🧲 Сферический магнит парит в воздухе на расстоянии 1.5 см от поверхности бруска дерева, внутри которого скрывается магнитная система. Этот вид левитации использует систему с регулируемыми электромагнитными катушками. Контур обратной связи имеет датчик, работающий на основе эффекта Холла. Всё это позволяет точно настраивать магнитное поле и сбалансировать силу тяжести шарика даже когда основание находится в вертикальном положении.

⚡️ Опыты Фарадея 🧲

🔥 Индукционный нагрев

💫 «Гроб Мухаммеда»

🧲 Как работают трансформаторы?

⚡️ Основные физические понятия электродинамики (Леннаучфильм)

✨ Взаимодействие зарядов. Электростатическая индукция

💫 Исследование электрических полей. Опыт по физике

⚡️ Уравнения Максвелла ✨

⚙️ Электромагнитная подвеска 🧲

#видеоуроки #physics #физика #опыты #электродинамика #электричество #магнетизм #эксперименты #научные_фильмы

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🧲 При резком приближении мощного магнита к куску металла, например к алюминию, как на видео, в куске алюминия возникают вихревые токи, которые ещё называют токами Фуко. Такие токи возникают из-за действия переменного по времени магнитного поля ( B = B(t), Ф = B⋅S, ε = - dФ/dt ). Вихревые токи создают свои собственные магнитные поля, которые направлены противоположно магнитному полю магнита (по правилу Ленца). В соответствии с правилом Ленца вихревые токи протекают внутри проводника по таким путям и направлениям, чтобы своим действием возможно сильнее противиться причине, которая их вызывает. Вследствие этого при движении в магнитном поле на хорошие проводники действует тормозящая сила, вызываемая взаимодействием вихревых токов с магнитным полем. Этот эффект используется в ряде приборов для демпфирования колебаний их подвижных частей (маятник Вальтенхофена).

📝 Некоторые свойства вихревых токов:
▪️Могут использоваться для левитации токопроводящих объектов, движения или интенсивного торможения.
▪️Могут иметь нежелательные эффекты, например потери мощности в трансформаторах.
▪️Из-за сопротивления материала вихревые токи нагревают его, преобразуя электрическую энергию в тепловую.

🧲 Электромагнитное торможение колебаний маятника

🔥 Индукционный нагрев

💫 «Гроб Мухаммеда»

🧲 Как работают трансформаторы?

⚡️ Основные физические понятия электродинамики (Леннаучфильм)

✨ Взаимодействие зарядов. Электростатическая индукция

💫 Исследование электрических полей. Опыт по физике

⚡️ Уравнения Максвелла ✨

⚙️ Электромагнитная подвеска 🧲

🟢 Эффект Мейсснера

Пример применения вихревых токов — отделение алюминиевых банок от других металлов в вихретоковом сепараторе. Чёрные металлы цепляются за магнит, а алюминий (и другие цветные проводники) отталкиваются от магнита. С очень сильным ручным магнитом, например, сделанным из неодима, можно легко наблюдать очень похожий эффект, быстро проведя магнитом по монете с небольшим промежутком. В зависимости от силы магнита, идентичности монеты и расстояния между магнитом и монетой, можно заставить монету протолкнуться немного впереди магнита — даже если монета не содержит магнитных элементов. Другой пример — это падение сильного магнита в медной трубке — магнит падает очень медленно.

В сверхпроводнике поверхностные вихревые токи точно нейтрализуют поле внутри проводника, поэтому магнитное поле не проникает через проводник. Поскольку энергия не теряется в сопротивлении, вихревые токи, возникающие при приближении магнита к проводнику, сохраняются даже после того, как магнит находится в неподвижном состоянии, и могут точно уравновесить силу тяжести, допуская магнитную левитацию. Сверхпроводники также демонстрируют отдельное по своей сути квантово-механическое явление, называемое эффектом Мейснера, при котором любые силовые линии магнитного поля, присутствующие в материале, когда он становится сверхпроводящим, вытесняются, таким образом, магнитное поле в сверхпроводнике всегда равно нулю. #видеоуроки #physics #физика #опыты #электродинамика #электричество #магнетизм #эксперименты #научные_фильмы

