ДКР


  • Digg
  • Del.icio.us
  • StumbleUpon
  • Reddit
  • RSS



  • Digg
  • Del.icio.us
  • StumbleUpon
  • Reddit
  • RSS



Джозеф Генрі



Народився 17 грудня 1797
Помер 13 травня 1878 (80 років)
Місце проживання Олбані
Галузь наукових інтересів: фізика
Відомий завдяки: електромагнетизму, індуктивності




Джо́зеф Ге́нрі  — американський фізик, член Національної Академії Наук та її президент. Народився в Олбані, де і вчився в академії, а надалі й працював.

Праці присвячені електромагнетизму. Першим сконструював потужні підково-подібні електромагніти (1828). Відкрив у 1831 році принцип електромагнітної індукції (М. Фарадей першим опублікував відкриття індукції). Побудував електричний двигун (1831), виявив (1832) явище самоіндукції і екстраструми, знайшов причини, що впливають на індуктивність кола. Винайшов електромагнітне реле. Побудував телеграф, який діяв на території Пристанського коледжу, встановив у 1842 році коливальний характер розряду конденсатора.
Був одним з організаторів Американської асоціації розвитку наук (в 1849 році — президент) і філософського товариства у Вашингтоні (з 1871 року — президент).

Генрі (Гн, H) — одиниця вимірювання індуктивності в системі СІ.
Один генрі дорівнює індуктивності електричного контура, в якому виникає електрорушійна сила в один вольт при рівномірній зміні струму в колі зі швидкістю один ампер в секунду.
Одиниця названа на честь вченого.

  • Digg
  • Del.icio.us
  • StumbleUpon
  • Reddit
  • RSS

Майкл Фарадей



Майкл Фарадéй (22 вересня 1791 — †25 серпня 1867) — англійський фізик і хімік, основоположник вчення про електромагнітне поле, член Лондонського королівського товариства. Він відіграв визначну роль у розвитку вчення про електромагнітні явища.

Фарадей довів однозначність різних видів електрики: одержаної від тертя, «тваринної», «магнітної» і т.д. Фарадей вперше запропонував уявлення про електричне та магнітне поля.

Намагаючись встановити кількістні співвідношення між різними видами електрики, Фарадей розпочав дослідження електролізу, відкрив його закони (1833–1834) і ввів термінологію, що збереглася в цій галузі досі. У 1840, ще до відкриття закона збереження енергії, Фарадей висловив думку про єдність «сил» природи (різних видів енергії) та їхнє взаємне перетворення. Він увів уявлення про силові лінії, вважав що вони фізично існуюють. Ідеї Фарадея про електричне і магнітне поля здійснили великий вплив на розвиток всієї фізики. В 1832 Фарадей висловив думку про те, що поширення електромагнітних взаємодій є хвильовий процес, що відбувається зі скінченною швидкістю.

В 1845, досліджуючи магнітні властивості різних матеріалів, Фарадей відкрив явище парамагнетизму і діамагнетизму. В 1845 він відкрив обертання площини поляризації світла в магнітному полі (ефект Фарадея), це було перше спостереження зв'язку між магнітними і оптичними явищами, які пізніше одержали підтвердження в електромагнітній теорії світла Дж. Максвелла. Фарадею першому належить думка про зв'язок електричних, магнітних та світлових явищ (див. Об'єднана теорія поля).
Фарадей вивчав також електричні розряди у газах, намагаючись вияснити природу електрики.
На честь Фарадея названа одиниця вимірювання ємності — фарад, а також стала Фарадея.

