Юный техник, 2009 № 08 - Журнал «Юный техник»

Добавим к этому, что, поскольку на лопатки турбины будет попадать уже холодная жидкость, для их изготовления подойдут недорогие материалы, например, алюминий.

Термомагнитные двигатели пока не вышли из стен лабораторий, поскольку для получения высокого КПД нужна высокая температура, а магнитных жидкостей, способных долго работать в таких условиях, пока нет.

В 1990-х годах аргентинский изобретатель М. Инвар предложил применить в термомагнитном двигателе смесь тонкого железного порошка с гелием. При определенных условиях частицы порошка оказываются отделены друг от друга газовой пленкой и приобретают такую же свободу перемещения, как молекулы жидкости.

Такая смесь порошка и газа может течь, словно жидкость. Ее называют «псевдожидкостью». Предложенная М. Инваром псевдожидкость может неограниченно долго выдерживать температуру точки Кюри железа (738 °C), а термомагнитный двигатель на ее основе может иметь КПД более высокий, чем дизель.

Термомагнитный двигатель Э. Реслера и Р. Розенцвейга.

Модель термомагнитного двигателя можно сделать своими руками. Мощность ее ничтожно мала, но, тем не менее, она доказывает возможность получения механической энергии за счет нагревания и охлаждения железа в магнитном поле.

Укрепите с помощью скотча на краю деревянной подставки сильный магнит из китайской защелки для мебели. На самодельном штативе подвесьте на тонкой медной проволочке кусочек жести от консервной банки размером 2x3 см. Затем подвиньте магнит так, чтобы он притянул жестянку, но до самого магнита она не доставала.

Если теперь поставите около магнита школьную газовую горелку или просто свечу так, чтобы она нагрела жесть до точки Кюри, то в какой-то момент она перестанет притягиваться к магниту. Через некоторое время кусочек жести остынет, и процесс повторится. У вас получится своеобразный термомагнитный маятник.

В литературе описан простой магнитный двигатель, дающий вращательное движение. Для его изготовления нужен жестяной диск (аккуратно вырезанная крышка консервной банки), два сильных подковообразных магнита и деревянная подставка 20x40 см. В середине подставки установите остро заточенный гвоздь. В центре диска при помощи керна или острого дюбеля сделайте углубление и поместите его на острие гвоздя. После этого поставьте магниты на подставку и расположите их так, чтобы диск устойчиво держался на острие. Если поставить свечу невдалеке от диска, участок диска, нагревшись, начнет терять свои магнитные свойства, а сам диск станет медленно вращаться.

Во всех этих опытах железо можно заменить никелем. Он так же обладает способностью притягиваться к магниту. Но потеря магнитных свойств у никеля (точка Кюри) имеет температуру 370 °C, а потому опыты получаются гораздо четче и быстрее.

Разбив старую радиолампу, вы найдете в ней крохотный кусочек никеля. Для термомагнитного маятника в самый раз!

Ну, а вообще-то на железе и никеле свет клином не сошелся. В 1999 г. в институте Физики АН Грузии сделали термомагнитный двигатель с диском из гадолиния. У него температура точки Кюри всего 19 °C. Двигатель начинает работать, стоит попасть на диск лучику солнца!

В принципе и никель, и гадолиний можно купить. Стоят эти материалы недешево, но для опытов нужны буквально граммы.

А. ИЛЬИН

Рисунки автора

ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Электростатические громкоговорители и телефоны

(Окончание. Начало см. в предыдущем номере.)

Головные электростатические телефоны изготавливаются точно так же, но пластины выбираются поменьше, порядка 5… 10 см. Они могут быть круглыми или овальными. После сборки излучателей к ним остается приделать лишь поролоновые валики, прилегающие к ушам, и изголовье.

Телефоны получаются тонкими и очень легкими. Выводы двух излучателей соединяются параллельно. Отсутствие короткого замыкания в излучателях надо проверить любым омметром.

Для испытаний излучателя использовался детекторный приемник, схема которого показана на рисунке 3.

Его колебательный контур образован емкостью антенны (примерно 6 пФ на метр длины провода) и индуктивностью катушки L1. Детектор собран по схеме удвоения напряжения на диодах VD1, VD2. Резистор R1 нужен, чтобы излучатель разряжался при отрицательных полуволнах звукового сигнала.

