ລໍ້ແມ່ເຫຼັກຂອງ Maxwell
ເນື້ອໃນ
ນັກຟິສິກອັງກິດ James Clerk Maxwell, ຜູ້ທີ່ມີຊີວິດຢູ່ແຕ່ 1831 ຫາ 79, ເປັນທີ່ຮູ້ຈັກດີທີ່ສຸດສໍາລັບການສ້າງລະບົບສົມຜົນທີ່ຕິດພັນກັບ electrodynamics ແລະນໍາໃຊ້ມັນເພື່ອຄາດຄະເນການມີຢູ່ຂອງຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ນີ້ບໍ່ແມ່ນຜົນສໍາເລັດທີ່ສໍາຄັນທັງຫມົດຂອງລາວ. Maxwell ຍັງໄດ້ສຶກສາ thermodynamics, ລວມທັງ. ໄດ້ໃຫ້ແນວຄວາມຄິດຂອງ "ຜີປີສາດ" ທີ່ມີຊື່ສຽງທີ່ຊີ້ທິດທາງການເຄື່ອນໄຫວຂອງໂມເລກຸນອາຍແກັສ, ແລະໄດ້ສູດສູດທີ່ອະທິບາຍເຖິງການແຜ່ກະຈາຍຂອງຄວາມໄວຂອງພວກມັນ. ລາວຍັງໄດ້ສຶກສາອົງປະກອບຂອງສີແລະປະດິດອຸປະກອນທີ່ງ່າຍດາຍແລະຫນ້າສົນໃຈເພື່ອສະແດງໃຫ້ເຫັນຫນຶ່ງໃນກົດຫມາຍພື້ນຖານທີ່ສຸດຂອງທໍາມະຊາດ - ຫຼັກການຂອງການອະນຸລັກພະລັງງານ. ລອງມາຮູ້ຈັກກັບອຸປະກອນນີ້ກັນດີກວ່າ.
ອຸປະກອນທີ່ໄດ້ກ່າວມານີ້ເອີ້ນວ່າລໍ້ Maxwell ຫຼື pendulum. ພວກເຮົາຈະຈັດການກັບສອງສະບັບຂອງມັນ. ຫນ້າທໍາອິດຈະມີຫນຶ່ງ invented ໂດຍ Maxwell - ໃຫ້ໂທຫາມັນຄລາສສິກ, ເຊິ່ງບໍ່ມີແມ່ເຫຼັກ. ຕໍ່ມາພວກເຮົາຈະປຶກສາຫາລືສະບັບປັບປຸງທີ່ຍິ່ງໃຫຍ່ຍິ່ງໄປກວ່ານັ້ນ. ບໍ່ພຽງແຕ່ພວກເຮົາຈະສາມາດນໍາໃຊ້ທັງສອງທາງເລືອກການສາທິດ, i.e. ການທົດລອງທີ່ມີຄຸນນະພາບ, ແຕ່ຍັງເພື່ອກໍານົດປະສິດທິພາບຂອງເຂົາເຈົ້າ. ຂະຫນາດນີ້ແມ່ນຕົວກໍານົດການທີ່ສໍາຄັນສໍາລັບເຄື່ອງຈັກແລະເຄື່ອງຈັກເຮັດວຽກທຸກຄັ້ງ.
ໃຫ້ເລີ່ມຕົ້ນດ້ວຍລໍ້ Maxwell ລຸ້ນຄລາສສິກ.
ລີງ. ຫນຶ່ງ. ລໍ້ Maxwell ຮຸ່ນຄລາສສິກ: 1 - ແຖບແນວນອນ, 2 - ເສັ້ນແຂງ, 3 - ເພົາ, 4 - ລໍ້ທີ່ມີແຮງ inertia ສູງ.
ຮຸ່ນຄລາສສິກຂອງລໍ້ Maxwell ແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບ. ໝາກເດື່ອ. 1. ເພື່ອເຮັດໃຫ້ມັນ, ພວກເຮົາຕິດ rod ທີ່ເຂັ້ມແຂງຕາມແນວນອນ - ມັນສາມາດເປັນໄມ້ຖູແຂ້ວ tied ກັບຫລັງຂອງເກົ້າອີ້. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ທ່ານຈໍາເປັນຕ້ອງໄດ້ກະກຽມລໍ້ທີ່ເຫມາະສົມແລະວາງມັນ motionless ສຸດ axle ບາງ. ໂດຍວິທີທາງການ, ເສັ້ນຜ່າສູນກາງຂອງວົງມົນຄວນຈະປະມານ 10-15 ຊຕມ, ແລະນ້ໍາຫນັກຄວນຈະປະມານ 0,5 ກິໂລ. ມັນເປັນສິ່ງສໍາຄັນທີ່ເກືອບມະຫາຊົນທັງຫມົດຂອງລໍ້ຕົກຢູ່ໃນເສັ້ນຮອບ. ໃນຄໍາສັບຕ່າງໆອື່ນໆ, ລໍ້ຄວນຈະມີສູນກາງແສງສະຫວ່າງແລະຂອບຫນັກ. ສໍາລັບຈຸດປະສົງນີ້, ທ່ານສາມາດນໍາໃຊ້ລໍ້ເວົ້າຂະຫນາດນ້ອຍຈາກໂຄງຮ່າງການຫຼືຝາກົ່ວຂະຫນາດໃຫຍ່ຈາກກະປ໋ອງແລະໂຫຼດໃຫ້ເຂົາເຈົ້າປະມານ circumference ກັບຈໍານວນຂອງການຫັນຂອງສາຍທີ່ເຫມາະສົມ. ລໍ້ໄດ້ຖືກວາງໄວ້ motionless ສຸດ axle ບາງຢູ່ໃນເຄິ່ງຫນຶ່ງຂອງຄວາມຍາວຂອງຕົນ. ແກນແມ່ນຊິ້ນສ່ວນຂອງທໍ່ອາລູມິນຽມຫຼື rod ທີ່ມີເສັ້ນຜ່າກາງ 8-10 ມມ. ວິທີທີ່ງ່າຍທີ່ສຸດແມ່ນການເຈາະຮູໃນລໍ້ທີ່ມີເສັ້ນຜ່າກາງ 0,1-0,2 ມມຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າເສັ້ນຜ່າກາງຂອງເພົາ, ຫຼືໃຊ້ຂຸມທີ່ມີຢູ່ແລ້ວແລະວາງລໍ້ໃສ່ໃນແກນ. ສໍາລັບການເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ດີກວ່າກັບລໍ້, ກ່ອນທີ່ຈະກົດ, ແກນສາມາດຖືກເຄືອບດ້ວຍກາວຢູ່ໃນຈຸດຕິດຕໍ່ຂອງອົງປະກອບເຫຼົ່ານີ້.
ໃນທັງສອງດ້ານຂອງວົງ, ພວກເຮົາມັດຕ່ອນບາງໆແລະແຂງແຮງຍາວ 50-80 ຊຕມກັບແກນ, ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ການແກ້ໄຂທີ່ເຊື່ອຖືໄດ້ຫຼາຍແມ່ນບັນລຸໄດ້ໂດຍການເຈາະແກນທັງສອງສົ້ນດ້ວຍເຈາະບາງໆ (1-2 ມມ) ຕາມເສັ້ນຜ່າສູນກາງຂອງມັນ. , ໃສ່ thread ໂດຍຜ່ານຮູເຫຼົ່ານີ້ແລະ tying ມັນ. ພວກເຮົາມັດປາຍທີ່ຍັງເຫຼືອຂອງ thread ກັບ rod ແລະດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງ hang ວົງ. ມັນເປັນສິ່ງສໍາຄັນທີ່ແກນຂອງວົງກົມແມ່ນຕາມແນວນອນຢ່າງເຂັ້ມງວດ, ແລະກະທູ້ແມ່ນຕັ້ງແລະຫ່າງກັນຈາກຍົນຂອງມັນ. ເພື່ອໃຫ້ຂໍ້ມູນຄົບຖ້ວນສົມບູນ, ມັນຄວນຈະເພີ່ມວ່າທ່ານສາມາດຊື້ລໍ້ Maxwell ທີ່ກຽມພ້ອມຈາກບໍລິສັດທີ່ຂາຍອຸປະກອນການສຶກສາຫຼືເຄື່ອງຫຼິ້ນດ້ານການສຶກສາ. ໃນອະດີດ, ມັນຖືກນໍາໃຊ້ໃນເກືອບທຸກຫ້ອງທົດລອງຟີຊິກຂອງໂຮງຮຽນ.
ການທົດລອງຄັ້ງທໍາອິດ
ໃຫ້ເລີ່ມຕົ້ນດ້ວຍສະຖານະການໃນເວລາທີ່ລໍ້ hangs ສຸດແກນອອກຕາມລວງນອນໃນຕໍາແຫນ່ງຕ່ໍາສຸດ, i.e. ກະທູ້ທັງສອງແມ່ນ unwound ຫມົດ. ພວກເຮົາຈັບແກນລໍ້ດ້ວຍນິ້ວມືຂອງພວກເຮົາທັງສອງສົ້ນແລະຊ້າໆ rotate ມັນ. ດັ່ງນັ້ນພວກເຮົາ wind threads ປະມານແກນ. ທ່ານຄວນເອົາໃຈໃສ່ເພື່ອຮັບປະກັນວ່າການຫັນຕໍ່ໄປຂອງກະທູ້ໄດ້ຖືກຈັດລຽງຢ່າງເທົ່າທຽມກັນ - ຫນຶ່ງຕໍ່ໄປອີກ. ແກນລໍ້ຕ້ອງເປັນແນວນອນສະເໝີ. ເມື່ອລໍ້ເຂົ້າໄປໃກ້ກັບເພົາ, ຢຸດລົມ ແລະປ່ອຍໃຫ້ເພົາເຄື່ອນໄປໄດ້ຢ່າງເສລີ. ພາຍໃຕ້ອິດທິພົນຂອງນ້ໍາຫນັກ, ລໍ້ເລີ່ມເລື່ອນລົງແລະກະທູ້ unwind ຈາກແກນ. ລໍ້ rotates ຊ້າຫຼາຍໃນຕອນທໍາອິດ, ຫຼັງຈາກນັ້ນໄວແລະໄວຂຶ້ນ. ໃນເວລາທີ່ກະທູ້ໄດ້ຖືກ unrolled ຫມົດ, ລໍ້ໄດ້ໄປຮອດຈຸດຕ່ໍາສຸດຂອງຕົນ, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນບາງສິ່ງບາງຢ່າງທີ່ຫນ້າປະຫລາດໃຈເກີດຂຶ້ນ. ການຫມຸນຂອງລໍ້ສືບຕໍ່ໄປໃນທິດທາງດຽວກັນ, ແລະລໍ້ເລີ່ມຕົ້ນທີ່ຈະຍ້າຍຂຶ້ນ, ແລະກະທູ້ຖືກບາດແຜຢູ່ຮອບແກນຂອງມັນ. ຄວາມໄວຂອງລໍ້ຄ່ອຍໆຫຼຸດລົງແລະໃນທີ່ສຸດກໍ່ກາຍເປັນສູນ. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ລໍ້ຈະປາກົດຢູ່ໃນຄວາມສູງດຽວກັນກັບກ່ອນທີ່ມັນຖືກປ່ອຍອອກມາ. ການເຄື່ອນໄຫວຂຶ້ນ ແລະ ລົງຕໍ່ໄປນີ້ແມ່ນເຮັດຊ້ຳຫຼາຍເທື່ອ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຫຼັງຈາກການເຄື່ອນໄຫວດັ່ງກ່າວຫຼາຍຫຼືຫຼາຍສິບ, ພວກເຮົາສັງເກດເຫັນວ່າຄວາມສູງທີ່ລໍ້ເພີ່ມຂຶ້ນກາຍເປັນນ້ອຍລົງ. ໃນທີ່ສຸດລໍ້ຈະຢຸດຢູ່ຕໍາແໜ່ງຕໍ່າສຸດຂອງມັນ. ກ່ອນຫນ້ານີ້, ຄົນເຮົາສາມາດສັງເກດເຫັນການສັ່ນສະເທືອນຂອງແກນລໍ້ໃນທິດທາງທີ່ຕັ້ງຂວາງກັບກະທູ້, ຄືກັບ pendulum ທາງດ້ານຮ່າງກາຍ. ເພາະສະນັ້ນ, ລໍ້ຂອງ Maxwell ບາງຄັ້ງເອີ້ນວ່າ pendulum.
