⚡️ Высоковольтная дуга: физика и история явления 💥

Классический демонстрационный опыт в электротехнике: вторичную обмотку высоковольтного трансформатора (например, катушки Румкорфа или Теслы, или просто повышающий трансформатор) намеренно замыкают. В результате пробоя воздуха между проводниками возникает устойчивый электрический разряд — дуга. Рассмотрим физику процесса:

1. Электрическая дуга — это не просто искра или горячий воздух. Это низкотемпературная плазма (четвертое состояние вещества), с температурой 5000–15000 °C. Проводимость дугового столба близка к проводимости металлов.

2. Дуга горит не только за счет внешнего напряжения. Ключевую роль играет термоэлектронная эмиссия: катод разогревается до таких температур, что начинает «испускать» электроны, поддерживая разряд. Кроме того, происходит ударная ионизация: электроны, ускоряясь в поле, выбивают из атомов газа другие электроны, создавая новые ионы и электроны (лавинообразный процесс).

3. Дуга является мощным источником инфразвука. Быстрое тепловое расширение воздуха в канале разряда создает ударные волны, которые человеческое ухо воспринимает как характерный гул или треск.

4. Под действием магнитных полей и конвекционных потоков плазма в дуге закручивается, формируя устойчивые вихревые структуры, что можно наблюдать при высокоскоростной съемке.

Первым, кто не просто наблюдал, а провел систематические эксперименты с электрической дугой и описал ее как физическое явление, был русский ученый Василий Владимирович Петров.

▪️ В 1802 году, за 8 лет до опытов сэра Хэмфри Дэви, В. В. Петров, собрав крупнейшую для того времени гальваническую батарею (2100 медных и цинковых элементов), получил между угольными электродами «весьма яркую беловатую дугу или пламя».
▪️ В своем фундаментальном труде «Известие о гальвани-вольтовских опытах» он не только подробно описал дугу, но и предсказал ее практическое применение для плавки металлов, освещения и восстановления оксидов.
▪️ Несмотря на приоритет Петрова, в западной научной литературе открытие часто приписывается Дэви (1808-1810 гг.), чьи работы получили более широкую известность.

Таким образом, электрическая дуга — это не просто эффектный разряд, а сложное физическое явление на стыке физики плазмы, термодинамики и акустики, впервые изученное в начале XIX века. #задачи #физика #электродинамика #магнетизм #опыты #physics #эксперименты

⚡️Задачка для наших физиков. Три вопроса для тех, кто хочет проверить своё понимание электродинамики

😖 Медная спираль (проволочная катушка) становится частью электрической цепи.

Демонстрация опыта: Генератор Ван де Граафа.

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

💥 Энергия электромагнитной волны у вас в кармане — лазер, который режет сталь

В ваших руках может находиться устройство, концентрация энергии которого сопоставима с промышленными установками всего несколько десятилетий назад. Речь о мощном импульсном лазере, способном за доли секунды прожечь дерево и разрезать лезвие канцелярского ножа. Да, этот лазер является именно импульсным. В этом и заключается его секрет. Вместо того чтобы излучать постоянный луч (как лазерная указка), он накапливает энергию в конденсаторе и высвобождает ее в виде сверхкороткого, невероятно мощного импульса. Что когда-то было громоздкой лабораторной установкой, сегодня может уместиться в кармане. Мощный импульсный лазер — триумф квантовой механики, инженерии.

▪️ Мощность в импульсе: Средняя мощность может быть невысокой (ватты), но пиковая мощность в момент импульса достигает киловатт и даже мегаватт. Это позволяет мгновенно испарять материал в точке контакта, не успев его нагреть.
▪️ Длительность импульса: Импульсы длятся наносекунды (10⁻⁹ с) или даже пикосекунды (10⁻¹² с). Именно эта кратковременность предотвращает распространение тепла и позволяет проводить "холодную" обработку — резку или гравировку без оплавления краев.

Исторически долгий путь к миниатюризации...

▪️1917: Альберт Эйнштейн теоретически предсказал явление вынужденного излучения — физическую основу лазера.
▪️1960: Теодор Майман создал первый в мире работоспособный лазер на рубиновом стержне. Устройство было громоздким и малоэффективным.
▪️1960: Теодор Майман создал первый в мире работоспособный лазер на рубиновом стержне. Устройство было громоздким и малоэффективным.