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

💨 Кипячение воды с помощью токов Фуко (токи индукции)

В данном эксперименте мы наблюдаем опыт, который очень напоминает принцип работы индукционной плиты, которая у многих есть дома. Такая плита разогревает железосодержащую посуду индуцированными вихревыми токами, создаваемыми высокочастотным магнитным полем частотой 20-100 кГц. Конструкция плиты состоит из корпуса, платы управления на микроконтроллере, к которой подключён датчик температуры и схема управления силовой частью, силовая часть с мощным выпрямителем и импульсным регулятором (обычно на IGBT-транзисторе).

Для непосредственного нагрева посуда должна быть совместима с индукционным нагревом, поскольку индукционные плиты могут нагревать только находящийся вблизи поверхности черный металл. Такая посуда должна иметь соответствующую отметку на упаковке и должна иметь плоское основание с составляющей из черного металла. Для нагрева неподходящей посуды из цветных металлов или с округлым дном используются переходники: это металлические площадки, которые нагреваются индукцией и нагревают емкость благодаря плотному к ней прилеганию. При их использовании нагрев посуды осуществляется существенно меньше, чем при использовании подходящей посуды с основанием из черных металлов. Для использования имеющих округлое дно воков приходится использовать дорогостоящие переходники, так как магнитное поле быстро падает по мере удаления от поверхности. Если магнит хорошо притягивается к основанию посуды, плита её сможет нагревать. Материал посуды для индукционного нагрева не обязан обладать ферромагнитными свойствами, но желательно обладание высоким удельным сопротивлением и магнитной проницаемостью, на что влияет глубина скин-слоя. #видеоуроки #physics #физика #опыты #электродинамика #электричество #магнетизм #эксперименты #научные_фильмы

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

⚡️ Ручной генератор для зарядки в любых условиях

Внутри устройства — трёхфазный генератор на неодимовых магнитах с металлическим редуктором и с мощными накопительными конденсаторами. От генератора можно заряжать повербанки, фонари, питать радиостанции и трансиверы.

Принцип работы генератора основан на законе электромагнитной индукции, открытом Майклом Фарадеем. Этот закон гласит, что при изменении магнитного поля в проводнике возникает электрический ток.

⚙️ Процесс работы генератора включает следующие этапы:

▪️ Механический привод. Генератор получает механическую энергию от источника, такого как двигатель внутреннего сгорания, паровая турбина или ветровая турбина. Этот источник вращает вал генератора.

▪️ Магнитное поле. Внутри генератора расположен магнит или система электромагнитов, создающая магнитное поле. В зависимости от конструкции, магнит может находиться как на роторе, так и на статоре.

▪️ Индукция тока. При вращении вала магнитное поле перемещается вокруг неподвижных проводников или обмоток (в большинстве случаев это медные провода), что и вызывает электрическую индукцию. В результате во проводниках возникает переменный ток.

▪️ Выходной ток. Сгенерированный электрический ток выводится через внешние контакты генератора и может быть использован для подачи электроэнергии в сети или для питания электрических устройств.
#видеоуроки #physics #физика #опыты #электродинамика #электричество #магнетизм #эксперименты #научные_фильмы

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

⚡️ Откуда берется трехфазный ток?

Трёхфазный ток вырабатывается синхронным генератором. Его статор (неподвижная часть) включает три обмотки (сегмента), находящиеся в окружности со сдвигом друг от друга на 120°. Трёхфазная система электроснабжения — частный случай многофазных систем электрических цепей переменного тока, в которых действуют созданные общим источником синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые друг относительно друга во времени на определённый фазовый угол. В трёхфазной системе этот угол равен 2π/3 радиан (120°).

Основными элементами трёхфазной цепи являются:
▪️ Электростанция. Производит электроэнергию с напряжением от 1 до 35 киловольт путём преобразования энергии источника (воды, тепла или атома) в механическую.
▪️ Трёхфазный генератор. Выполняет преобразование механической энергии в электрическую с определённой мощностью, измеряемой в киловаттах, которую он может подать на потребителя.
▪️ Повышающий силовой трансформатор. Выполняет повышение величины выходного напряжения от 110 до 750 киловольт для того, чтобы передать электроэнергию на большие расстояния до населённых пунктов и городов.
▪️ Линии электропередач (ЛЭП). Опорные сооружения, на которых установлены токопровода для безопасной передачи высоковольтной энергии.
▪️ Понижающий силовой трансформатор (трансформаторные подстанции). Выполняет снижение величины выходного напряжения обратно до 1–35 киловольт для её подачи на низковольтные линии.
▪️ Приёмники — потребители трёхфазного тока — бытовые или специализированные электроприборы.

Трёхфазный переменный ток наиболее распространён и используется в промышленности, на предприятиях, в медицинских учреждениях и в частном секторе (например, в коттеджах) для питания энергозатратного оборудования или большого количества техники.
#видеоуроки #physics #физика #опыты #электродинамика #электричество #магнетизм #эксперименты #научные_фильмы

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

⚡️ Лучшая подборка экспериментов, связанных с током [МИФИ Гервидс Валериан Иванович]

▪️ 00:01 — Вольтова дуга
▪️ 01:29 — Искровой разряд
▪️ 03:57 — Ток при замыкании и размыкании цепи с индуктивностью
▪️ 06:33 — Падение потенциала вдоль проводника

▫️ Первым в мире исследователем электричества считается Фалес Милетский, который примерно в 600 году до н. э. обнаружил возникновение притяжения при трении меха о поверхность янтаря.

▫️ В 1600 году физик Уильям Гилберт ввёл в обращение сам термин «электричество» и придумал электроскоп, обнаруживающий нахождение на теле электрических зарядов. 24

▫️ В 1663 году немецкий учёный Отто фон Герике создал экспериментальный образец электростатического генератора — серный шар, который при натирании сухой ладонью или тряпкой издавал треск и даже приводил к появлению видимого разряда.

▫️ В 1729 году англичанин Стивен Грей провёл опыты по передаче электричества на расстояние, обнаружив, что не все материалы одинаково передают электричество.

▫️ В 1733 году француз Шарль Дюфе установил существование двух типов электричества, стеклянного и смоляного, которые выявлялись при трении стекла о шёлк и смолы о шерсть.

▫️ В 1745 году учёный из Голландии Питер ван Мушенбрук соорудил первый в мире аппарат, который мог накапливать электрический заряд.

▫️ В 1748 году Бенджамин Франклин создал солнечную батарею, используя стеклянные листы, которые сжаты пластинами из свинца. Позже он сформулировал принцип сохранения заряда, а в 1752 году провёл эксперимент, доказывающий, что молния — это ничто иное, как электричество.
#видеоуроки #physics #физика #опыты #электродинамика #электричество #магнетизм #эксперименты #научные_фильмы

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

⚡️ Уравнения Максвелла ✨

К первой половине 19 века понимание электромагнетизма улучшилось благодаря многочисленным экспериментам и теоретическим работам. В 1780-х годах Шарль-Огюстен де Кулон установил свой закон электростатики. В 1825 году Андре-Мари Ампер опубликовал свой закон силы. В 1831 году Майкл Фарадей открыл электромагнитную индукцию в ходе своих экспериментов и предложил силовые линии для ее описания. В 1834 году Эмиль Ленц решил проблему направления индукции, а Франц Эрнст Нейман записал уравнение для расчета индуцированной силы при изменении магнитного потока. Однако эти экспериментальные результаты и правила были плохо организованы и иногда сбивали ученых с толку. Требовалось всеобъемлющее изложение принципов электродинамики.

Эта работа была выполнена Джеймсом К. Максвеллом на основе серии статей, опубликованных с 1850-х по 1870-е годы.