Поляризующее напряжение возникает при детектировании несущей принимаемого амплитудно-модулированного сигнала, на него наложены звуковые колебания, т. е. получается как раз то, что и нужно для правильной работы излучателя (см. рис. 1б).

Антенной служил провод длиной вместе со снижением около 25 м, высота провода над крышей дома не превосходила 6 м.

В качестве катушки L1 использовалась длинноволновая магнитная антенна портативного транзисторного приемника, настройка велась передвижением ферритового стержня. При приеме на восточной окраине Москвы радиостанций «Маяк» (198 кГц) и «Радио России» (261 кГц) амплитуда высокочастотного напряжения на катушке достигала нескольких десятков вольт и описанный излучатель с отражательной доской «озвучивал» небольшую тихую комнату. Таким образом, получился, вероятно, впервые в мире, громкоговорящий детекторный приемник с электростатическим громкоговорителем. Электростатические же телефоны, сделанные по описанному способу и подключенные к приемнику, во время музыкальных программ создавали незабываемое впечатление присутствия в концертном зале.

Резистор R1 лучше подобрать по наилучшему звучанию — увеличение его сопротивления приводит к завалу верхних частот, во-первых, из-за емкости самого излучателя (а она может составлять многие сотни пикофарад), и во-вторых, из-за возрастания добротности контура, который меньше шунтируется входным сопротивлением детектора, зато общая громкость звука возрастает. Полезно установить подстроечный резистор сопротивлением 4,7 МОм последовательно с постоянным 1…1,5 МОм.

Лучшие результаты дают дифференциальные конструкции электростатических громкоговорителей, в которых пленка не испытывает постоянной силы притяжения, вызванной поляризующим напряжением, и колеблется легче, встречая только сопротивление воздуха.

Пример такой конструкции дан на рисунке 4.

Однако здесь нужны два противофазных звуковых напряжения одинаковой амплитуды, получаемые от трансформатора с симметричной вторичной обмоткой (обычно она повышающая). Нужна и двухслойная пленка с металлизацией в середине.

Другой вариант — использовать однослойную пленку, но пластину со стороны металлизации покрыть изолирующим лаком.

Ненадолго вернемся к теории. Здесь у нас как бы два электростатических громкоговорителя, сложенных вместе. Один создает звуковое давление р1 при приложенном напряжении U1 = Uп + Uзв, другой — р2 при напряжении U2 = Uп — Uзв, причем р2 направлено в другую сторону. Общее звуковое давление будет равно разности р = р1 — р2. Пользуясь формулами из первой части нашей теории, выразим через приложенное напряжение:

р = р 1— р2 = ε0∙Е12 — ε0∙Е22 = (ε0/d2)∙[(Uп + Uзв)2 — [(Uп — Uзв)2].

Возведя в квадрат сумму и разность напряжений, увидим, что квадраты напряжений сокращаются.

Это означает компенсацию «квадратичных» искажений. Получаем: р = 4ε0∙Uп∙Uзв/d2

Как видим, дифференциальный громкоговоритель линеен и его отдача прямо пропорциональна поляризующему напряжению и обратно пропорциональна зазору между пленкой и пластинами. Поляризующее поле не обязательно создавать внешним источником. Есть диэлектрики (полиэтилен, например), способные сохранять поверхностный заряд годами. Их называют электретами. Из обыкновенной полиэтиленовой пленки можно изготовить электретную, нагрев ее почти до температуры плавления и медленно остудив в сильном электрическом поле. Поверхностный заряд электретной пленки сам и создаст поляризующее поле, нам останется приложить к неподвижным перфорированным пластинам звуковое напряжение.

Заинтересовавшимся читателям предлагаем самим разобраться в работе дифференциального излучателя и подумать, как подключить его к детекторному приемнику. Будет замечательно, если удастся обойтись без трансформатора.

Подсказка: ничто не мешает подключить к катушке (рис. 3) и второй детектор, но с обратной полярностью диодов, тогда получим выпрямленное напряжение другой полярности. Сообщайте нам о результатах: лучшие предложения, а тем более, описания испытанных конструкций мы постараемся опубликовать.