ລີງ. ຫນຶ່ງ. ຕົວກໍານົດການຕົ້ນຕໍຂອງລໍ້ Maxwell: - ນ້ໍາຫນັກ, - ລັດສະຫມີຂອງລໍ້, - ລັດສະຫມີຂອງເພົາ, - ນ້ໍາຫນັກຂອງລໍ້ທີ່ມີແກນ, - ຄວາມໄວເສັ້ນ, 0 - ຄວາມສູງເບື້ອງຕົ້ນ.
ຕອນນີ້ໃຫ້ພວກເຮົາອະທິບາຍວ່າເປັນຫຍັງລໍ້ Maxwell ປະຕິບັດຕົວແບບນີ້. ໂດຍ winding ກະທູ້ປະມານແກນ, ພວກເຮົາຍົກລໍ້ໃນລະດັບຄວາມສູງ 0 ແລະເຮັດວຽກໂດຍຜ່ານການມັນ (ໝາກເດື່ອ. 2). ດັ່ງນັ້ນ, ລໍ້ຢູ່ໃນຕໍາແຫນ່ງທີ່ສູງທີ່ສຸດມີພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງ gravitational p, ສະແດງໂດຍສູດ [1]:
ຄວາມເລັ່ງອັນເນື່ອງມາຈາກແຮງໂນ້ມຖ່ວງຢູ່ໃສ.
ໃນຂະນະທີ່ກະທູ້ unwind, ຄວາມສູງຫຼຸດລົງ, ແລະດ້ວຍມັນພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງ gravitational. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, the wheel picks up speed and so gains kinetic energy . kເຊິ່ງຄິດໄລ່ຕາມສູດ [2]:
ເວລາຂອງ inertia ຂອງລໍ້ແມ່ນຢູ່ໃສ, ແລະຄວາມໄວເປັນລ່ຽມຂອງມັນ (= /). ໃນຕໍາແຫນ່ງຕ່ໍາສຸດຂອງລໍ້ (0 = 0) ພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງຍັງເປັນສູນ. ພະລັງງານນີ້, ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ບໍ່ໄດ້ເສຍຊີວິດ, ແຕ່ໄດ້ຫັນເປັນພະລັງງານ kinetic, ຊຶ່ງສາມາດຂຽນໄດ້ຕາມສູດ [3]:
ໃນຂະນະທີ່ລໍ້ເລື່ອນຂຶ້ນ, ຄວາມໄວຂອງມັນຫຼຸດລົງ, ແຕ່ຄວາມສູງຂອງມັນເພີ່ມຂຶ້ນ, ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນພະລັງງານ kinetic ກາຍເປັນພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງ. ການປ່ຽນແປງເຫຼົ່ານີ້ສາມາດໃຊ້ເວລາໃດກໍ່ຕາມຖ້າບໍ່ແມ່ນສໍາລັບການຕໍ່ຕ້ານການເຄື່ອນໄຫວ - ການຕໍ່ຕ້ານອາກາດ, ການຕໍ່ຕ້ານທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບ winding thread, ເຊິ່ງຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີການເຮັດວຽກບາງຢ່າງແລະເຮັດໃຫ້ລໍ້ຊ້າລົງກັບການຢຸດເຊົາຢ່າງສົມບູນ. ພະລັງງານບໍ່ໄດ້ຊຸກຍູ້ເພາະວ່າການເຮັດວຽກທີ່ເຮັດໃນການເອົາຊະນະຄວາມຕ້ານທານຕໍ່ການເຄື່ອນໄຫວເຮັດໃຫ້ເກີດການເພີ່ມຂື້ນຂອງພະລັງງານພາຍໃນຂອງລະບົບແລະການເພີ່ມຂື້ນຂອງອຸນຫະພູມທີ່ກ່ຽວຂ້ອງ, ເຊິ່ງສາມາດກວດພົບໄດ້ດ້ວຍເຄື່ອງວັດແທກອຸນຫະພູມທີ່ລະອຽດອ່ອນ. ວຽກງານກົນຈັກສາມາດປ່ຽນເປັນພະລັງງານພາຍໃນໂດຍບໍ່ມີຂໍ້ຈໍາກັດ. ແຕ່ຫນ້າເສຍດາຍ, ຂະບວນການປີ້ນກັບກັນໄດ້ຖືກຈໍາກັດໂດຍກົດຫມາຍທີສອງຂອງ thermodynamics, ແລະດັ່ງນັ້ນໃນທີ່ສຸດທ່າແຮງແລະພະລັງງານ kinetic ຂອງລໍ້ຫຼຸດລົງ. ມັນສາມາດເຫັນໄດ້ວ່າລໍ້ Maxwell ເປັນຕົວຢ່າງທີ່ດີທີ່ຈະສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງການຫັນປ່ຽນຂອງພະລັງງານແລະອະທິບາຍຫຼັກການຂອງພຶດຕິກໍາຂອງມັນ.
ປະສິດທິພາບ, ວິທີການຄິດໄລ່ມັນ?
ປະສິດທິພາບຂອງເຄື່ອງຈັກ, ອຸປະກອນ, ລະບົບຫຼືຂະບວນການໃດຫນຶ່ງແມ່ນຖືກກໍານົດເປັນອັດຕາສ່ວນຂອງພະລັງງານທີ່ໄດ້ຮັບໃນຮູບແບບທີ່ເປັນປະໂຫຍດ. u ເພື່ອສົ່ງພະລັງງານ d. ຄ່ານີ້ມັກຈະສະແດງອອກເປັນເປີເຊັນ, ດັ່ງນັ້ນປະສິດທິພາບສະແດງອອກໂດຍໃຊ້ສູດ [4]:
.
ປະສິດທິພາບຂອງວັດຖຸທີ່ແທ້ຈິງຫຼືຂະບວນການແມ່ນສະເຫມີຕ່ໍາກວ່າ 100%, ເຖິງແມ່ນວ່າມັນສາມາດແລະຄວນຈະໃກ້ຊິດກັບມູນຄ່ານີ້. ໃຫ້ເຮົາສະແດງຄໍານິຍາມນີ້ດ້ວຍຕົວຢ່າງງ່າຍໆ.
ພະລັງງານທີ່ເປັນປະໂຫຍດຂອງມໍເຕີໄຟຟ້າແມ່ນພະລັງງານ kinetic ຂອງການເຄື່ອນໄຫວຫມຸນ. ເພື່ອໃຫ້ເຄື່ອງຈັກດັ່ງກ່າວສາມາດເຮັດວຽກໄດ້, ມັນຕ້ອງໄດ້ຮັບການຂັບເຄື່ອນດ້ວຍໄຟຟ້າ, ຕົວຢ່າງຈາກຫມໍ້ໄຟ. ດັ່ງທີ່ຮູ້ກັນ, ບາງສ່ວນຂອງພະລັງງານທີ່ສະຫນອງເຮັດໃຫ້ຄວາມຮ້ອນຂອງ windings, ຫຼືມີຄວາມຈໍາເປັນເພື່ອເອົາຊະນະກໍາລັງ friction ໃນ bearings. ດັ່ງນັ້ນ, ພະລັງງານ kinetic ທີ່ເປັນປະໂຫຍດແມ່ນຫນ້ອຍກ່ວາພະລັງງານໄຟຟ້າທີ່ສະຫນອງ. ແທນທີ່ຈະເປັນພະລັງງານ, ທ່ານຍັງສາມາດທົດແທນຄ່າການເຮັດວຽກເຂົ້າໄປໃນສູດ [4].
ດັ່ງທີ່ພວກເຮົາໄດ້ສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນກ່ອນຫນ້ານີ້, ລໍ້ຂອງ Maxwell ມີພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງຂອງແຮງໂນ້ມຖ່ວງກ່ອນທີ່ມັນຈະເລີ່ມເຄື່ອນທີ່. p. ຫຼັງຈາກສໍາເລັດຫນຶ່ງຮອບຂອງການເຄື່ອນໄຫວຂຶ້ນແລະລົງ, ລໍ້ຍັງມີພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງ gravitational, ແຕ່ຢູ່ໃນລະດັບຄວາມສູງຕ່ໍາ. 1ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງມີພະລັງງານຫນ້ອຍ. ໃຫ້ພວກເຮົາສະແດງເຖິງພະລັງງານນີ້ໂດຍ P1 ອີງຕາມສູດ [4], ປະສິດທິພາບຂອງລໍ້ຂອງພວກເຮົາເປັນຕົວແປງພະລັງງານສາມາດສະແດງອອກໂດຍສູດ [5]:
ສູດ [1] ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າພະລັງງານທີ່ມີທ່າແຮງແມ່ນອັດຕາສ່ວນໂດຍກົງກັບຄວາມສູງ. ເມື່ອປ່ຽນສູດ [1] ເຂົ້າໄປໃນສູດ [5] ແລະຄໍານຶງເຖິງຄວາມສູງທີ່ສອດຄ້ອງກັນແລະ. 1, ຂ້າພະເຈົ້າໄດ້ຮັບວ່າ [6]:
ສູດ [6] ເຮັດໃຫ້ມັນງ່າຍທີ່ຈະກໍານົດປະສິດທິພາບຂອງວົງ Maxwell - ພຽງແຕ່ວັດແທກຄວາມສູງທີ່ສອດຄ້ອງກັນແລະຄິດໄລ່ quotient ຂອງເຂົາເຈົ້າ. ຫຼັງຈາກການເຄື່ອນໄຫວຫນຶ່ງຮອບ, ຄວາມສູງອາດຈະຍັງໃກ້ຊິດກັບກັນແລະກັນ. ນີ້ສາມາດເກີດຂຶ້ນໄດ້ກັບລໍ້ອອກແບບລະມັດລະວັງທີ່ມີປັດຈຸບັນຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງ inertia ຍົກຂຶ້ນມາໃນລະດັບຄວາມສູງທີ່ສໍາຄັນ. ດັ່ງນັ້ນ, ທ່ານຈະຕ້ອງໃຊ້ເວລາການວັດແທກທີ່ມີຄວາມຖືກຕ້ອງທີ່ຍິ່ງໃຫຍ່, ເຊິ່ງຈະມີຄວາມຫຍຸ້ງຍາກຢູ່ເຮືອນໂດຍໃຊ້ໄມ້ບັນທັດ. ແທ້ຈິງແລ້ວ, ທ່ານສາມາດເຮັດຊ້ໍາການວັດແທກແລະຄິດໄລ່ຄ່າສະເລ່ຍ, ແຕ່ທ່ານຈະໄດ້ຮັບຜົນໄດ້ຮັບໄວຂຶ້ນຫຼັງຈາກໄດ້ຮັບສູດທີ່ຄໍານຶງເຖິງການຂະຫຍາຍຕົວຫຼັງຈາກການເຄື່ອນໄຫວຫຼາຍຂຶ້ນ. ໃນເວລາທີ່ພວກເຮົາເຮັດຊ້ໍາຂັ້ນຕອນທີ່ຜ່ານມາສໍາລັບການຂັບລົດຮອບວຽນ, ຫຼັງຈາກນັ້ນລໍ້ໄດ້ເຖິງຄວາມສູງສູງສຸດຂອງຕົນ n, ຫຼັງຈາກນັ້ນສູດປະສິດທິພາບຈະເປັນ [7]:
ຄວາມສູງ n ຫຼັງ ຈາກ ສອງ ສາມ ຫຼື ອາຍ ແກ ັ ສ ຫຼື ສະ ນັ້ນ ຮອບ ວຽນ ຂອງ ການ ເຄື່ອນ ໄຫວ ມັນ ແຕກ ຕ່າງ ກັນ ຈາກ 0ວ່າມັນຈະງ່າຍຕໍ່ການເບິ່ງແລະວັດແທກ. ປະສິດທິພາບຂອງລໍ້ Maxwell, ອີງຕາມລາຍລະອຽດຂອງການຜະລິດຂອງມັນ - ຂະຫນາດ, ນ້ໍາຫນັກ, ປະເພດແລະຄວາມຫນາຂອງ thread, ແລະອື່ນໆ - ປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນ 50-96%. ມູນຄ່າຕ່ໍາແມ່ນໄດ້ຮັບສໍາລັບລໍ້ທີ່ມີມະຫາຊົນຂະຫນາດນ້ອຍແລະ radii, ໂຈະກ່ຽວກັບກະທູ້ rigid ຫຼາຍ. ແນ່ນອນ, ຫຼັງຈາກຈໍານວນຮອບວຽນພຽງພໍ, ລໍ້ຈະຢຸດຢູ່ໃນຕໍາແຫນ່ງຕ່ໍາສຸດ, i.e. n = 0. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຜູ້ອ່ານທີ່ເອົາໃຈໃສ່, ຈະເວົ້າວ່າປະສິດທິພາບທີ່ຄິດໄລ່ໂດຍໃຊ້ສູດ [7] ເທົ່າກັບ 0. ບັນຫາແມ່ນວ່າເມື່ອໄດ້ຮັບສູດ [7], ພວກເຮົາຍອມຮັບການສົມມຸດຕິຖານທີ່ງ່າຍດາຍເພີ່ມເຕີມ. ອີງຕາມມັນ, ໃນແຕ່ລະຮອບວຽນຂອງການເຄື່ອນໄຫວລໍ້ຈະສູນເສຍສ່ວນແບ່ງດຽວກັນຂອງພະລັງງານໃນປະຈຸບັນແລະປະສິດທິພາບຂອງມັນແມ່ນຄົງທີ່. ໃນຄໍາສັບທາງຄະນິດສາດ, ພວກເຮົາສົມມຸດວ່າຄວາມສູງຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງປະກອບເປັນຄວາມຄືບຫນ້າທາງເລຂາຄະນິດກັບ quotient. ໃນຄວາມເປັນຈິງ, ນີ້ບໍ່ຄວນເກີດຂຶ້ນຈົນກ່ວາລໍ້ສຸດທ້າຍຢຸດຢູ່ທີ່ລະດັບຄວາມສູງຕ່ໍາ. ສະຖານະການນີ້ແມ່ນຕົວຢ່າງຂອງຮູບແບບທົ່ວໄປທີ່ສູດທັງຫມົດ, ກົດຫມາຍແລະທິດສະດີທາງດ້ານຮ່າງກາຍມີຂອບເຂດຈໍາກັດຂອງການນໍາໃຊ້ໂດຍອີງຕາມສົມມຸດຕິຖານແລະຄວາມງ່າຍດາຍທີ່ໄດ້ຮັບຮອງເອົາໃນສູດຂອງເຂົາເຈົ້າ.