Малоизвестные факты из физики лазеров:

1. Свет, который не существует в природе. Лазерное излучение когерентно (все волны синхронны) и монохроматично (строго одной длины волны). В естественной среде такого света нет — это чисто рукотворное явление.
2. Отрицательная температура. Для создания инверсии населенностей (состояния, необходимого для работы лазера) активную среду переводят в состояние с так называемой "отрицательной температурой" по шкале Кельвина. Это не "холод", а математическое описание состояния, при котором больше частиц находится на высоком энергетическом уровне, чем на низком.
3. Фотоны-клоны. Каждый фотон в лазерном луче является точной копией другого, порожденной в процессе вынужденного излучения. По сути, луч состоит из триллионов идентичных "клонов".
4. Давление света. Лазерный луч оказывает физическое давление на объект. Для маломощных лазеров оно ничтожно, но мощные импульсные лазеры могут не только прожечь материал, но и механически сдвинуть его микрочастицы. #лазер #техника #science #физика #physics #производство #laser

🔴 Использование лазеров в быту

💥 Лазерная очистка поверхности старой монеты

💥 Лазерная резка

🔦 Лазерная сварка с разной формой луча

💥 Лазерное скальпирование микросхемы

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🎁 РАЗЫГРЫВАЕМ iPhone 17 и не только!

Друзья, запускаем новый конкурс на гаджеты, которые точно никого не оставят равнодушным! На кону:

🔸iPhone 17 – база в этом году
🔸Nothing Headphone (1) – самые необычные полноразмерные наушники
🔸Apple AirPods 4 – классика жанра

Условия участия максимально простые:
1. Подписаться на «Physics.Math.Code» — сообщество для тех кто увлекается физикой, математикой и разработкой
2. Подписаться на «Droider» – канал о технологиях и будущем
3. Нажать кнопку «Участвовать» под постом

Как можете видеть, никаких сомнительных каналов! Только те, которые принесут пользу или научат чему-то новому.

Огромное спасибо магазину гаджетов Big Geek за предоставленные призы! Обязательно загляните к ним на огонёк ;)

Итоги — 1 декабря. Будет 3 победителя. Доставка приза осуществляется по РФ, РБ и Казахстану.

Всем удачи!❤️

🖥 Сборка мусора (англ. garbage collection) в программировании — одна из форм автоматического управления памятью. Специальный процесс, называемый сборщиком мусора (англ. garbage collector - GC), периодически освобождает память, удаляя из неё ставшие ненужными объекты. Автоматическая сборка мусора позволяет повысить безопасность доступа к памяти. Сборка мусора была впервые применена Джоном Маккарти в 1959 году в среде программирования на разработанном им функциональном языке программирования Лисп. Впоследствии она применялась в других системах программирования и языках, преимущественно — в функциональных и логических. Необходимость сборки мусора в языках этих типов обусловлена тем, что структура таких языков делает крайне неудобным отслеживание времени жизни объектов в памяти и ручное управление ею. Широко используемые в этих языках списки и основанные на них сложные структуры данных во время работы программ постоянно создаются, надстраиваются, расширяются, копируются, и правильно определить момент удаления того или иного объекта затруднительно.

В промышленных процедурных и объектных языках сборка мусора долго не использовалась. Предпочтение отдавалось ручному управлению памятью, как более эффективному и предсказуемому. Но со второй половины 1980-х годов технология сборки мусора стала использоваться и в директивных (императивных), и в объектных языках программирования, а со второй половины 1990-х годов всё большее число создаваемых языков и сред, ориентированных на прикладное программирование, включают механизм сборки мусора либо как единственный, либо как один из доступных механизмов управления динамической памятью. В настоящее время она используется в Оберон, Java, Python, Ruby, C#, D, F#, Go и других языках.

▪️Висячая ссылка (англ. dangling pointer) — это ссылка на объект, который уже удалён из памяти. После удаления объекта все сохранившиеся в программе ссылки на него становятся «висячими». Память, занимаемая ранее объектом, может быть передана операционной системе и стать недоступной, или быть использована для размещения нового объекта в той же программе. В первом случае попытка обратиться по «повисшей» ссылке приведёт к срабатыванию механизма защиты памяти и аварийной остановке программы, а во втором — к непредсказуемым последствиям. Появление висячих ссылок обычно становится следствием неправильной оценки времени жизни объекта: программист вызывает команду удаления объекта до того, как его использование прекратится.

▪️Утечки памяти — Создав объект в динамической памяти, программист может не удалить его после завершения использования. Если ссылающейся на объект переменной будет присвоено новое значение и на объект нет других ссылок, он становится программно недоступным, но продолжает занимать память, поскольку команда его удаления не вызывалась. Такая ситуация и называется утечкой памяти (англ. memory leak). Если объекты, ссылки на которые теряются, создаются в программе постоянно, то утечка памяти проявляется в постепенном увеличении объёма используемой памяти; если программа работает долго, объём используемой ею памяти постоянно растёт, и через какое-то время ощутимо замедляется работа системы (из-за необходимости при любом выделении памяти использовать свопинг), либо программа исчерпывает доступный объём адресного пространства и завершается с ошибкой. 📱 Подробности

📱 Автор видео: Владимир Балун

#программирование #архитектура #многопоточность #сборщикмусора #cpp #java #coding #programming

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib