Способ получения индуктированной электродвижущей силы

Способ относится к электронике и может быть использован при создании автономных генераторов тока (низковольтных источников питания) радиоэлектронных приборов. Способ получения индуктированной электродвижущей силы базируется на явлении электромагнитной индукции и состоит в том, что в качестве неподвижной относительно контура магнитной системы используется линейный ртутный магнитопровод с возбудителем на основе лазера накачки. Конструктивно линейный ртутный магнитопровод расположен внутри витков катушки контура, а лазер накачки вынесен за пределы контура. В результате за счет поглощения энергии светового импульса в линейном ртутном магнитопроводе возникает пульсовая энергетическая волна, направленное перемещение которой возбуждает эквивалентную направленную пульсовую магнитную волну, которая, пересекая витки катушки, приводит к появлению индуктированной электродвижущей силы на ее выходах. Благодаря изобретению отпадает необходимость в постоянном механическом приводе для магнитной системы. 2 ил.

 

Изобретение относится к области электроники и может быть использовано при создании автономных генераторов тока (низковольтных источников питания) радиоэлектронных приборов.

Явление возникновения электродвижущей силы (ЭДС) в контуре на основе катушки (соленоида) при пересечении его магнитным полем называется электромагнитной индукцией и было открыто английским физиком М.Фарадеем в 1831 году.

Известен способ создания электродвижущей силы в контуре на основе катушки (соленоида), который взаимодействует с неподвижным плоским постоянным магнитом (Кузнецов М.И. Основы электротехники. Под ред. д.т.н. С.В.Страхова. Москва. Высшая школа. 1964, с.172). При этом витки катушки двигаются относительно силовых линий плоского постоянного магнита. При подключении к выводам катушки цепи нагрузки Z_н в последней возникает ток I_н, величина и направление которого зависят от величины магнитного поля постоянного магнита, скорости и направления изменения положения витков катушки относительно силовых линий постоянного магнита, а также от количества витков в самой катушке.

Недостатком известного способа является необходимость обязательного наличия механического привода для перемещения контура на основе катушки (соленоида) относительно силовых линий неподвижного плоского постоянного магнита.

В модификациях рассмотренного способа неподвижный плоский постоянный магнит заменяется на электромагнит (Кузнецов М.И. Основы электротехники. Под ред. д.т.н. С.В.Страхова. Москва. Высшая школа. 1964, с.177), однако основной недостаток сохраняется.

Наиболее близким к заявляемому способу является известный способ, в котором постоянный магнит взаимодействует с неподвижным контуром на основе катушки (соленоида) (Кузнецов М.И. Основы электротехники. Под ред. д.т.н. С.В.Страхова. Москва. Высшая школа. 1964, с.173). Сущность конструктивного решения прототипа раскрывает чертеж на фиг.1. При движении плоского постоянного магнита относительно неподвижных витков катушки последний пересекает витки катушки своими силовыми линиями. Подключение к выводам катушки цепи нагрузки Z_Н приводит к тому, что в последней возникает ток I_Н, величина и направление которого зависят от величины магнитного поля постоянного магнита, скорости и направления изменения его положения (силовых линий) относительно витков катушки, а также от количества витков в самой катушке.

К недостатку данного способа следует отнести необходимость обязательного наличия механического привода для перемещения плоского постоянного магнита (его силовых линий) относительно неподвижных витков катушки (соленоида) контура.

В модификациях рассмотренного способа плоский постоянный магнит заменяется на электромагнит (Кузнецов М.И. Основы электротехники. Под ред. д.т.н. С.В.Страхова. Москва. Высшая школа. 1964, с.177), однако основной недостаток сохраняется.

Общим признаком известных способов создания электродвижущей силы является вариация преобразования механической энергии привода катушки или магнита в электрическую.

Общим недостатком всех известных способов получения электродвижущей силы в системах «контур на основе катушки (соленоида) - магнитная система» является необходимость реализации механического привода.

Технический результат изобретения состоит в создании способа получения электродвижущей силы, свободного от необходимости наличия постоянного механического привода.