ສະບັບແມ່ເຫຼັກ
ລີງ. ຫນຶ່ງ. ລໍ້ແມ່ເຫຼັກ Maxwell: 1 - ລໍ້ທີ່ມີແຮງ inertia ສູງ, 2 - ແກນທີ່ມີແມ່ເຫຼັກ, 3 - ຄູ່ມືເຫຼັກ, 4 - ຕົວເຊື່ອມຕໍ່, 5 - rod.
ໃນປັດຈຸບັນພວກເຮົາຈະເຮັດວຽກກ່ຽວກັບຮຸ່ນແມ່ເຫຼັກຂອງລໍ້ Maxwell - ລາຍລະອຽດການອອກແບບໄດ້ຖືກນໍາສະເຫນີ ເຂົ້າ. 3 ແລະ 4. ເພື່ອປະກອບມັນ, ທ່ານຈະຕ້ອງມີແມ່ເຫຼັກ neodymium ສອງທໍ່ທີ່ມີເສັ້ນຜ່າກາງ 6-10 ມມແລະຄວາມຍາວ 15-20 ມມ. ພວກເຮົາຈະເຮັດໃຫ້ແກນລໍ້ຈາກທໍ່ອາລູມິນຽມທີ່ມີເສັ້ນຜ່າກາງພາຍໃນເທົ່າກັບເສັ້ນຜ່າກາງຂອງແມ່ເຫຼັກ. ຝາທໍ່ຄວນຈະບາງ - ພຽງພໍ
1 ມມ. ພວກເຮົາໃສ່ແມ່ເຫຼັກເຂົ້າໄປໃນທໍ່, ໃຫ້ພວກເຂົາຢູ່ໃນໄລຍະຫ່າງ 1-2 ມມຈາກປາຍຂອງມັນ, ແລະກາວພວກມັນດ້ວຍກາວ epoxy, ຕົວຢ່າງ Poxipol. ທິດທາງຂອງ poles ຂອງແມ່ເຫຼັກບໍ່ສໍາຄັນ. ພວກເຮົາກວມເອົາປາຍຂອງທໍ່ດ້ວຍແຜ່ນອາລູມິນຽມຂະຫນາດນ້ອຍ, ເຊິ່ງຈະເຮັດໃຫ້ແມ່ເຫຼັກເບິ່ງບໍ່ເຫັນ, ແລະແກນຈະຄ້າຍຄື rod ແຂງ. ເງື່ອນໄຂທີ່ລໍ້ຕ້ອງຕອບສະຫນອງແລະວິທີການຕິດຕັ້ງແມ່ນຄືກັນກັບກ່ອນ.
ສໍາລັບທາງເລືອກລໍ້ນີ້, ມັນຍັງມີຄວາມຈໍາເປັນທີ່ຈະເຮັດຄູ່ມືເຫຼັກຈາກສອງພາກສ່ວນທີ່ຕິດຕັ້ງໃນຂະຫນານ. ຕົວຢ່າງຂອງຄວາມຍາວຂອງຄູ່ມື, ສະດວກສໍາລັບການນໍາໃຊ້ປະຕິບັດ, ແມ່ນ 50-70 ຊຕມ, ທີ່ເອີ້ນວ່າປິດ profile (ເປັນຮູພາຍໃນ) ແມ່ນຂອງພາກສ່ວນສີ່ຫລ່ຽມ, ດ້ານຂ້າງຂອງຄວາມຍາວຂອງ 10-15 ມມ. ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງຄູ່ມືຄວນເທົ່າກັບໄລຍະຫ່າງຂອງແມ່ເຫຼັກທີ່ວາງຢູ່ເທິງແກນ. ປາຍຂອງຄູ່ມືຂ້າງຫນຶ່ງຄວນຈະຖືກຍື່ນຢູ່ໃນເຄິ່ງວົງມົນ. ເພື່ອຍຶດແກນໄດ້ດີກວ່າ, ຕ່ອນຂອງເຫຼັກກ້າສາມາດຖືກກົດດັນເຂົ້າໄປໃນຄູ່ມືຢູ່ທາງຫນ້າຂອງເອກະສານ. ປາຍທີ່ຍັງເຫຼືອຂອງທັງສອງ rails ຕ້ອງໄດ້ຮັບການເຊື່ອມຕໍ່ກັບຕົວເຊື່ອມຕໍ່ rod ໂດຍວິທີການຈໍານວນຫນຶ່ງເຊັ່ນ: bolts ແລະແກ່ນ. ຂໍຂອບໃຈກັບນີ້, ພວກເຮົາໄດ້ຮັບມືຈັບສະດວກສະບາຍທີ່ສາມາດຖືຢູ່ໃນມືຂອງທ່ານຫຼືຕິດກັບ tripod. ຮູບລັກສະນະຂອງຫນຶ່ງໃນການຜະລິດສໍາເນົາຂອງ Maxwell ຂອງລໍ້ແມ່ເຫຼັກສະແດງໃຫ້ເຫັນ ຮູບ. 1.
ເພື່ອເປີດໃຊ້ລໍ້ແມ່ເຫຼັກ Maxwell, ເອົາປາຍຂອງແກນຂອງມັນໃສ່ກັບດ້ານເທິງຂອງຄູ່ມືໃກ້ກັບຕົວເຊື່ອມຕໍ່. ຖືຄູ່ມືໂດຍມືຈັບ, ພວກເຮົາອຽງໃຫ້ເຂົາເຈົ້າຂວາງໄປສູ່ປາຍມົນ. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ລໍ້ເລີ່ມຕົ້ນທີ່ຈະມ້ວນຕາມຄູ່ມື, ຄືກັບວ່າຢູ່ໃນຍົນ inclined. ໃນເວລາທີ່ຮອບປາຍຂອງຄູ່ມືແມ່ນໄດ້ບັນລຸ, ລໍ້ບໍ່ໄດ້ຕົກລົງ, ແຕ່ມ້ວນຕາມພວກເຂົາແລະ
ລີງ. ຫນຶ່ງ. ລາຍລະອຽດການອອກແບບຂອງລໍ້ແມ່ເຫຼັກ Maxwell ແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນພາກແກນ:
1 - ລໍ້ທີ່ມີແຮງ inertia ສູງ, 2 - ແກນທີ່ເຮັດດ້ວຍທໍ່ອາລູມິນຽມ, 3 - ແມ່ເຫຼັກ neodymium cylindrical, 4 - ແຜ່ນອາລູມິນຽມ.
ມັນເຮັດໃຫ້ວິວັດທະນາການເຮັດໃຫ້ປະລາດ - ມັນມ້ວນຂຶ້ນຕາມພື້ນຜິວຕ່ໍາຂອງຄູ່ມື. ວົງຈອນການເຄື່ອນໄຫວທີ່ອະທິບາຍໄວ້ແມ່ນເຮັດຊ້ຳຫຼາຍເທື່ອ, ຄືກັບລໍ້ Maxwell ລຸ້ນເກົ່າ. ພວກເຮົາຍັງສາມາດຕິດຕັ້ງຄູ່ມືແນວຕັ້ງແລະລໍ້ຈະປະຕິບັດຕົວຄືກັນ. ການຮັກສາລໍ້ຢູ່ເທິງຫນ້າຄູ່ມືແມ່ນເປັນໄປໄດ້ຍ້ອນການດຶງດູດຂອງແກນໂດຍແມ່ເຫຼັກ neodymium ເຊື່ອງໄວ້ໃນມັນ.
ຖ້າຫາກວ່າ, ໃນມຸມຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງ inclination ຂອງຄູ່ມື, ລໍ້ເລື່ອນໄປຕາມພວກເຂົາ, ຫຼັງຈາກນັ້ນປາຍຂອງເພົາຂອງຕົນຄວນໄດ້ຮັບການຫໍ່ດ້ວຍກະດາດຊາຍລະອຽດຫນຶ່ງຊັ້ນແລະກາວດ້ວຍກາວ Butapren. ວິທີນີ້ພວກເຮົາຈະເພີ່ມ friction ທີ່ຈໍາເປັນເພື່ອຮັບປະກັນການມ້ວນໂດຍບໍ່ມີການ slipping. ເມື່ອຮຸ່ນແມ່ເຫຼັກຂອງລໍ້ Maxwell ເຄື່ອນຍ້າຍ, ການປ່ຽນແປງທີ່ຄ້າຍຄືກັນໃນພະລັງງານກົນຈັກເກີດຂື້ນ, ເຊັ່ນດຽວກັບສະບັບຄລາສສິກ. ແນວໃດກໍ່ຕາມ, ການສູນເສຍພະລັງງານອາດຈະຫຼາຍກວ່າເກົ່າເລັກນ້ອຍເນື່ອງຈາກ friction ແລະ magnetization reversal ຂອງຄູ່ມື. ສໍາລັບຮຸ່ນຂອງລໍ້ນີ້ພວກເຮົາຍັງສາມາດກໍານົດປະສິດທິພາບໃນລັກສະນະດຽວກັນກັບອະທິບາຍກ່ອນຫນ້ານີ້ສໍາລັບສະບັບຄລາສສິກ. ມັນຈະເປັນຫນ້າສົນໃຈທີ່ຈະປຽບທຽບມູນຄ່າທີ່ໄດ້ຮັບ. ມັນງ່າຍທີ່ຈະເດົາວ່າຄູ່ມືບໍ່ຈໍາເປັນຕ້ອງມີຮູບຊົງ rectilinear (ພວກເຂົາສາມາດ, ຕົວຢ່າງ, ເປັນຄື້ນ) ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນການເຄື່ອນໄຫວຂອງລໍ້ຈະມີຄວາມຫນ້າສົນໃຈຫຼາຍ.