В 1850-х годах Максвелл работал в Кембриджском университете, где на него произвела впечатление концепция силовых линий Фарадея. Фарадей создал эту концепцию под впечатлением от Роджера Босковича, физика, который также повлиял на работу Максвелла. Позже, Оливер Хевисайд изучил Трактат Максвелла по электричеству и магнетизму и использовал векторное исчисление, чтобы синтезировать более 20 уравнений Максвелла в 4 узнаваемых, которые используют современные физики. Уравнения Максвелла также вдохновили Альберта Эйнштейна на разработку специальной теории относительности.

Экспериментальное доказательство уравнений Максвелла было продемонстрировано Генрихом Герцем в серии экспериментов в 1890-х годах. После этого уравнения Максвелла были полностью приняты учеными. #научные_фильмы #физика #электродинамика #электричество #магнетизм #science #видеоуроки #physics

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

Момент перегорание лампочки 💥

При горении лампочки вольфрамовая спираль нагревается до огромной температуры, до белого каления. Меняется её сопротивление, металл испаряется, спираль под действием силы тяжести провисает, и туда стекает часть расплавленной спирали. В результате всего этого та часть спирали, что находится в точках крепления, истончается сильнее и в момент загорания лампочки перегорает, потому что она тоньше и не выдерживает ток (накаляется быстрее). #gif #физика #электричество #электродинамика #physics

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

⚡️ Перед ударом молнии в землю в атмосфере происходят физические процессы, связанные с образованием канала молнии, ионизацией воздуха и ролью электрического поля. Эти процессы также влияют на возникновение грома — звукового явления, сопровождающего разряд молнии. Перед основной вспышкой молнии формируется ступенчатый лидер — узкий канал ионизированного воздуха, который движется от облака к земле. Некоторые особенности процесса:
1. Электроны под действием разности потенциалов начинают двигаться к земле, сталкиваясь с молекулами воздуха, ионизируя их.
2. Из-за ионизации воздуха электропроводность в зоне траектории лидера возрастает, что создаёт путь для основного разряда.
3. Ионизация происходит неравномерно, поэтому лидер может разветвляться.

В сильном электрическом поле вблизи центра лидера происходит интенсивная ионизация атомов и молекул воздуха. Это происходит за счёт:
▪️бомбардировки атомов и молекул быстрыми электронами, вылетающими из лидера (ударная ионизация);
▪️поглощения атомами и молекулами фотонов ультрафиолетового излучения, испускаемого лидером (фотоионизация).

Для возникновения молнии необходимо, чтобы в относительно малом объёме облака образовалось электрическое поле с напряжённостью, достаточной для начала электрического разряда (~1 МВ/м), а в значительной части облака — поле со средней напряжённостью, достаточной для поддержания начавшегося разряда (~0,1–0,2 МВ/м). Однако само облако не в состоянии так наэлектризовать себя, чтобы вызвать разряд между своей нижней частью и землёй: напряжённость электрического поля в грозовом облаке никогда не превышает 400 кВ/м, а электрический пробой в воздухе происходит при напряжённости больше 2500 кВ/м.

Гром возникает в результате ударной волны, порождаемой быстрым расширением ионизированных каналов. Некоторые особенности механизма:
1. Вдоль пути разряда молнии возникает внезапное нагревание и сильное расширение воздуха, похожее на сильный взрыв.
2. Это расширение вызывает ударную волну, перемещающуюся в атмосфере и достигающую земной поверхности.
3. Обычно гром воспринимается не как отдельный резкий звук, а как ряд последовательных ударов — раскатов, которые отличаются интенсивностью и продолжаются по несколько секунд.

⚡️ Уравнения Максвелла ✨

📙 От Кирхгофа до Планка [1981] Ханс-Георг Шёпф

⚡️ Лучшая подборка экспериментов, связанных с током [МИФИ Гервидс Валериан Иванович]

🧊 Кварц используют как источник времени в кварцевых часах 📟

⚡️ Откуда берется трехфазный ток?

