Как работает СНЧ-металлодетектор?

Текст по разделу «Квантовая физика» и элементы астрофизики

Пока еще недоступная энергия

При слиянии легких ядер выделяется энергия. Как научиться управлять этой энергией? Задача состоит в том, чтобы, преодолев электрическое отталкивание, сблизить легкие ядра на достаточно близкие расстояния друг от друга, где уже начинают действовать между ними ядерные силы притяжения. Если бы можно было заставить два протона и два нейтрона объединиться в ядро атома  гелия — или же четыре протона с соответствующими превращениями, — то при этом выделилась бы огромная энергия. Заставить сблизиться ядра можно с помощью нагрева до высоких температур, когда в результате обычных столкновений ядра смогут сблизиться на столь малые расстояния, чтобы ядерные силы вступили в реакцию, и произошел синтез. Начавшись, процесс синтеза, по-видимому, сможет дать такое количество теплоты, которое нужно для поддержания высокой температуры, необходимой для дальнейших слияний ядер. Этот многостадийный процесс «горения» водорода, в результате которого происходит синтез ядер гелия, является источником непрерывного потока солнечной радиации.

 Проблема использования синтеза ядер в мирных целях, например для производства электрической энергии, упирается в очень трудную проблему удержания реакции. Газ должен быть раскален до температуры порядка 50000000°С, и любая твердая оболочка соприкоснувшись с ним, обратится в пар. Если к тому же при синтезе выделяется полезное тепло, то задача удержания реакции еще более усложняется.

В настоящее время ведутся исследования по удержанию реагирующих веществ с помощью электромагнитного воля. Можно подвешивать в воздухе магнит с помощью других магнитов, хотя такое равновесное наложение и является неустойчивым. Если пропускать ток достаточно большой силы через газ, то образуются потоки электронов и положительных ионов, движущихся навстречу друг другу. Под действием магнитного поля, которое окружает ток, такой поток движущихся зарядов будет сжиматься в узкий шнур. В этом заключается так называемый пинч-эффект. Пинч-эффект и силы, создаваемые магнитными полями, меняющимися по определенному закону, можно использовать для удержания плазмы - смеси быстро движущихся ядер и электронов в «магнитной бутылке», где происходит реакция синтеза.

Вопросы к тексту:

1. Что означает слово синтез?

2. Всегда ли при ядерной реакции выделяется энергия? Да

3. Что такое плазма?

4. Каковы проблемы управления термоядерным синтезом?

 

 

 

Билет №12 Текст по разделу «Электродинамика

Как работает СНЧ-металлодетектор?

Принцип действия металлодетектора основан на физическом явлении регистрации вторичного электромагнитного поля, создаваемого любым металлическим предметом, помещенным в первичное электромагнитное поле.

Внутри поисковой рамки металл детектора находится намотанный провод, называемый передающей катушкой. Электрический ток, протекая по ней, создает электромагнитное поле. Направление тока меняется несколько тысяч раз в секунду на противоположное. Когда ток протекает в одном направлении, возникает магнитное поле, направленное на исследуемый объект, когда направление тока изменяется, то и направление магнитного поля будет направлено от объекта. В любом металлическом (и даже электропроводящем) объекте, оказавшемся поблизости, под действием такого изменяющегося магнитного поля возникнут электрические токи. Наведенный ток, в свою очередь, создаст собственное магнитное поле. Внутри рамки есть еще одна — приемная — катушка, расположенная таким образом, чтобы максимально нейтрализовать влияние передающей. А вот поле от металлического предмета, оказавшегося поблизости, будет наводить в приемной катушке ток, который можно усилить и обработать электроникой.

Вторичное электромагнитное поле различается как по напряженности поля, так и по другим параметрам. Эти параметры зависят от размера предмета и его проводимости (например, у золота и серебра проводимость гораздо лучше, чем у свинца) и, естественно, от расстояния между антенной детектора и самим предметом.

Чувствительность некоторых металлодетекторов настраивается. Её, например, уменьшают, если необходимо произвести досмотр только с целью обнаружения крупных металлических предметов. А небольшие предметы — ключи, оправы очков, ручки — сигнализацию детектора не вызовут. Сигнализация металл детекторов может быть различной: световой, звуковой (причем по долготе сигнала можно делать вывод о размере предмета), вибрационной.

 

Вопросы к тексту:

1. Для чего, для каких целей используют металлодетекторы?

 

2. Как вы понимаете характеристику «рабочая частота» прибора? Велика ли она?

 

3. Какой закон физики лежит в основе действия описанного металлодетектора? Какими другими словами мы называем «наведенный ток»?

 

4. Каким образом с помощью металлодетектора можно обнаружить взрывное устройство в пластиковой оболочке?