Техника - молодёжи 1965-08, страница 40

РЫЕ СТОИТ СДЕЛАТЬ

лодильника. Простой переменой направления тока можно перевести работу этих устройств с холодильного режима на отопительный. Для охлаждения используют и эффект Эттингсгау-зена. Такой холодильник состоит не из двух материалов, а из одного, и особенно хорошо работает при температурах ниже —73° С. Охладители, действующие на эффекте Пельтье, при таких температурах вообще не работают.

Такое внезапное «пробуждение спящего» породило обратную реакцию. Сейчас изучением эффектов занимаются сотни лабораторий, им посвящаются целые тома научных исследований. Вот почему интересны и важны поставленные здесь вопросы. Ведь если существуют другие эффекты, то, кто знает, не окажутся ли они не менее ценными для практики, чем уже открытые, не откроют ли они новых перспектив, не позволят ли создать простые и надежные приборы и устройства?

«НЕОТКРЫТЫЕ»! ПО ПОРЯДКУ РАССЧИТАЙСЫ

итак, сколько всего может сущест-"вовать термо-галызано-магнитных эффектов? Чтобы ответить на этот вопрос, обозначим электрический ток буквой «Э», магнитное поле — «М» и перепад температур — «Т». Тогда для кубика из изотропного материала, то есть обладающего одинаковыми интересующими нас свойствами по всем направлениям, эффект Холла, например, запишется так: ЭМЭ. Это сочетание букв означает: если на вход подать электрический ток и магнитное поле, то на выходе возникнет электрическое напряжение.

Будем обозначать поля, направленные по одной и той же оси, буквами с ноликами вверху — Э°, Т°, М°. Тогда, если выходное и первое входное поля взаимоперпендикулярны, эффект называют поперечным. Если же они

параллельны, эффект именуют продольным.

Перебрав все возможные сочетания трех полей, мы получим 45 эффектов, которые сведены в таблицу на вкладке. По установившейся традиции назовем гальвано-магнитными эффекты, у которых на входе электрический ток и магнитное поле, термо-магнитными— у которых перепад температур и магнитное поле, термо-электрическими — у которых электрический ток и перепад температур.

Среди этих 45 эффектов нетрудно обнаружить и уже знакомые нам 17 эффектов — Холла, Нернста, Эттинг-сгаузена, Риги, Ледюка и т. д.

Правда, здесь нет эффектов Зеебека и Пельтье. Ведь они возникают в месте контакта двух проводников, а мы рассматриваем однородную систему.

Все решается сравнительно просто. Систему из двух контактирующих пластинок можно заменить кубиком из анизотропного материала, имеющего различные свойства в разных направлениях. В такой системе эффекты Зеебека и Пельтье выразятся как ТЭ и ЭТ.

В этом случае эффект Пельтье оказывается эффектом Бриджмена, который в 1924 году открыл появление перепада температур при протекании тока через кристалл.

В последнее время Смит и другие исследователи обнаружили, что эффекты Зеебека и Пельтье усиливаются при наложении поперечного магнитного поля. Так как мы рассматриваем только три поля, то это очень любопытное явление дает нам право включить в таблицу эффекты Зеебека и Пельтье под известными уже сочетаниями Т°МЭ° и Э°МТ°, оговариваясь, что система анизотропная. Таким образом, в случае анизотропной системы эффекты Эттингсгаузена — Нернста и Нернста заменяются соответственно эффектами Зеебека и Пельтье. Интересно, что последние в системе с двумя поля

ми относятся к термоэлектрическим явлениям, у нас же они попадают в раздел гальвано - магнитных явлений.

Итак, ограничившись тремя формами энергии (электрической, тепловой и магнитной), можно получить сорок пять эффектов, из которых в науке известны на сегодняшний день только семнадцать.

ТРУДОУСТРОЙСТВО «НЕОТКРЫТЫХ»

Сели внимательно рассмотреть табли-^цу термо-гальвано-магнитных эффектов, то можно заметить, что их действие проявляется либо в «отклонении» одного из входных полей от первоначального направления, либо в изменении величины входного поля, либо, наконец, в появлении на выходе нового вида энергии. Так, эффектами Холла и Риги — Ледюка осуществляется поворот электрического тока и теплового потока на 90° от первоначального пути, что очень удобно для снятия выходного сигнала.

Известно, что магнитное поле «обтекает» диамагнитные тела, «всасывается» в ферромагнитные, «отражается» от сверхпроводников. С помощью эффектов ЭММ, ТММ, Э°ММ°, Э°М°М, Т°ММ° и Т°М°М магнитное поле можно «поворачивать», создавать регулируемые магнитные поля. На основе эффектов с перепадом температур на выходе — разнообразные нагреватели и холодильники, а с разностью потенциалов — новые виды электрогенераторов.

Эффекты, в результате которых* изменяется величина входного сигнала, можно использовать для измерения температуры, напряженности магнитного поля или разности потенциалов.

ляется отверстие диаметром с волос. Конечно, испарение веществ под лучом лазера — дело не новое. Но сейчас этому эффекту ученые прочат поистине удивительное применение. Представьте себе автоматическую лабораторию, высадившуюся на Луну. Как узнать состав окружающих горных пород? Химики предлагают воспользоваться масс-спектрометром. Надо только испарить анализируемое вещество. Это и сделает световой зайчик» которым выстрелит лазер.

13 километров тончайшего слуха

Эта ажурная сетка соткана из проволоки толщиной с волос и длиной 13 км! Она станет раздвижной антенной космического корабля. Такое ра-диоухо будет чутко ловить команды, несущиеся с Земли сквозь миллионы километров космического безмолвия.

Цвет читает лекцию по сопромату

И1ы уже печатали фотографии с яркими многоцветными узорами, снятые в поляризованном свете. Читатели заинтересовались новым методом. Каким образом свет и цвет обнаруживают напряжения в материалах? Вот еще одна иллюстрация, заимствованная нз практики лаборатории Сименс (ФРГ), где конструируются турбины. Прозрачные пластмассовые модели под нагрузкой (растяжение, сжатие, изгиб, кручение, вибрация, нагревание» охлаждение) снимаются камерой через поляризационный светофильтр. Чтобы запечатлеть быстро вращающийся

J со скоростью 900 об/мин) турбогенератор (фото и схема), прибегают к стробоскопической съемке (при экспозиции свет вспыхивает на ничтожные доли секунды). Полосы одного цвета (изохроматы), словно линии на топографической карте, отме

чают один и тот же уровень — только не высоты, а напряжения.

Исходя из оптических свойств вещества, легко оценить нагрузку на испытуемое тело и затем пересчитать ее по специальным формулам для любого, даже не пластического материала. Интересно: если нагреть модель из полиэфирной смолы до 100 — 130, в недрах пластмассы произойдут структурные изменения. Модель утратит пластичность и станет похожей на металлическую: она теперь будет подвергаться только упругим деформациям. Если ее затем медленно охладить (под той же нагрузкой) до комнатной температуры, картина распределения упругих деформаций сохранится, то есть останется такой, будто перед нами не пластический, а упругий материал. Разрезав модель на «ломти», приступают к съемке в поляризованном свете.

35