Юный техник, 2007 № 04 - Журнал «Юный техник»

Напряжение для питания своего двигателя Нейл Стайнер получает от простейшего электростатического генератора — отрезка пластиковой водопроводной трубы без металлической прослойки и куска хлопчатобумажной ткани, между двумя слоями который вшит провод, заземленный так же, как обкладка двигателя.

Если двигать вверх и вниз трубу, обернув ее тканью, станет слышен треск и появятся искры. Снять заряд с трубы можно с помощью металлической метелочки, соединенной со второй обкладкой двигателя. Напряжение у генератора Нейла Стайнера около 2500 В.

Этого достаточно для того, чтобы двигатель вращался с большой скоростью. Согласитесь, все эти двигатели больше похожи на игрушки. Однако в 1982 году советские изобретатели С. Литовченко и Н. Тимченко построили несколько более мощных электромоторов на эффекте Герца — Квинке и тщательно измерили все их параметры. Один из них (рис. 3) развивал на валу мощность 0,16 Вт, потребляя 4,7 Вт.

Рис. 3

Получалось, что двигатель имел немыслимо низкий для электрических машин КПД, всего 3,4 %. Это и ограничивает возможность применения таких двигателей. Но в некоторых случаях инженеры готовы про КПД забыть.

Представьте себе ротор гироскопа, работающего на ракете, пролетающей вблизи Солнца во время магнитной бури. Это поле вполне может «сбить» направление оси ротора гироскопа, и ракета потеряет ориентацию.

Катастрофа неминуема. Как быть? Защитить гироскоп железным экраном, но это значительный вес. Можно поступить проще. Ротор сделать из пластика, на который магнитное поле не действует вообще, а раскрутить его, поместив между пластин конденсатора при помощи электрического поля и эффекта Герца — Квинке. Затраты энергии на раскручивание ротора гироскопа ничтожны, и КПД здесь не имеет значения.

А вот еще предложение. Его высказал в 1986 г. руководитель одного из кружков мелитопольской Станции юных техников Н.С. Трахтенберг.

Представим себе вертолет, летящий в окрестностях грозового облака. Если он выбросит за борт металлический трос длиной в несколько десятков метров, по нему потечет ток напряжением в десятки киловольт. Использовать такое напряжение для привода электромоторов обычного типа трудно. Необходимо сначала понизить его напряжение. Это связано с большими потерями, да и вес необходимой для этого аппаратуры недопустимо велик. Дело может спасти электростатический двигатель. Его можно непосредственно подключить к проводнику, извлекающему электричество из атмосферы.

А.ИЛЬИН

Рисунки автора

ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

«Портрет» радиодетали

(Часть II. Начало см. в «ЮТ» № 8 за 2006 год.)

Катушки индуктивности применяются в частотных фильтрах, дросселях и трансформаторах. Часто они состоят из ферритового сердечника, помещенного в каркас с навитым на него обмоточным проводом. На рисунке 1 дан пример подобного узла, используемого в качестве магнитной антенны радиоприемника.

Рис. 1

Обычно такие катушки делают по описаниям сами любители. При этом они могут существенно отличаться габаритами, маркой и числом витков. Для магнитных антенн обычно применяют ферритовые стержни круглого сечения диаметром 8 мм или прямоугольного 3x20 и 4x16 мм.

Поскольку площадь сечения тех и других одинакова, их можно считать взаимозаменяемыми.

Встречаются также ферритовые сердечники тороидальной и Ш-образной формы. Их применяют в усилителях звука, а также в преобразователях тока и напряжения автономных источников питания.

Перейдем к основным полупроводниковым элементам. Простейшие из них — диоды, приборы, пропускающие ток в одном направлении (рис. 2).

Рис. 2

Полярность диодов легко проверить с помощью омметра.

Области применения диодов разнообразны. Часто их применяют для выпрямления тока. Есть диоды (стабилитроны), способные при соответствующем включении выдавать строго постоянный уровень напряжения.

Существуют светодиоды, испускающие свет под действием приложенного напряжения. Самые маломощные из них служат в качестве индикаторов напряжения. Специальные светодиоды, излучающие мощный поток света, применяют в карманных фонарях и настольных лампах.

В отличие от диодов, имеющих два электрода, транзисторы, за редким исключением, имеют три вывода: коллектор, базу и эмиттер. У более редких «полевых» транзисторов электроды именуются стоком, затвором и истоком.

Для транзисторов характерно большое разнообразие форм корпусов и расположения выводов, причем один и тот же корпус могут иметь транзисторы различных типов, каждый со своим расположением выводов (рис. 3).

Рис. 3

Отметим также различия в типе проводимости — n-p-n (с «плюсом» питания на коллекторе) и p-n-p (с «минусом» на коллекторе).

Транзисторы применяются в схемах усиления плавно изменяющихся электрических сигналов, а также для формирования и генерации сигналов импульсных, где они работают в «ключевом» режиме «включен-выключен».

Маломощные транзисторы чаще делают в корпусах цилиндрической формы либо в виде таблетки с выводами. Сравнительно мощные приборы, работающие в выходных каскадах звукоусиления и легкой автоматики, имеют более крупные размеры.

Обозначение типа транзистора обычно указывается на его корпусе, но для грамотного включения в схему следует найти соответствующую справочную литературу. Мы, со своей стороны, давая в журнале описания тех или иных конструкций, постараемся облегчить задачу, знакомя читателя с основными радиодеталями, используемыми в конструкции.

В заключение коснемся наиболее сложных элементов — интегральных микросхем. Они содержат несколько функциональных узлов с большим количеством электрических выводов.

Большинство микросхем (рис. 4) имеет вид бруска из изоляционного материала, на одной из граней которого располагается один или несколько рядов жестких выводов. На противоположной грани наносится обозначение типа микросхемы и значок в виде кружочка или треугольничка-«ключа», от которого ведется порядковая нумерация электрических выводов.

Рис. 4

Отсчет номеров нужно вести против часовой стрелки. Некоторые из подобных микросхем имеют уширенные площадки, главное назначение которых — отвод тепла от наиболее электрически нагруженных узлов микросхемы. Кроме того, они могут служить одним из ее внешних выводов, а также узлом крепления на радиаторе или монтажной плате. Часть микросхем имеют корпуса в виде цилиндрика, на донышке которого по окружности располагается пучок из 8… 12 проволочных выводов. «Ключом» здесь служит небольшой металлический лепесток или лунка на донце корпуса. Если такую микросхему держать выводами к себе, отсчет их нумерации нужно вести по часовой стрелке.

Ю. ПРОКОПЦЕВ

ЧИТАТЕЛЬСКИЙ КЛУБ

Вопрос — ответ

Слышал, что в школах Великобритании ввели «уроки счастья». Что они собой представляют?

Александра Сафонова,

г. Санкт Петербург

Новый предмет введен в британских школах с целью противостоять настоящей эпидемии депрессии среди подростков страны. Как показали исследования психологов, очень многие школьники Великобритании не удовлетворены ни собой, ни своим положением среди товарищей, ни своими успехами…

И тогда американский психолог Мартин Селигман, работающий на Британских островах, предложил рассказывать школьникам на специальных уроках, начиная с 11 лет, как добиваться успеха в жизни, как повысить собственную самооценку и противостоять сложностям окружающего мира…

В феврале па станции МКС в пустой скафандр поместили радиопередатчик и во время очередного выхода за борт станции астронавты просто вытолкнули его в открытый космос. Зачем это было сделано? Ведь скафандр стоит, наверное, немалых денег? И какова его дальнейшая судьба?

Олег Коростылев,

г. Рязань

Действительно, по предложению ведущего специалиста РКК «Энергия» Сергея Самбурова, экипаж МКС провел такую операцию. Получился еще один искусственный спутник Земли, который получил название «Радиоскаф», то есть «радиофицированный скафандр».

«Начинку» для него сконструировали студенты МГТУ и МАИ, отметившие таким своеобразным способом юбилеи своих вузов. Оболочка скафандра защитила радиоаппаратуру от космического холода, а аккумулятор скафандра обеспечил радиоаппаратуре питание.