⚡️ Ручной генератор для зарядки в любых условиях

#научные_фильмы #физика #электродинамика #электричество #магнетизм #science #видеоуроки #physics

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

💡 Тиристор — полупроводниковый прибор, предназначенный для однонаправленного преобразования тока (ток пропускается только в одну сторону). Имеет два устойчивых состояния:
«закрытое» — состояние низкой проводимости;
«открытое» — состояние высокой проводимости.
Назначение тиристора — выполнение функции электронного выключателя (ключа). Особенность — невозможность самостоятельного переключения в закрытое состояние. Тиристор состоит из четырёх чередующихся слоёв (структура p-n-p-n). Внутри прибора находятся три p-n-перехода, которые соединены последовательно.
У тиристора есть три вывода: анод, катод и управляющий электрод (его ещё называют затвором).

Принцип работы: Переход тиристора из одного состояния в другое в электрической цепи происходит скачком (лавинообразно) и осуществляется внешним воздействием на прибор: либо напряжением (током), либо светом (для фототиристора).
Особенности работы:
▪️После перехода тиристора в открытое состояние он остаётся в этом состоянии даже после прекращения управляющего сигнала.
▪️Тиристор остаётся в открытом состоянии, пока протекающий через него ток превышает некоторую величину, называемую током удержания.
▪️Если ток снизится, тиристор автоматически закроется.

Тиристоры подразделяются, главным образом, по способу управления и проводимости. Например:
▪️Диодные (динисторы) — не содержат управляющих электродов, управляются напряжением, приложенным между основными электродами.
▪️Триодные (тринисторы) — содержат один управляющий электрод. В зависимости от того, к какому слою полупроводника подключён управляющий электрод, тринисторы бывают управляемыми по аноду и по катоду.
▪️Симметричные (симисторы) — способны проводить ток в обоих направлениях.

Применение: Тиристоры используются в схемах, где требуется надёжное включение и отключение тока, например в регуляторах мощности, фазовых переключателях и источниках питания. Также тиристоры применяются в ключевых устройствах, например, в силовом электроприводе.
#научные_фильмы #физика #электродинамика #электричество #магнетизм #science #видеоуроки #physics

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

⚡ Симистор (симметричный триодный тиристор, триак) — полупроводниковый прибор, разновидность тиристоров, используемый для коммутации в цепях переменного тока. В электронике часто рассматривается как управляемый выключатель (ключ).

Особенность симистора — способность проводить ток в обеих полярностях, в отличие от тиристора, который работает только в одном направлении. Это позволяет использовать симисторы в цепях переменного тока без дополнительной схемы мостового выпрямления. Симистор имеет три вывода: анод, катод и управляющий электрод (Gate).

Симисторы могут быть подключены к нагрузке различными способами, в зависимости от требований схемы:
▪️ Последовательное подключение — включается последовательно с нагрузкой, наиболее распространено для управления мощностью ламп, двигателей или нагревателей.
▪️ Мостовая схема — используется в мостовой конфигурации для управления мощностью в более сложных приложениях.

Принцип работы: Процесс включения симистора начинается с подачи импульса на управляющий электрод (Gate). Когда напряжение достигает определённого порогового значения, структура симистора переходит из состояния блокировки в состояние проводимости. В это время через прибор начинает течь ток.

Особенности симисторов: Способность к самозадержке — после срабатывания (включения) симистор остаётся в проводящем состоянии до тех пор, пока ток через него не упадёт ниже определённого уровня. Этот принцип работает, даже если сигнал на управляющем электроде пропадёт.

Симисторы используются в различных устройствах, например:
▪️ регуляторы скорости электродвигателей;
▪️ преобразователи энергии;
▪️ световые регуляторы.

Существует два основных направления использования симисторов: для включения/выключения коммутации нагрузки в цепях переменного тока и для регулирования мощности, передаваемой в нагрузку путём изменения напряжения. #научные_фильмы #физика #электродинамика #электричество #магнетизм #science #видеоуроки #physics

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib