Кофемашина - это не просто бытовой прибор для быстрого завтрака. По сути, в ней собраны сразу несколько инженерных систем: автоматика, термодинамика, гидравлика, материалы, экстракция и контроль качества процесса. Когда мы нажимаем кнопку, машина за несколько десятков секунд проходит путь от состояния ожидания до тонко рассчитанного технологического цикла, где важна каждая мелочь - от температуры воды до размера помола. Если смотреть только со стороны, кажется, что кофемашина делает одну вещь: пропускает горячую воду через кофе. Но на самом деле ей приходится решать сразу несколько задач одновременно. Нужно быстро нагреть воду, удержать нужную температуру, создать достаточное давление, дозировать поток ...
Если в бочку с водой бросить кирпич, бочка уцелеет. Но если в нее выстрелить из пистолета, вода мгновенно разорвет обручи. Дело в том, что жидкости практически несжимаемы. Сравнительно медленно падающий кирпич позволяет воде успеть среагировать: уровень жидкости несколько повысится. А вот когда в воду врезается стремительная пуля, вода уже не успевает подняться, в результате резко подскакивает давление, и бочка разваливается. Нечто похожее произойдет, если в бочку угодит удар молнии. Конечно, такое случается редко. Но вот в озеро или речку «попадания» бывают чаще. Лев Александрович Юткин в детстве стал свидетелем такого события ...
Источниками оптического излучения (другими словами — источниками света) являются многие естественные объекты, а также искусственно создаваемые приборы, в которых те или иные виды энергии превращаются в энергию электромагнитного излучения с длиной волны от 10 нм до 1 мм. В природе такими, давно ставшими нам привычними, источниками являются: солнце, звезды, молнии и т. д. Когерентные источники, такие как лазеры, генерируют узконаправленный свет с высокой степенью монохроматичности и интенсивности. Они используются в медицине, телекоммуникациях и производстве. Некогерентные источники включают лампы накаливания, галогенные лампы, светодиоды и газоразрядные лампы ...
Для начала имеет смысл упомянуть классический эффект Мейснера, при котором из объема проводника, пребывающего в сверхпроводящем состоянии, полностью вытесняется магнитное поле, в которое он помещен. Так, если над охлажденной до критической температуры пластиной из оксида иттрия-бария-меди, ставшей в этих условиях сверхпроводником, разместить магнит, то он сможет парить в воздухе, преодолевая силу тяжести. Оксид иттрия-бария-меди имеет критическую температуру 93К, поэтому жидкого азота с его 77,4 К с избытком хватает для сообщения пластине нужной температуры, при которой она становится сверхпроводником. Суть эффекта Мейснера состоит в том, что наведенное в пластине из сверхпроводника магнитное поле ...
Согласно докладу Всемирного экономического форума, к 2030 году автоматизация создаст 170 миллионов новых рабочих мест при чистом росте занятости около 7%. Электротехника - одна из немногих отраслей, где этот рост сочетается с демографическим давлением: стареющий персонал уходит на пенсию быстрее, чем система образования готовит замену. В России и Беларуси Министерства труда уже зафиксировали устойчивый спрос на электромехаников и электромонтёров как приоритетную нишу рынка труда на ближайшие пять лет. Чтобы понять, куда движется профессия, полезно разобраться, где она находится сегодня. За последние 10-15 лет в русскоязычной электротехнической среде произошла настоящая терминологическая революция ...
Природе свойственны периодические процессы: день сменяет ночь, теплое время года сменяется холодным и т. д. Период этих событий почти постоянен и поэтому может быть строго определен. Кроме того, мы вправе утверждать, что приведенные в качестве примера периодические природные процессы не являются затухающими, по крайней мере по отношению к продолжительности жизни одного человека. Однако в технике, а в электротехнике и в электронике - особенно, далеко не все процессы являются периодическими и незатухающими. Обычно какой-нибудь электромагнитный процесссначала возрастает, а затем убывает. Часто дело ограничивается лишь фазой начала колебания ...
Первые магнитные компасы, указывающие направления на магнитные полюса Земли, появились еще в третьем веке до Нашей эры на территории Китая. Это были приборы в форме круглых разливательных ложек с короткими ручками, изготовленные из магнитного железняка. Ложку ставили выпуклой частью на гладкую медную или деревянную поверхность, по которой вокруг были нанесены деления с изображениями знаков зодиака, обозначающие стороны света. Чтобы привести компас в действие, ложку слегка подталкивали, и она начинала вращаться. В конце концов, когда ложка останавливалась, ее ручка указывала точно на южный магнитный полюс Земли ...
Чтобы сделать электрические или механические колебания (колебательного контура или маятника) незатухающими, необходимо все время компенсировать потери на сопротивление или на трение. Можно, например, воздействовать на колебательный контур переменной ЭДС, которая будет периодически увеличивать ток в катушке, и соответственно поддерживать амплитуду напряжения на конденсаторе. Или можно подталкивать маятник, аналогичным путем поддерживая его гармоническое качание. Как известно, величина энергии магнитного поля катушки колебательного контура связана с ее индуктивностью и током ...
Среди всех технологий долгосрочного хранения электроэнергии одна выделяется своей нарочитой простотой: воздух закачивается под высоким давлением в подземную полость, а когда энергия нужна - выпускается обратно и раскручивает турбину. Никакой экзотической химии, никаких редкоземельных металлов. CAES (Compressed Air Energy Storage, накопление энергии сжатым воздухом) - это технология, которая работает по тому же принципу, что и обычный баллон для пневматики, только в планетарных масштабах. Рынок CAES оценивался в 1,7 млрд долл. в 2025 году и, по прогнозам аналитиков, достигнет 3,6 млрд долл. к 2035 году при среднегодовом темпе роста 7,6%. ...
Любой полупроводниковый прибор, будь то IGBT-модуль в частотном преобразователе или SiC-ключ в тяговом инверторе, неизбежно сталкивается с одним и тем же физическим препятствием: механически идеально ровных поверхностей не существует. Даже тщательно шлифованные металлические плоскости при микроскопическом увеличении обнаруживают горный рельеф пиков и долин, а воздух, заполняющий эти впадины, обладает теплопроводностью около 0,025 Вт/м·К - то есть является прекрасным теплоизолятором. Именно здесь вступают в дело термоинтерфейсные материалы (TIM): их единственная функция - вытеснить воздух из микропространства ...
Промышленные объекты неустанно вибрируют. Трансформаторы гудят на частоте 50 Гц, подшипники электродвигателей отзываются собственными резонансами, трубопроводы передают пульсации насосов на километры в стороны. До недавнего времени всё это механическое беспокойство воспринималось исключительно как помеха, источник усталостных разрушений и акустического дискомфорта. Однако в арсенале современной физики появился класс устройств, способных обратить рассеянную вибрационную энергию в электричество - магнитоэлектрические (МЭ) преобразователи-харвестеры нового поколения. В основе МЭ-харвестера лежит элегантная физическая идея ...
Когда начинающий проектировщик впервые открывает Правила устройства электроустановок, первое, что он ищет в разделе про кабели - таблицу допустимых длительных токов. Логика очевидна: ток нагрузки известен, нужно найти сечение, при котором кабель этот ток выдержит без перегрева. Нашёл - записал - готово. Именно так учат в большинстве вузов, и именно так работает большинство практикующих инженеров на протяжении всей карьеры. Критерий нагрева решает вполне конкретную задачу: не допустить, чтобы изоляция кабеля разрушилась от перегрева раньше расчётного срока службы. Это важно, это обязательно, это закон ...
Свинцово-кислотный аккумулятор был изобретен в 1859 году французским физиком Гастоном Планте (Raimond Louis Gaston Plante), исследователем земного магнетизма и электрических явлений в атмосфере. Данному изобретению предшествовало открытие, сделанное Планте в результате его экспериментов с электролизом водного раствора серной кислоты со свинцовыми электродами. Источником питания в установке для электролиза служили два соединенных последовательно элемента Бунзена (дававшие в сумме 3,6 - 3,8 вольт). Перед экспериментом свинцовые электроды находились на воздухе ...
Многие из нас так или иначе сталкивались с солнечными элементами. Кто-то пользовался или пользуется солнечными батареями для получения электричества в бытовых целях, кто-то использует небольшую солнечную панель для зарядки любимого гаджета в полевых условиях, а кто-то уж точно видел маленький солнечный элемент на микрокалькуляторе. Некоторым даже посчастливилось побывать на солнечной электростанции. Но задумывались ли вы когда-нибудь о том, как происходит процесс преобразования солнечной энергии в энергию электрическую? Процесс преобразования солнечной энергии в электрическую основан ...
«Огненные шары» размером от апельсина до футбольного мяча, которые иногда проходят сквозь стены, является одной из до сих пор неразгаданных загадок современной науки. Шаровая молния — светящиеся белые, желтые, а также красные или сине-фиолетовых шары движутся в разных направлениях, часто вблизи высоковольтного электрооборудования и проводов ЛЭП. Шаровая молния — редкое природное атмосферное электрическое явление, которое еще недостаточно изучено и объяснено. В связи с тем, что шаровая молния до сих пор не описана научно и имеются лишь показания очевидцев, которые разнятся, следовательно, нет достаточного количества достоверных данных ...
Принцип действия элемента Пельтье основан на эффекте Пельтье, который заключается в том, что при пропускании постоянного электрического тока через спай двух разнородных проводников, происходит перенос энергии от одного проводника спая — к другому, при этом в месте спая выделяется или поглощается тепло. Количество выделенного или поглощенного в ходе данного процесса тепла, будет пропорционально току, времени его протекания, а также коэффициенту Пельтье, характерному для данной пары спаянных проводников. Коэффициент Пельтье равен коэффициенту термо-эдс пары, умноженному на абсолютную температуру спая в текущий момент ...
Для снижения в определенной области пространства напряженности магнитного поля постоянного магнита или низкочастотного переменного магнитного поля переменных токов, - применяют магнитное экранирование. В сравнении с электрическим полем, которое довольно легко экранируется применением клетки Фарадея, магнитное поле полностью экранировать нельзя, его можно лишь до определенной степени ослабить в каком-то конкретном месте. Практически, в целях научных исследований, в медицине, в геологии, в некоторых технических областях связанных с космосом и атомной энергетикой, часто экранируют очень слабые магнитные поля, индукция которых ...
Электроника является неотъемлемой частью современного общества, переплетаясь с нашей повседневной жизнью и обеспечивая функционирование множества технических устройств, от смартфонов до телевизоров и компьютеров. На протяжении последних десятилетий индустрия электроники претерпевает невероятное развитие, приводя к созданию продуктов, которые стали неотъемлемой частью нашей цифровой реальности. Ключевым двигателем этого развития являются крупнейшие производители электронной техники, внедряющие новые технологии, улучшая качество и функциональность продукции, а также конкурируя за лидерство на мировом рынке ...