  • Digg
  • Del.icio.us
  • StumbleUpon
  • Reddit
  • RSS






Гендрік Антон Лоренц 










Ге́ндрік Анто́н Ло́ренц — нідерландський фізик. Створив класичну електронну теорію, за допомогою якої пояснив багато електричних та оптичних явищ, в тому числі ефект Зеемана. Розробив електродинаміку рухомих середовищ. Вивів перетворення, названі його іменем. Г. Лоренц близько підійшов до створення теорії відносності. Лауреат нобелівської премії з фізики.
Він виступив з основоположною статтею «Електромагнітні явища в системі, що рухається зі швидкістю, меншою за швидкість світла». Лоренц вивів формули, що зв'язують між собою просторові координати і моменти часу у двох різних інерційних системах відліку (Перетворення Лоренца). Вченому вдалося отримати формулу залежності маси електрона від швидкості.
У 1912 році Лоренц подає у відставку з Лейденського університету, проте раз на тиждень читає лекції й виконує обов'язки секретаря Нідерландського наукового товариства. Через рік переїздить до Гарлема, де працює директором фізичного кабінету Тейлерівського музею. З 1923 р. входить до складу міжнародної комісії з інтелектуальної співпраці Ліги Націй, а з 1925 р. очолює її. Гендрік Лоренц розвинув електромагнітну теорію світла і електронну теорію матерії, а також сформулював самоузгоджену теорію електрики, магнетизму і світла. З іменем цього ученого пов'язана відома з шкільного курсу фізики сила Лоренца (це поняття він розвинув в 1895 р.) — сила, що діє на заряд, рухомий в магнітному полі.
Розвинув теорію про перетворення стану рухомого тіла, одним з результатів якої було так зване скорочення Лоренца-Фітцжеральда (Георг Фітцжеральд — ірландський фізик), що описує зменшення довжини об'єкта при поступальному русі. Отримані в рамках цієї теорії перетворення Лоренца є найважливішим внеском в розвиток теорії відносності.
Пояснив феномен, відомого як ефект Зеемана, за який отримав Нобелівську премію.







Вебер Вільгельм Едуард (24.10.1804-23.06.1891) - німецький фізик, член-кореспондент Берлінської АН . Народився у Віттенберзі. Закінчив університет у Галле (1826). Був професором університетів у Галле, Геттінгені та Лейпцигу. Основні праці присвячені електромагнетизму. Спільно з К. Гауссом побудував в 1833 перший в Німеччині електромагнітний телеграф. Розробив теорію електродинамічних явищ і встановив закон взаємодії рухомих зарядів, висунув ідею надлегкої частки (1848). У 1846 вказав на зв'язок сили струму з щільністю електричних зарядів і швидкістю їх упорядкованого переміщення. Спільно з Р. Кольраушем в 1856 визначив швидкість світла, виходячи з відношення заряду конденсатора в електростатичних і магнітних одиницях. Автор теорії елементарних магнітів-магнітних диполів і гіпотези про переривчастості електричного заряду . Побудував першу електронну модель атома, давши його планетарну структуру. Роботи відносяться також до акустики, теплоту, молекулярної фізики, земному магнетизму. Спільно з братом Е. Вебером виконав експериментальне дослідження хвиль на воді та повітрі. Спостерігав інтерференцію звуку , висунув ідею запису звуку. Відкрив пружну післядію. Винайшов ряд фізичних приладів, зокрема електродинамометр.

  • Digg
  • Del.icio.us
  • StumbleUpon
  • Reddit
  • RSS









  Андре-Марі Ампер


Ампе́р Андре́-Марі́ (*20 січня 1775, Ліон — †10 червня 1836, Марсель) — французький фізик і математик, творець основ електродинаміки. Одиниця виміру сили електричного струму СІ ампер названа за його честь.

Створив першу теорію, яка виражала зв'язок електричних і магнітних явищ. Йому належить гіпотеза (в розвитку) про природу магнетизму, яка значно вплинула на розвиток учення про електромагнітні явища: магнітні властивості тіл зумовлені наявністю в них молекулярних електричних струмів.

Народився в м. Ліоні (Франція). З юнацького віку займався математикою та природознавством. Був спершу репетитором в Політехнічній школі в Парижі, потім займав спочатку кафедру фізики в Бурзі, а з 1805 року кафедру математики в паризькій Політехнічній школі, де він проявив себе і на літературному терені, вперше виступивши з твором: «Considerations sur la theorie mathematique du jeu» (Ліон, 1802 р.). Андре Марі Ампер переслідували невдачі. Його батько, наприклад, був обезголовлений під час французької революції та його дружина померла незабаром після їхнього шлюбу. На смертному одрі в 1836 році, він наказав, щоб був поміщений напис на його надгробку: (Щасливий і останній). У 1814 р. він став членом Паризької академії наук, в 1824 р. — професором експериментальної фізики в Колеж де Франс;

Помер 10 червня 1836 р. Після смерті Андре-Марі Ампер пройшло десятиліття, перш ніж його нову науку прийняли до підмурку сучасної науки електромагнетизму. Він був похований на кладовищі Монмартр в Парижі.

Математика, механіка і фізика зобов'язані Амперу важливими дослідженнями; його електродинамічна теорія здобула йому незгасну славу. Його погляд на єдину первинну суть електрики і магнетизму, в чому він по суті сходився з данським фізиком Ерстедом, чудово викладений ним в «Recueil d'observations lectrodynamiques» (Париж, 1822), в «Precis de la theorie des phenomenes electrodynamiques» (Париж, 1824 р.) і в «Theorio des phenomenes electrodynamiques». Різносторонній талант Ампера не залишився байдужим і до хімії, яка відводить йому одну з почесних сторінок і вважає його, спільно з Авогадро, автором найважливішого закону сучасної хімії. На честь цього ученого одиниця сили електричного струму названа «ампером», а вимірювальні прилади — «амперметрами».
Ні́кола Те́сла



Ні́кола Те́сла (серб. Никола Тесла, Nikola Tesla) (*10 липня 1856, Смілян, Хорватія — † 7 січня 1943, Нью-Йорк, США) — сербський та американський винахідник і фізик. Походив із сербської сім'ї, згодом став громадянином США. Тесла найбільш відомий своїми винаходами в області електрики, магнетизму та електротехніки. Зокрема Теслі належать винаходи змінного струму, поліфазової системи та електродвигуна з перемінним струмом. Він був ключовою фігурою при побудові першої гідроелектростанції на Ніагарському водоспаді. Одиниця вимірювання магнітної індукції в системі СІ названа на честь дослідника.
Одиниця вимірювання магнітної індукції в СІ назавна на його честь — тесла.
Теслі належать винаходи змінного струму, поліфазової системи та електродвигуна з перемінним струмом.
Був ключовою фігурою при побудові першої гідроелектростанції на Ніагарському водоспаді.
Тесла вперше розробив принципи дистанційного керування, основи лікування струмами високої частоти, побудував перші електричні годинники, двигун на сонячній енергії й багато іншого.
 Нікола Тесла створив генератор змінного струму, опираючись на принципи обертання магнітних полів, і тим самим надав людству можливість широкого використання електрики.
Досліди Тесли пов'язували з проблемою Тунгуського метеориту. Зокрема, припускають, що так званий Тунгуський метеорит насправді не був метеоритом, а трагедія була викликана черговим експериментом Тесли.

Ганс Крістіа́н Ерсте́д



Ганс Крістіа́н Ерсте́д (дан. Ørsted; *14 серпня 1777—†9 березня 1851) — данський вчений-фізик, дослідник електромагнетизму і хімік. У 1820 році відкрив зв'язок між електричним та магнітним полем, помітивши дію електричного струму на магнітну стрілку.
Ганс Крістіан Ерстед закінчив Копенгагенський університет (1797). З 1800 ад'юнкт, з 1806 професор Копенгагенського університету. З 1815 неодмінний секретар Данського королівського товариства. З 1829 одночасно директор організованої за його ініціативою Політехнічної школи в Копенгагені. Керував створеним ним товариством з поширення природничонаукових знань (1824). Основні праці з фізики, хімії, філософії. Найважливіша наукова заслуга Ерстеда — встановлення зв'язку між електричними і магнітними явищами в дослідах по відхиленню магнітної стрілки під дією провідника із струмом. Повідомлення про ці досліди, опубліковане в 1820, викликало велике число досліджень, які у результаті привели до створення електродинаміки і електротехніки. Ерстед вивчав також стисливість рідин, використовуючи винайдений (1822) ним п'єзометр. Він першим (1825) отримав відносно чистий алюміній.
Ерстед - почесний член Петербурзької академії наук (з 1830). На його честь названа одиниця напруженості магнітного поля - ерстед.


Йоганн Карл Фрідріх Гаус

Йоганн Карл Фрідріх Гаус або Ґаусс( 30 квітня 1777, Брауншвейг — 23 лютого 1855, Геттінген) — німецький математик, астроном, геодезист та фізик.
У 1807 р. йому було надано звання екстраординарного, а пізніше й ординарного професора Ґеттінгенського університету. В той же час його було призначено директором Ґеттінгенської обсерваторії. В галузі астрономії Ґаус працював близько 20 років.
Разом з Вебером Ґаус створив абсолютну систему електромагнітних одиниць і сконструював у 1833 перший в Німеччині електромагнітний телеграф. Йому належить створення загальної теорії магнетизму та основ теорії потенціалу.
Він дослідив і встановив ряд нових законів у теорії рідин, теорії, магнетизму тощо. Наслідком важливих розробок були такі праці: «Про один важливий закон механіки» (1820), «Загальні початки теорії рівноваги рідин» (1832), «Загальна теорія земного магнетизму» (1838). У 1832 р. Ґаус опублікував важливу статтю «Про абсолютне вимірювання магнітних величин».
 Йоганн конструював прилад для вимірювання магнітних величин (магнітометр), виконав перше обчислення положення південного магнітного полюса Землі, яке дало дуже мале відхилення від справжнього положення.