ແລະການເກັບຮັກສາພະລັງງານ
ການທົດລອງທີ່ດໍາເນີນດ້ວຍລໍ້ Maxwell ຊ່ວຍໃຫ້ພວກເຮົາສາມາດສະຫຼຸບໄດ້ຫຼາຍຢ່າງ. ສິ່ງທີ່ ສຳ ຄັນທີ່ສຸດແມ່ນການຫັນປ່ຽນພະລັງງານແມ່ນເປັນເລື່ອງ ທຳ ມະດາ. ມີສະເຫມີອັນທີ່ເອີ້ນວ່າການສູນເສຍພະລັງງານ, ເຊິ່ງແມ່ນຕົວຈິງແລ້ວການແປງເຂົ້າໄປໃນປະເພດຂອງພະລັງງານທີ່ບໍ່ເປັນປະໂຫຍດຕໍ່ພວກເຮົາໃນສະຖານະການໃດຫນຶ່ງ. ສໍາລັບເຫດຜົນນີ້, ປະສິດທິພາບຂອງເຄື່ອງຈັກທີ່ແທ້ຈິງ, ອຸປະກອນແລະຂະບວນການແມ່ນສະເຫມີຫນ້ອຍກ່ວາ 100%. ນີ້ແມ່ນເຫດຜົນທີ່ວ່າມັນເປັນໄປບໍ່ໄດ້ທີ່ຈະສ້າງອຸປະກອນທີ່, ເມື່ອຕັ້ງຢູ່ໃນການເຄື່ອນໄຫວ, ຈະເຄື່ອນຍ້າຍຕະຫຼອດໄປໂດຍບໍ່ມີການສະຫນອງພະລັງງານຈາກພາຍນອກເພື່ອກວມເອົາການສູນເສຍ. ແຕ່ຫນ້າເສຍດາຍ, ໃນສະຕະວັດທີ XNUMX, ບໍ່ແມ່ນທຸກຄົນຮູ້ເລື່ອງນີ້. ນັ້ນແມ່ນເຫດຜົນທີ່ວ່າບາງຄັ້ງຫ້ອງການສິດທິບັດຂອງສາທາລະນະລັດໂປແລນໄດ້ຮັບຮ່າງການປະດິດຂອງປະເພດ "ອຸປະກອນທົ່ວໄປສໍາລັບເຄື່ອງຈັກຂັບລົດ", ໂດຍໃຊ້ພະລັງງານ "ບໍ່ພຽງພໍ" ຂອງແມ່ເຫຼັກ (ອາດຈະເກີດຂື້ນໃນປະເທດອື່ນໆ). ແນ່ນອນ, ບົດລາຍງານດັ່ງກ່າວຖືກປະຕິເສດ. ເຫດຜົນແມ່ນສັ້ນ: ອຸປະກອນຈະບໍ່ເຮັດວຽກແລະບໍ່ເຫມາະສົມສໍາລັບການນໍາໃຊ້ອຸດສາຫະກໍາ (ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງບໍ່ຕອບສະຫນອງເງື່ອນໄຂທີ່ຈໍາເປັນສໍາລັບການໄດ້ຮັບສິດທິບັດ), ເນື່ອງຈາກວ່າມັນບໍ່ປະຕິບັດຕາມກົດຫມາຍພື້ນຖານຂອງທໍາມະຊາດ - ຫຼັກການຂອງການອະນຸລັກພະລັງງານ.
ຮູບ 1. ທັດສະນະພາຍນອກຂອງຫນຶ່ງໃນລໍ້ແມ່ເຫຼັກຂອງ Maxwell.
ຜູ້ອ່ານອາດຈະສັງເກດເຫັນການປຽບທຽບບາງຢ່າງລະຫວ່າງລໍ້ Maxwell ແລະເຄື່ອງຫຼີ້ນທີ່ນິຍົມເອີ້ນວ່າ yo-yo. ໃນກໍລະນີຂອງ yo-yo, ພະລັງງານທີ່ສູນເສຍໄປແມ່ນໄດ້ຮັບການເພີ່ມເຕີມໂດຍການເຮັດວຽກຂອງຜູ້ໃຊ້ຂອງຫຼິ້ນໄດ້, ຜູ້ທີ່ຈັງຫວະການຍົກແລະຫຼຸດລົງສ່ວນເທິງຂອງກະທູ້. ມັນຍັງມີຄວາມສໍາຄັນທີ່ຈະສະຫຼຸບວ່າຮ່າງກາຍທີ່ມີຊ່ວງເວລາຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງ inertia ແມ່ນຍາກທີ່ຈະຫມຸນແລະຍາກທີ່ຈະຢຸດ. ດັ່ງນັ້ນ, ລໍ້ Maxwell ຄ່ອຍໆເລັ່ງຄວາມໄວຂຶ້ນເມື່ອມັນເລື່ອນລົງ ແລະ ຍັງຫຼຸດລົງຊ້າໆ ເມື່ອມັນເຄື່ອນຂຶ້ນ. ຮອບວຽນຂຶ້ນ-ລົງແມ່ນຍັງເຮັດຊ້ຳອີກເປັນເວລາດົນກ່ອນທີ່ລໍ້ຈະຢຸດ. ທັງໝົດນີ້ແມ່ນຍ້ອນວ່າລໍ້ດັ່ງກ່າວເກັບພະລັງງານ kinetic ຫຼາຍ. ດັ່ງນັ້ນ, ໂຄງການຕ່າງໆໄດ້ຖືກພິຈາລະນາສໍາລັບການນໍາໃຊ້ລໍ້ທີ່ມີ inertia ຂະຫນາດໃຫຍ່ແລະກ່ອນຫນ້ານີ້ໄດ້ຖືກຕັ້ງເຂົ້າໄປໃນການຫມຸນຢ່າງໄວວາເປັນປະເພດຂອງ "ການເກັບຮັກສາ" ຂອງພະລັງງານ, ຈຸດປະສົງ, ສໍາລັບການຍົກຕົວຢ່າງ, ສໍາລັບການເຄື່ອນໄຫວເພີ່ມເຕີມຂອງຍານພາຫະນະ. ໃນອະດີດ, flywheels ທີ່ມີປະສິດທິພາບໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ໃນເຄື່ອງຈັກໄອນ້ໍາເພື່ອຮັບປະກັນການຫມຸນທີ່ລຽບກວ່າ, ແລະໃນມື້ນີ້ພວກມັນຍັງເປັນສ່ວນຫນຶ່ງທີ່ສໍາຄັນຂອງເຄື່ອງຈັກເຜົາໃຫມ້ພາຍໃນຂອງລົດໃຫຍ່.
