнутих при відсутності керуючого струму. Різні варіанти електромагнітних реле знайшли широке застосування в телефонії і в пристроях автоматики і застосовувалися до тих пір, поки не були витіснені напівпровідниковими пристроями, які виконують ті ж функции.
Окремим класом реле є крокові шукачі - електромеханічні комутаційні пристрої, які застосовувалися в системах телефонії, автоматизації та управління технологічними процесами. Крокові шукачі управляються серіями струмових імпульсів і до появи напівпровідникових реле знаходили широке застосування в різних областях техніки. Особливо широкого поширення набули декадно-крокові шукачі, що застосовуються в ранніх конструкціях автоматичних телефонних станцій.
Крокові шукачі телефонної станції
Також окремим класом слабкострумових реле є герконові реле - пристрої, що складаються з геркона і електромагнітної котушки. Геркон є пару (або більше) феромагнітних пружних контактів, запаяних в герметичну скляну колбу з відкачано повітря або заповнену інертним газом. Контакти геркона замикаються при піднесенні магніту або включенні електромагніта. До недавнього часу знаходили широке застосування в якості датчиків положення в пристроях автоматики, охоронної сигналізації, комп'ютерної техніки (клавіатури, датчики бесщеточний двигунів постійного струму приводів накопичувачів) і так далі. Останнім часом герконові датчики витісняються датчиками Холла.
Геркон
контактори
Контактори широко використовуються в електрообладнанні тепловозів і пасажирських вагонів
Різновидом електромагнітного реле є контактор - двопозиційне електромагнітний пристрій, призначений для дистанційного включення і відключення силових електричних ланцюгів.
Конструктивно складається з електромагніту, системи контактів (як рухомих, так і не рухомих) та дугогасительной системи. Крім того, в конструкцію контактора входять і допоміжні контакти для перемикання ланцюгів сигналізації і управління.
Контактори застосовуються для комутації електричних ланцюгів промислового струму при напрузі від декількох десятків до декількох тисяч вольт і токах до декількох тисяч ампер. Основна область їх застосування - управління потужними електродвигунами на виробництві та тяговими двигунами на транспорті (електровози, трамваї, тролейбуси, ліфти і т.д.).
Приклади дослідів по застосуванню МДС
Для проведення дослідів потрібно регульоване джерело живлення постійного струму, мультиметр (якщо джерело живлення не вимірює струм) деяку кількість мідного ізольованого проводу, сталевий стрижень, товстий цвях або болт і набір дрібних металевих предметів - шайби відмінно підійдуть.
Намотаємо дві котушки з однаковим числом витків (близько 100 витків) на каркас з будь-якого ізоляційного матеріалу. У цій іпостасі прекрасно підійде каркас від старої кулькової ручки - аби в її отвір вільно входив цвях або стержень.
Досвід 1. Підключимо одну з обмоток через мультиметр, виставлений на вимір струму, до джерела живлення і регулятором напруги встановимо значення струму через обмотку рівним 1 амперу. Візуально визначимо кількість шайб, яке може підняти наш доморощений електромагніт.
Висновок: протікання постійного струму через котушку перетворює її в постійний магніт.
Досвід 2. Не змінюючи установки регулятора джерела живлення, введемо в обмотки цвях або стержень. При колишньому значенні струму в 1 ампер сила тяжіння магніту знову зросла.
Висновок: сила електромагніта збільшується при використанні феромагнітного сердечника.
Досвід 3. Збільшимо струм через обмотку приблизно до 2 А. Ми бачимо, що кількість утримуваних шайб збільшилася приблизно вдвічі.
Висновок: Збільшення струму, що протікає через обмотку, призводить до збільшення сили електромагніта.
Дослід 4. Підключимо дві обмотки, включені послідовно, через мультиметр, виставлений на вимір струму, до джерела живлення і регулятором напруги знову встановимо значення струму через обмотки рівним 2 ампер. Візуально визначимо кількість шайб, яке тепер може підняти наш здвоєний магніт. Його сила явно збільшилася вдвічі.
Висновок: подвоєння числа витків збільшує силу електромагніту вдвічі.
Загальний висновок: електромагніт може використовуватися для перетворення електричної енергії в поступальний механічний рух.
Досвід 5. Для любителів експериментальної фізики пропонується увазі цікава конструкція, яка використовує магніторушійних силу для приведення в дію моделі поїзда:
Для виготовлення простого поїзда з батарейки і двох магнітів нам будуть потрібні приблизно 50 метрів мідного неізольованого проводу для намотування спіралі, пара сильних неодімових магнітів, батарейка (можна використовувати AA) та пластмасових або латунна шайба. Шайбу ми поставимо на плюсової висновок батарейки, щоб вирівняти поверхню і щоб магніт не зісковзували. Діаметр спіралі повинен бути таким, щоб батарейка з магнітами вільно ковзали усередині спіралі. Трохи графітового порошку буде діяти як мастило. Один магніт встановимо на мінусовій висновок батарейки, другий - на плюсовою. Не забудьте вставити ізолюючу або латунну шайбу на плюсової висновок батарейки. Тепер залишилося вставити поїзд в спіраль і він почне рух, тому що вся система являє собою електромагніт.
Наша конструкція працює так. Поїзд є варіантом униполярного двигуна. Неодимові магніти грають роль контактів батарейки, підключаючи її до оголеним витків котушки з мідного дроту без ізоляції, намотаного на стрижень. Протікає в котушці струм створює в ній магнітне поле, яке виробляє магніторушійних силу, яка штовхає один магніт і притягує інший.
Зауваження: при повторенні конструкції необхідно звертати увагу на напрямок намотування (ліва або права) котушки і «полярність» установки магнітів - «південний» S- полюс переднього магніту приєднується до «+» батарейки, а до «-» підключається «північний» N- полюс другого магніту. Якщо ваша намотування не буде відповідати рекомендованої, просто переверніть магніти. Якщо це здається складним, можна зробити так. Взяти магніти так, щоб вони взаємно відштовхувалися, і прикріпити їх до батарейці. Потім вставити батарейку в спіраль. Якщо вона стала рухатися, значить все зроблено правильно. Якщо немає - спробуйте вставити її іншою стороною.
Досвід 6. На закінчення спробуємо змусити звучати старий жорсткий диск. Чому його можна змусити звучати? Тому що гучномовці електродинамічного типу і жорсткі диски мають багато спільного. Давайте подивимося уважно. І там, і там є котушки. І магніти. І там, і там котушки називаються звуковими. Якщо через котушку тече струм, він створює навколо неї магнітне поле. В результаті котушка притягується до магніту або втягується в зазор між магнітами. Все, що механічно пов'язане з котушкою, також рухається. Це може бути блок головок жорсткого диска, який представляє собою пакет кронштейнів або важелів з котушкою двигуна і головками читання / запису. З таким же успіхом це може бути дифузор гучномовця. Якщо змінити напрямок електричного струму в котушці, то напрямок магнітного поля навколо неї теж зміниться, і котушка буде рухатися в протилежному напрямку.
У гучномовці динамічного типу посилений звуковий сигнал, що подається на котушку, призводить до виникнення в ній електричного струму, в результаті чого котушка переміщує дифузор, який створює звукові хвилі. Як видно, в жорсткому диску відбувається те ж саме. Сигнал звукової частоти приводить в рух котушку соленоїдного двигуна, який повертає блок головок. Один з кронштейнів механічно пов'язаний з плівкою, що створює звукові хвилі на більш низьких частотах. На високих частотах звукові хвилі генерують самі кронштейни з головками.
Візьмемо старий несправний жорсткий диск і відкриємо кришку. Добре видно, як він улаштований: кілька пластин і шпиндель, на якому вони обертаються, а також блок головок з кронштейнами, головками читання / запису і котушкою соленоїдного двигуна між двома сильними магнітами. Головки пов'язані з платою управління за допомогою гнучкого кабелю. У цьому кабелі є два провідника, які з'єднують котушку приводу головок зі схемою управління їх рухом.
Знімемо з'єднувач блоку головок і знайдемо контакти провідників від котушки приводу. Ці провідники можна простежити візуально або скористатися мультиметром, заміривши опір між контактами роз'єму. Опір цієї котушки може становити від 5 до 40 Ом. Тепер приєднаємо або припаяти до знайденим контактам роз'єму пару проводів. Перевіривши ще раз опір, щоб переконатися, що ми визначили провідники вірно, підключимо вихід підсилювача до потрібних контактів. Подавши напруга звукової частоти з підсилювача, слухаємо, що ж вийшло.
З прикрістю почуємо, що низькі частоти практично не відтворюються. Спробуємо поліпшити конструкцію. Для цього додамо найпростіший дифузор, який з'єднаємо з кронштейном блоку головок і переконаємося, що звук став набагато краще!
Соленоїдний лінійний двигун з блоком головок 200-мегабайтного накопичувача на жорстких магнітних дисках (80-ті роки XX ст.)
До речі, а ви знаєте, чому диски називають жорсткими? Тому що колись були ще й гнучкі диски, (дискети), в яких інформація зберігалася на дисках з гнучкої пластмаси, покритих феромагнітним шаром. Історично першими з'явилися саме жорсткі диски, на яких інформація зберігалася на жорстких, в основному алюмінієвих, покритих феромагнітним шаром пластинах.
А чому цю котушку приводу головок іноді називають звуковий по-російськи і завжди по-англійськи? Ця назва пов'язана з тим, що в перших величезних, розміром з велику пральну машину, накопичувачах на знімних жорстких дисках котушки лінійних двигунів були циліндричними і були дуже схожі на котушки гучномовців.
Автор статті: Сергій Акішкін
Unit Converter articles were edited and illustrated by Анатолій Золотков
Ви маєте труднощі в перекладі одиниці виміру з однієї мови на іншу? Колеги готові вам допомогти. Опублікуйте питання в TCTerms і протягом декількох хвилин ви отримаєте відповідь.
Розрахунки для перекладу одиниць в конвертері «Конвертор магніторушійної сили» виконуються за допомогою функцій unitconversion.org .
Чому його можна змусити звучати?А чому цю котушку приводу головок іноді називають звуковий по-російськи і завжди по-англійськи?