  • Digg
  • Del.icio.us
  • StumbleUpon
  • Reddit
  • RSS


Двигун Стирлінга
Двигун Стирлінга - це теплова машина, в якій рідке або газоподібне робоче тіло рухається в замкнутому об'ємі. Основою двигуна є періодичне нагрівання та охолодження робочого тіла з витягом енергії зі зміни об'єму робочого тіла. Двигун Стирлінга є тепловою машиною, що працює не тільки від спалювання палива, але й від будь-якого джерела тепла, наприклад — сонячних променів. Він також відноситься до двигунів зовнішнього згоряння.
У XIX столітті інженери хотіли створити безпечну альтернативу паровим двигунам того часу, казани яких часто вибухали через невідповідні матеріалів для їх побудови. Хорошою альтернативою паровим машинам стало створення двигунів Стирлінга, які могли перетворювати в роботу будь-яку різницю температур. Основний принцип роботи двигуна Стірлінга полягає в постійно чергуючих нагріванні та охолодженні робочого тіла в закритому циліндрі. Звичайно в ролі робочого тіла  виступає повітря, але також використовуються водень і гелій. 



Різновиди двигунів
Двигуни Стірлінга діляться на три різних типи:
·         Альфа-Стирлінг — містить два силових поршні в роздільних циліндрах. Один поршень - гарячий, а інший - холодний. Циліндр із гарячим поршнем знаходиться в теплообміні з більш високою температурою, у той час як циліндр із холодним поршнем знаходиться в більш холодному теплообміні. У даного типу двигуна відношення потужності до обсягу досить велике, але на жаль в Альфа Стирлінг має ряд технічних проблем, викликаних високою температурою "гарячого" поршня та його ізоляції.
·      Бета-Стирлінг – містить всього один циліндр, гарячий з одного кінця і холодний з іншого. Усередині циліндра рухаються поршень і «витіснювач». Газ перекачується з холодної частини циліндра в гарячу через регенератор. Регенератор може бути зовнішнім, як частина теплообмінника, або може бути поєднаний з поршнем-витіснювачем.
·       Гамма-Стирлінг – також містить поршень і «витіснювач», але при цьому два циліндра - один холодний (там рухається поршень), а другий гарячий з одного кінця і холодний з іншого (там рухається «витіснювач»). Регенератор може бути зовнішнім або внутрішнім.


Термодинаміка циклу Стирлінга. Принцип роботи.
         З термодинаміки відомо, що тиск, температура і об'єм ідеального газу взаємозалежні і діють за законом PV=nRT. Це означає, що при нагріванні газу його об'єм збільшується, а при охолодженні - зменшується. Це властивість газів і лежить в основі роботи двигуна Стирлінга.

          Цикл Стирлінга включає в себе 4 фази:

1. Зовнішнє джерело тепла нагріває газ в нижній частині теплообмінного циліндра. Створюваний тиск штовхає робочий поршень вгору.
2. Маховик штовхає витискувальний поршень вниз, тим самим переміщаючи розігрітий повітря з нижньої частини в охолоджуючу камеру.
3. Повітря охолоджується і стискається, а робочий поршень опускається вниз.


4. Витискувальний поршень піднімається вгору, тим самим переміщаючи охолоджене повітря в нижню частину. Згодом цикл повторюється.


У циклі Стирлінга при нагріванні чи охолодженні робочого тіла по ізохорі відбуваються втрати тепла, пов'язані з ізотермічними процесами в нагрівачі і охолоджувачі.


Крім робочого тіла, нагрівача і холодильника абстрактна машина Стирлінга містить ще регенератор - пристрій, що відводить тепло від робочого тіла на деяких етапах циклу, і котре надає це тепло робочому тілу на інших етапах. Ідеальний цикл Стирлінга складається з процесів:
1-2 ізотермічне розширення робочого тіла з передачею тепла від нагрівача;
• 2-3 ізохоричне охолодження (тепло передається від робочого тіла до регенераторів);
• 3-4 ізотермічне стиснення робочого тіла з виділенням тепла для холодильника;
• 4-1 Ізохоричне нагрівання робочого тіла з передачею тепла від регенератора.



ККД
Ідеальний термодинамічний цикл Стирлінга має термічний ККД, що дорівнює ККД теоретичного циклу Карно. Але фактично забезпечити високий ККД двигуна Стирлінга можливо тільки за наявності ефективного регенератора.
У розрахунку на один моль робочого тіла тепло, підведене за цикл від нагрівача визначається виразом:\,Q_{1-2}=R\,T_1\,ln(V_2/V_1)
Тепло, відведене за цикл до холодильника:.\,Q_{3-4}=R\,T_4\,ln(V_2/V_1)

Тепло, що віддається в процесі 2-3 регенераторів і повертане від нього в процесі 4-1 можна розрахувати такою формулою: \,Q_{2-3}=Q_{4-1}=C_V\,(T_1-T_4)Це тепло зберігається в системі, будучи частиною її внутрішньої енергії, яка за цикл не змінюється. Регенератор, таким чином, дозволяє економити тепло, що витрачається нагрівачем за рахунок зменшення тепла, що відводиться до холодильника, і, тим самим, підвищити термодинамічну ефективність двигуна Стирлінга.
Термічний коефіцієнт корисної дії ідеального циклу Стірлінга дорівнює:\eta=\frac {Q_{1-2}-Q_{3-4}} {Q_{1-2}}=\frac {T_1-T_4}{T_1}Таким же виразом визначається термічний ККД циклу Карно.
Цикл, що подібний до циклу Стирлінга, але без регенератора, здійснимий, хоча і менш ефективний. У Ізохоричному процесі 2-3 такого циклу тепло відводиться від робочого тіла безпосередньо до холодильника, а в процесі 4-1 - підводиться від нагрівача. ККД такого циклу буде визначатися виразом: \eta=\frac {Q_{1-2}-Q_{3-4}} {Q_{1-2}+Q_{4-1}}.  При ненульовому \,Q_{4-1} і при тих же значеннях \,Q_{1-2} и \,Q_{3-4}що і в циклі з регенератором, даний вираз має меншу величину.
Пройдений у зворотному напрямку (4-3-2-1-4), цикл Стирлінга описує холодильну машину. При цьому напряму передачі тепла \,Q_{4-3},\,Q_{3-2},\,Q_{2-1} и \,Q_{1-4} змінюються на протилежні. Наявність регенератора є необхідною умовою здійснення холодильного циклу Стирлінга, оскільки відповідно до другого початку термодинаміки в ізохоричному процесі (3-2) неможливо нагріти робоче тіло від холодильника, що має більш низьку температуру, або передати тепло в процесі (1-4) від робочого тіла нагрівача, що має більш високу температуру.
Переваги

  1. Двигун Стирлінга може працювати майже при будь-яких перепадах температур.
  2.  Конструкція двигуна дуже проста,  він не вимагає додаткових систем.  Двигун запускається самостійно.
  3. Економічність двигуна.
  4. Безшумність двигуна .
  5. Екологічність двигуна, що обумовлена ​ екологічністю джерел тепла. 
  6. Коефіцієнт корисної дії двигуна залежить лише від різниці температур нагрівача   і холодильника 
  7. Безпечність двигунів, оскільки вони не є вибухонебезпечними.

Недоліки
  1.  Громіздкість - основний недолік двигуна. Оскільки робоче тіло необхідно охолоджувати, потрібно використовувати збільшені радіатори.
  2.   Для отримання високого ККД, необхідно застосовувати високі тиски та спеціальні робочі тіла, такі як  Водень чи Гелій.
  3.  Тепло підводиться не до робочого тіла, а лише через стінки теплообмінників. Стінки мають обмежену теплопровідність, через що ККД виявляється низьким.
  4.  Для швидкої зміни потужності двигуна потрібно змінювати середній тиск робочого тіла, змінювати фазовий кута між робочим поршнем та витіснювачем.
  5.  Двигун повинен певний час розігріватися до того, як він зможе почати роботу.
  6.  Потужність двигуна не може швидко змінюватися.                                        
Застосування
  1. Застосування двигунів Стирлінга для перетворення сонячного тепла в електричну енергію 
  2.  Двигуни Стирлінга використовують як універсальні джерела енергії, що можуть працювати від будь-якого джерела теплоти
  3.  Спеціально розроблений генератор Стирлінга буде використаний в космічної експедиції NASA
  4.  Виготовлення насосів за допомогою двигунів Стирлінга
  5.  Двигуни Стирлінга використовують у виготовленні холодильних машин, що використовують для досягнення наднизьких температур
  6. Застосування двигунів Стирлінга як електрогенератори для підводних човнів
Використані джерела:
https://sites.google.com/site/yakavoska/articles/stirling
http://ua.textreferat.com/referat-313.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Stirling_cycle
http://ru.wikipedia.org/wiki/Двигатель_Стирлинга
http://uk.wikipedia.org/wiki/Двигун_Стірлінга
http://ru.wikipedia.org/wiki/Цикл_Стирлинга
http://cxemotexnika.com/електронні-пристрої/двигун-стірлінга/





  • Digg
  • Del.icio.us
  • StumbleUpon
  • Reddit
  • RSS