Предлагаемый способ создания электродвижущей силы состоит в том, что в системе «контур на основе катушки (соленоида) - магнитная система» неподвижная магнитная система реализуется линейным ртутным магнитопроводом и возбудителем на основе лазера накачки. Линейный ртутный магнитопровод конструктивно располагается внутри витков катушки контура. Возбудитель на основе импульсного лазера накачки вынесен за пределы контура. За счет поглощения энергии светового импульса лазера накачки в линейном ртутном магнитопроводе возникает пульсовая энергетическая волна. Направленное движение пульсовой энергетической волны возбуждает эквивалентную пульсовую магнитную волну. Направленно-перемещаемая в пространстве пульсовая магнитная волна взаимодействует с витками катушки контура и за счет явления электромагнитной индукции приводит к появлению ЭДС. При подключении к выводам катушки цепи нагрузки Z_Н в последней возникает ток I_Н, величина и направление которого зависят от величины энергии пульсовой магнитной волны, скорости и направления изменения ее положения относительно витков катушки, а также от количества витков в самой катушке.

Как следует из описания заявленного способа получения индуктированной электродвижущей силы, реализация механического привода для перемещения магнитных силовых линий относительно витков катушки контура не требуется. Эти функции реализует лазер накачки совместно с линейным ртутным магнитопроводом за счет образования пульсовой энергетической волны и эквивалентной пульсовой магнитной волны.

Общими для заявляемого способа и прототипа являются следующие признаки:

- неподвижный контур на основе катушки (соленоида);

- неподвижные витки катушки пересекаются движущимися силовыми магнитными линиями магнитной системы.

Отличительными от прототипа являются следующие признаки:

- неподвижная магнитная система, состоящая из линейного ртутного магнитопровода и лазера накачки;

- конструктивно линейный ртутный магнитопровод расположен внутри витков катушки контура;

- конструктивно лазер накачки вынесен за пределы контура.

Сущность конструктивного решения заявляемого способа получения индуктированной электродвижущей силы раскрывает чертеж на фиг.2.

Неподвижный контур на основе катушки (соленоида) (1), внешняя цепь которого подключена к выводам катушки и содержит нагрузку Z_Н (в последней возникает ток I_Н), взаимодействует с неподвижным линейным ртутным магнитопроводом (2). Конструктивно линейный ртутный магнитопровод расположен внутри витков катушки контура (1) и к его входу подключен лазер накачки (3). Конструктивно лазер накачки (3) вынесен за пределы контура (1).

Заявляемый способ получения индуктированной электродвижущей силы реализуется следующим образом.

За счет поглощения энергии светового импульса лазера накачки (3) в неподвижном линейном ртутном магнитопроводе (2) возникает пульсовая энергетическая волна. Направленное движение пульсовой энергетической волны возбуждает эквивалентную пульсовую магнитную волну. Направленно-перемещаемая в пространстве магнитная волна взаимодействует с витками катушки контура (1) и за счет явления электромагнитной индукции приводит к появлению ЭДС на ее выходах. При подключении к выводам катушки цепи нагрузки Z_Н в последней возникает ток I_Н, величина и направление которого зависят от величины энергии пульсовой магнитной волны, скорости и направления изменения ее положения относительно витков катушки, а также от количества витков в самой катушке.

Рассмотрим пример конкретного осуществления предлагаемого способа.

Для проверки способа был создан макет контура на основе катушки (соленоида), внешняя цепь которого подключена к выводам катушки и содержит нагрузку Z_Н=R_Н=100,0 кОм. Катушка цилиндрического типа длиной 10,0 см с внутренним диаметром 5,0 мм и внешним диаметром 2,0 см содержит 3000,0 витков медного провода диаметром 0,15 мм. Линейный ртутный магнитопровод моделировался капиллярной трубкой длиной 15,0 см, наполненной ртутью (Hg). В качестве лазера накачки использовался импульсный полупроводниковый лазер с рабочей длиной волны в области инфракрасного диапазона и мощностью 10,0 мВт. На нагрузке при одиночном импульсе от лазера накачки фиксировалось импульсным вольтметром напряжение порядка 10,0 мВ.

Использование заявляемого способа позволяет создавать автономные генераторы тока (низковольтные источники питания), свободные от необходимости наличия постоянного механического привода и управляемые только схемой питания лазера накачки.

Способ получения индуктированной электродвижущей силы в неподвижном контуре на основе катушки, витки которой пересекаются движущимися силовыми магнитными линиями магнитной системы, и базирующийся на явлении электромагнитной индукции, отличающийся тем, что магнитная система является неподвижной, реализуется линейным ртутным магнитопроводом и возбудителем на основе лазера накачки, конструктивно линейный ртутный магнитопровод расположен внутри витков катушки контура, лазер накачки вынесен за пределы контура, при этом за счет поглощения энергии светового импульса лазера накачки в линейном ртутном магнитопроводе возникает пульсовая энергетическая волна, направленное перемещение которой возбуждает эквивалентную направленную пульсовую магнитную волну.