Выполнили: ученики 10 класса МБОУ СОШ 28 г. Пятигорска Качан Дмитрий Полушкина Виктория Руководитель: Учитель физики МБОУ СОШ 28 г. Пятигорска Аулов Александр. - презентация

1 Выполнили: ученики 10 класса МБОУ СОШ 28 г. Пятигорска Качан Дмитрий Полушкина Виктория Руководитель: Учитель физики МБОУ СОШ 28 г. Пятигорска Аулов Александр Викторович г. Пятигорск 2013 г. муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа 28 г. Пятигорска КАТУШКА КАЧЕР БРОВИНА

2 Цели: 1. Изготовление действующей модели катушки качер Бровина. 2. Изучение принципа работы, устройства и ее характеристик.

3 Теоретическая часть

4 Качер. История открытия В.И.Бровин «В спортивном ориентировании зрение участников занято сравнением карты с местностью, поэтому на пользование обычным компасом уходит лишнее время. В 1987 г. я решил спроектировать компас, позволяющий определять стороны света, используя при этом не зрение, а слух. Я представлял себе, что это должен быть генератор звуковой частоты, который изменяет тон в соответствии с его расположением относительно магнитного поля Земли. В качестве генератора звуковой частоты был использован блокинг генератор, собранный по классической схеме, но с цепью обратной связи, где в качестве сердечника индуктивности использовалось аморфное железо, которое изменяет свою магнитную проницаемость при величинах напряженности магнитного поля, соизмеримых с магнитным полем Земли. Звуковой компас работал при изменении ориентации, как и было задумано. Частота следования импульсов менялась в пять раз при изменении ориентации. Анализ свойств полученной схемы выявил много несоответствий в ее работе общепринятым понятиям. Оказалось, что сигналы на электродах транзистора, измеренные на осциллографе относительно как положительного, так и отрицательного полюсов источника питания, имели одинаковую полярность (транзисторы npn имели положительную полярность сигнала на коллекторе, pnp отрицательную). Индуктивность, находящаяся в коллекторной цепи имела сопротивление близкое к нулю. Генератор продолжал работать при приближении к сердечнику сильного постоянного магнита, который насыщает сердечник, и блокинг процесс должен был бы прекратиться из-за отсутствия трансформации в цепи обратной связи. В сердечнике никаким образом не выделялся гистерезис, мне не удалось выявить его по фигурам Лиссажу. Амплитуда сигнала на коллекторе, оказывалась в пять и более раз выше напряжения источника питания. При изменении смещения в базе непрерывный процесс генерации преобразовывался в прерывистый, в виде пачек импульсов. В 1988 г. мной было обнаружено, что сигналы, которые я принимал за блокинг процесс, являются короткими иглообразными импульсами в десятки наносекунд. Я сомневался в наличии взаимоиндукции между базовой и коллекторной индуктивностями, и такую схему я уже не мог называть блокинг генератором. Продолжая изучать свойства полученной схемы и близких к ней, в 1990 г. я обнаружил, что она работает и без сердечника. Оказалось, что такой генератор можно сделать как на известных, так и на "невероятных" схемах с одной или более индуктивностями, соединенными с любыми электродами транзистора, причем взаимоиндукцией обратная связь обеспечивается как положительной, так и отрицательной. Генератор работает и без обратной связи. Коллектор с эмиттером можно менять местами, генерация при этом не прекращается, изменяются лишь формы сигналов. Частоты генератора могут быть от долей герц до сотен килогерц. Этих результатов можно добиться, подбирая число витков в индуктивностях.

5 В 1991 г. стало ясно, что генератор можно собрать на любых транзисторах и любой мощности - биполярных, полевых с изолированным и проводящим затвором, и на радиолампе. В 1996 г этот генератор я назвал Качер ( качатель реактивностей ). В 1992 г. я обнаружил, что у катушки, включенной на вход осциллографа, и наблюдении в ней сигнала от качера, при изменении ее положения относительно качера в пределах рабочего стола, мало меняется амплитуда сигнала. Катушка может иметь произвольную форму и размеры. Чем меньше в катушке витков, тем меньше в ней происходит колебательных процессов при взаимодействии с входной емкостью осциллографа. Далее в тексте я называю индуктором - индуктивность подключенную к источнику питания и включенную в состав качера, приемником - катушку индуктивности с детектором и сглаживающей емкостью, несвязанную гальванически с качером. Если при работающем индукторе к приемнику подключить вольтметр, то наблюдается значительное напряжение, в десятки вольт, на расстояниях от миллиметров до сантиметров от индуктора, линейно падающее от расстояния. Это дало мне основание использовать качер как датчик, преобразующий неэлектрическую величину ( метры, градусы ) в вольты без промежуточных преобразований. Это устройство я запатентовал в 1993 г. в России как " Датчик Бровина " для измерения угловых и линейных перемещений. Благодаря его непохожести на известные в мире устройства с подобными функциями, изобретению присвоено имя автора. В 1994 г. один из наиболее технологичных вариантов качера я сам изготавливал и продавал в Москве на Митинском рынке, о чем известило телевидение в передаче " Белая ворона " Эта схема качера появилась в литературе без моего ведома. Странных свойств у качера предостаточно, и все же самое странное - это перенос энергии, противоречащий законам Ампера и Био - Савара, выражающийся в том, что напряжение в приемнике, возникающее от работы индуктора, убывает линейно в зависимости от расстояния между индукторм и приемником, а не обратно пропорционально, как должно быть по закону Ампера ». Закон Ампера - закон взаимодействия электрических токов. Впервые был установлен Андре Мари Ампером в 1820 для постоянного тока. Из закона Ампера следует, что параллельные проводники с электрическими токами, текущими в одном направлении, притягиваются, а в противоположных - отталкиваются. Законом Ампера называется также закон, определяющий силу, с которой магнитное поле действует на малый отрезок проводника с током. Выражение для силы, с которой магнитное поле действует на элемент объёма проводника с током плотности, находящегося в магнитном поле с индукцией, в Международной системе единиц ( СИ ) имеет вид :

6 Закон Био - Савара Магнитное поле в точке пространства, создаваемое малым отрезком проводника, по которому течет электрический ток, пропорционально силе тока, обратно пропорционально квадрату расстояния от этой точки до проводника и направлено перпендикулярно по отношению и к току, и к направлению на проводник. Одним из величайших прорывов в естествознании XIX века стала серия открытий, позволивших установить неразрывную связь между двумя, казалось бы, не связанными между собой природными феноменами - электричеством и магнетизмом, - которые на поверку оказались просто двумя сторонами одной медали. Одним из первых фрагментов пазла, который предстояло собрать ученым, стало осознание того, что движущиеся электрические заряды (то есть электрический ток) могут порождать магнитное поле. Это открытие сделал датский ученый Ханс Кристиан Эрстед, а представил его в количественной форме французский ученый Андре-Мари Ампер. Обобщением этой работы стал закон Био-Савара (его еще называют «закон Био-Савара-Лапласа»), содержащий окончательную формулировку соотношения между электрическими токами и магнитными полями, которые они производят. Жан Батист Био, яркий и смелый ученый, был профессором физики в Сорбонне и действительным членом французской Академии наук. Сразу после открытия Эрстеда вместе со своим коллегой Феликсом Саваром он принялся за изучение взаимосвязи между электрическим током и магнитными полями. В отличие от Ампера, изучавшего магнитные поля опосредованно, путем измерения силы взаимодействия между парами проводников с током, Био и Савар предприняли прямые измерения магнитных полей, используя для этого множество легких магнитных стрелок компасов. Смысл их закона проще всего понять, если представить себе, что проводник с током разбит на крошечные отрезки - т.н. элементы тока (такой подход предложил ученым их старший коллега Пьер Симон Лаплас (1749–1827), стоявший у истоков дифференциального и интегрального исчисления, который затем и обобщил полученные результаты. На каждом из этих крошечных отрезков кривизной проводника можно пренебречь - их можно рассматривать как отрезки прямой. Так вот, согласно закону Био-Савара, магнитное поле В на расстоянии r от такого элемента тока пропорционально IL/r 2 где I - сила тока, а L - длина элемента тока. Закон Био-Савара является наиболее полным формальным обобщением взаимосвязи между электрическим током и магнитным полем. Это значит, что можно взять проводник с током сколь угодно сложной и асимметричной конфигурации и разбить его на элементы тока. Каждый элемент вносит свой вклад в магнитное поле в рассчитываемой точке. Закон Био-Савара предсказывает также направление получающегося магнитного поля. Это направление можно определить с помощью так называемого правила правой руки, ставшего настоящим бичом целых поколений студентов физических и технических вузов. Правило гласит: если вытянутый указательный палец правой руки показывает направление электрического тока в элементе тока, а средний палец направлен на точку, в которой вы вычисляете магнитное поле, то выставленный под прямым углом к двум другим пальцам большой палец укажет направление магнитного поля.

7 Закон излучения Кирхгофа Физический закон, установленный немецким физиком Кирхгофом в 1859 году. В современной формулировке закон звучит следующим образом: Отношение излучательной способности любого тела к его поглощательной способности одинаково для всех тел при данной температуре для данной частоты и не зависит от их формы и химической природы. Известно, что при падении электромагнитного излучения на некоторое тело часть его отражается, часть поглощается, и часть может пропускаться. Доля поглощаемого излучения на данной частоте называется поглощательной способностью тела С другой стороны, каждое нагретое тело излучает энергию по некоторому закону, именуемым излучательной способностью тела. Величины и могут сильно меняться при переходе от одного тела к другому, однако согласно закону излучения Кирхгофа отношение испускательной и поглощательной способностей не зависит от природы тела и является универсальной функцией частоты (длины волны) и температуры: Наблюдение различных явлений показывают, что в некоторых частотных диапазонах переменного тока взаимодействие между индуктивностями происходит вопреки фундаментальным законам физики. Светодиод, подключенный к приемнику, светится на значительном расстоянии: 3-5 см и более от индуктора. Это противоречит законам Ампера и Био-Савара, поскольку значение взаимоиндукции между индуктором и приемником в отсутствии между ними ферроматериалов, измеряемое в вольтах и амперах на приемнике, убывает не обратно пропорционально квадрату расстояния, как это имеет место для точечного источника. Измеряемые в приемнике ток или напряжение, изменяются прямо пропорционально расстоянию между индуктором и приемником, причем коэффициент пропорциональности бывает и меньше единицы. В 1998 г. В.И.Бровин установил, что ток короткого замыкания (основной), продолжающийся единицы наносекунд, сопровождается медленным током в микросекунды (период накопления заряда). И, соответственно, наблюдается медленный (микросекунды в скважности) прямой и два быстрых (наносекундных в импульсе), прямой и обратный экстратоки самоиндукции. Т.е. схема с заданной периодичностью медленно в микросекунды накапливает объемный заряд в области базы, и затем разряжает его за наносекунды в малоомную цепь индуктора. Качер вызывает в течение единиц наносекунд "кивок" магнитных моментов атомов, составляющих окружающее индуктор пространство вдоль магнитных силовых линий, образуемых индуктором. Магнитные моменты кивают не одномоментно, а в течение некоторого промежутка времени, подобно падающим костяшкам домино, от более плотной упаковки в объеме вблизи индуктора, к более рыхлой вдали от него.

8 ЭДС, наводимая в приемнике потокосцеплением кивка магнитных моментов атомов окружающего вещества, зависит от множителя производной магнитного потока по времени, который стремится к бесконечности, поскольку речь идет о функции, близкой к единичной. Наносекундные импульсы создают излучение СВЧ диапазона, и поэтому эффект прямо пропорциональной расстоянию передачи энергии на более низких частотах и больших длительностях импульса не просматривается. Автором создан инструмент - качер - с помощью которого Явление реализуется во всех случаях. Проводник, являющийся индуктивностью, с током, продолжающимся от десятков и менее наносекунд, создает в окружающем пространстве намагниченность, проявляющуюся в механическом изменении положения магнитных моментов атомов окружающего активную и приемную индуктиности вещества, и это позволяет передавать энергию от активной индуктивности к приемной не только через собственно магнитное поле активной индуктивности, но и от изменяющегося механического перемещения магнитных моментов окружающего индуктивности вещества. В результате изменение энергии в приемной индуктивности в зависимости от расстояния происходит по закону U=U0(1 - kX) Область применения Описанное выше явление, это - новый, шестой способ передачи информации, помимо звука, света, электрической цепи, электромагнитных волн, пневматики. Это способ преобразования технологии для электроники из двух координатного нынешнего состояния расположения элементов, в трех координатное, поскольку перенос информации можно осуществлять без гальванической связи через Z координату и остальные оси, как и теперь, но без гальванической связи. Это способ преобразования неэлектрических величин в электрические. Это способ передачи информации через среды, ранее непреодолимые: жидкости, металлы, диэлектрики. Новое явление открывает перспективы в познании свойств материи. Например, возможно будет простыми методами анализировать состав вещества. Должно состояться открытие аналогичных свойств в электрических полях. Эффект позволяет создавать простые и дешевые средства автоматизации и роботизации, и это сделает всякий ручной труд малоэффективным. Появятся новые способы аудио/ видео записи. Это способ, позволяющий сделать проводные телефонные системы такими же информопроводными, как оптоволоконные. Индуктивность провода, блокирующая сейчас пропуск информации, станет активным проводящим информацию материалом, т.к. качер может совершать и кратковременный разрыв цепи индуктивности.

9 Качер (качатель реактивностей) - новое средство автоматизации на основе датчика Бровина Владимир Ильич Бровин - независимый изобретатель - не имеющий отношения к официальной науке исследователь в домашних условиях открыл излучающие свойства транзисторной или радио/ламповой и индуктивной пары, отличающиеся тем, что объёмный заряд трансформатора сопротивления преобразуется в параметрическую ёмкость, которая заряжает индуктивность, и затем разрывает электрическую цепь, это вызывает коллапс накопленной энергии индуктивности, через её собственное сопротивление и энергия излучается в окружающее пространство в виде наносекундных импульсов следующих с частотами от долей герц до единиц мегагерц. Её можно принять на наружную гальванически несвязанную индуктивность, а с неё энергию можно слить в ёмкость и в результате получить трансформатор постоянного тока, не содержащий железа с КПД 20-40%. Излучение обладает свойствами солитона, т.е. энергия взаимодействия между индуктивностями не убывает обратно пропорционально квадрату расстояния между проводниками, а почти линейна с коэффициентом пропорциональности меньше единицы. Автором разработано много схем, которые могут быть применены в качестве датчиков любых координатных перемещений от микрон до метров, от секунд до сотен градусов.

10 Катушка качер Бровина

11 Практическая часть

12 Модель, схема.

13 Модель. Устройство. Первичная катушка мотается однопроволочным проводом (медной жилой от кабеля ВВГ, например) на любой круглой оправке диаметром 5-7 см (у меня 5 см), 4 витка, оправка после изготовления катушке вынимается. Высота первички должна быть см, т.е. первичку после растягивают до нужной длины. Вторичка мотается витков в один слой тонким проводом на трубе. Далее всё собирается по схеме. Конструктивно первичка должна быть вокруг нижней части. Настройка схемы предельно проста и осуществляется регулировкой R1. Если схема не заработала, меняют местами концы первички. На транзисторы обязательно надо вешать радиаторы, т.к. первые неслабо греются. Проверка работоспособности осуществляется путем поднесения к верхнему концу вторички энергосберегающей лампочки или индикаторной отвертки. Они горят на расстоянии. Также при касании вторички металлическими предметами между ними и катушкой возникают искры. При большом количестве витков вторички могут возникать электрические разряды прямо в воздух.

14 Габариты устройства. Габариты устройства : длина – 35 см, ширина – 12 см, высота – 37 см ( с подставкой ). Технические параметры изготовленной катушки качер Бровина : U = 10.5 B I = 0.3A P = 32 B т

15 Модель. Процесс изготовления.

16

17

18 Модель. В сборе.

19 Модель. Проверка работы.

20 Составление и оформление документации.

21 Модель. Материальные затраты. Расход финансовых ресурсов при изготовлении катушки качер Бровина: ферритовое кольцо (высота 0,7 см, наружный диаметр 1,5-2 см, внутренний диаметр 0,5-0,7 см; размеры не критичны), использовано б/у; - 0 руб. 2 резистора 1 кОм 0,5 Вт - 4 руб. подстроечный резистор 220 Ом 0,25 Вт - 5 руб. 2 транзистора КТ руб. 2 радиатора для транзисторов – 50 руб. 1 выпрямительный диод 1 А - 2 руб. конденсатор мкФ 50 В руб. обмоточный провод 0,25 мм - использован старый трасформатор провод медный однопроволочный 1,5 кв. мм (для первичной катушки) - 0 руб. провод 0,5 кв. мм одножильный многопроволочный (для соединения всех деталей вместе) - 0 руб. кусок пластиковой (не металлопластиковой!) трубы 30 см от обычного водопровода (0,5'') и дощечки для изготовления подставки из подручных материалов – 0 руб. ВСЕГО финансовые затраты: 291 рубль.

22 Модель. Временные затраты. Расход временных ресурсов при изготовлении катушки качер Бровина: изучение литературы, составление плана выполнения работы – 24 чел./час. приобретение материалов, подготовительные работы – 16 чел./час. первичная намотка катушки – 5 мин. вторичная намотка катушки – 2 час. крепление и пайка деталей на плате – 5 часа. настройка схемы – 30 мин. проверка работоспособности – 10 мин. ВСЕГО трудозатраты – чел./час.