Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2002 № 06
Устройство с бесшумно парящим в воздухе предметом — неплохое украшение для квартиры. Вы можете собрать его самостоятельно по схеме, которую мы опубликуем в приложении к «ЮТ» — журнале «Левша».
Магнитный подвес подобного типа применяется и для подвески роторов гироскопов. Вращающийся с огромной скоростью шарик, висящий в вакуумной камере на невидимых нитях магнитного поля, прекрасно сохраняет положение своей оси вращения, позволяет выводить ракету на цель с отклонением не более десятка метров на тысячу километров полета.
Конечно, в гироскопах ракет магнитный подвес такого типа управляется гораздо более сложной электронной системой. Однако можно сделать его проще. Это стало возможным благодаря работам физика из Томска Г. В. Николаева.
К сожалению, из-за сложного математического аппарата кратко изложить его теорию невозможно. Однако эксперименты, положенные в ее основу, могут быть показаны в школе.
Вот один из них. Возьмите два небольших полосовых магнита, например от мебельных защелок, и положите их параллельно, так, чтобы они притягивались (рис. 2).
Рис. 2
Ничего особенного в этом нет. Но если из них собирать магниты более длинные и также укладывать параллельно, то притяжение между ними по мере роста длины будет ослабевать и даже сменится на отталкивание.
Интересный результат получается, когда короткий магнит приближают к длинному (рис. 3).
Рис. 3
При этом возникает так называемая магнитная потенциальная яма. На большом расстоянии эти два магнита притягиваются. На малом — отталкиваются, но есть такое место, где магниты друг с другом вовсе не взаимодействуют.
Получившаяся устойчивая система из магнитов не противоречит теореме Ирншоу. Ведь здесь расстояния между магнитами малы по сравнению с их размерами. Поэтому силы взаимодействия ослабевают не обратно пропорционально квадрату расстояния, а гораздо медленнее. Но почему сила притяжения одних и тех же магнитов то меняется на отталкивание, то пропадает вообще? Как утверждает Г.В.Николаев, это явление в рамках обычной электродинамики необъяснимо. Оно связано с существованием двух магнитных полей. Одно из них — поле, охватывающее проводник с током, мы изучаем в школе. Но у каждого проводника с током, как установил Ампер, есть еще и слабое продольное магнитное поле. Его современная электродинамика не учитывает, а зря. Оно является причиной многих явлений, в том числе и описанного. Однако это не мешает найти магнитной потенциальной яме техническое применение.
Вот, к примеру, забавная игрушка. Паровоз тянет за собою два-три вагона. Приглядевшись, вы замечаете, что между ними нет ни крючков, ни нитей, лишь маленький зазор. Если вагоны сблизить до упора и отпустить, то они разойдутся. Стоит их растащить, они сойдутся вновь. Во всех случаях зазор между вагонами остается.
На рисунке 4 изображен демонстрационный прибор Николаева — ротор с магнитным подвесом.
Рис. 4
Его вал, хоть и проходит через подшипники, не касается ни их, ни какого-либо тела вообще. Сила трения здесь в тысячи раз слабее, чем в любом из известных подшипников.
Если же поместить ротор в сосуд, где откачан воздух, то трения не будет вообще. Очевидно, на этом принципе можно построить простой и очень надежный гироскоп. Возможно и другое применение прибора — накопление энергии. Стоит раскрутить такой ротор, и он будет вращаться годами.
Магнитную потенциальную яму, предложенную Г.В.Николаевым, вероятно, можно применить для создания поезда, парящего над рельсами практически без трения. Да мало ли для чего еще! Если же вас интересуют парадоксы магнитного поля, то рекомендуем книгу: Г.В. Николаев. Непротиворечивая электродинамика, теории, эксперименты, парадоксы. Томск, 1997.
С. СИНЕЛЬНИКОВ, А. ИЛЬИН
ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Синхродин СВ-диапазона
Этот одноконтурный средневолновый синхронный приемник (синхродин) появился в результате многих экспериментов. В вечернее время он принимал на свою магнитную антенну более 50 различных станций СВ-диапазона, в том числе станции Бухареста, Варшавы, Вены, Люксембурга, Праги, Стокгольма и других городов. Схема его радиочастотной части приведена на рисунке 1.
Сигнал, принятый магнитной антенной WA1, выделяется единственным контуром, образованным катушкой той же антенны L1 и конденсаторами C1, С2 и СЗ. При указанных на схеме емкостях диапазон перестройки составил 520…1600 кГц.
Двухкаскадный усилитель радиочастоты (УРЧ) приемника собран на полевом транзисторе VT1 и биполярном VT2. Высокое входное сопротивление полевого транзистора позволило подключить контур полностью, без катушек связи, что повысило коэффициент передачи входной цепи.
Для дальнейшего повышения чувствительности и селективности приемника первый каскад на полевом транзисторе VT1 собран по схеме Q-умножителя. Сигнал положительной обратной связи (ПОС) подается из истоковой цепи через регулятор ОС R1 на отвод емкостного делителя контура С2СЗ. Стабилизирующая отрицательная обратная связь получается при протекании тока транзистора через резистор в цепи истока R3. В результате можно получить стабильное и значительное увеличение добротности Q входного контура.
Второй каскад УРЧ, собранный по самой обычной схеме на биполярном транзисторе VT2, усиливает сигнал перед детектированием и повышает эффективность АРУ, действующую только в первом каскаде.
Усиленный сигнал с УРЧ поступает через конденсатор С7 на диодный детектор, собранный по схеме удвоения напряжения на диодах VD1,VD2. Нагружен детектор резистором R7, зашунтированным сглаживающим РЧ-пульсации конденсатором С8. Дополнительно колебания ЗЧ фильтрует цепочка R4C4. Постоянная составляющая продетектированного напряжения отрицательной полярности через катушку антенны L1 попадает на затвор транзистора VT1, закрывая его при сильных сигналах. В результате усиление снижается.
Светодиод VD3 служит индикатором включения и в то же время настройки.
Через регулятор громкости R8 продетектированный сигнал подается на усилитель звуковой частоты. УЗЧ приемника выполнен по схеме (рис. 2).
Регулятор громкости R8 включен несколько необычно — не потенциометром, а реостатом. Это не позволяет уменьшить громкость до нуля, зато повышает качество звучания. С описанной выше радиочастотной частью приемника можно использовать и любые другие УЗЧ, как самодельные, так и промышленного изготовления, например, от магнитофона или проигрывателя.
Приемник работоспособен при напряжении питания от 3 до 12 В и потребляет при малой громкости ток не более 4…5 мА (при тщательном налаживании можно снизить и до 2…3 мА).
Катушка магнитной антенны содержит 40 витков литцендрата ЛЭШО 21x0,07 на стержне длиной 200 и диаметром 10 мм из феррита 400НН. На месте транзистора VT1 можно использовать КП303А, Б и И, транзистор VT2 можно заменить любым p-n-p, высокочастотным, при использовании СВЧ-транзисторов, например КТ363, КТ3109, усиление УРЧ увеличится. В УЗЧ на месте VT3 можно использовать любой кремниевый, а вместо VT4…VT7 — любые германиевые транзисторы соответствующего типа проводимости.
Конструктивное выполнение приемника может быть различным, но не следует располагать детали детектора рядом с магнитной антенной и входом УРН. Желательно использовать плату с большой площадью общего провода и закрепить на ней корпус КПЕ, чтобы не было длинных «земляных» проводников. КПЕ лучше использовать с воздушным диэлектриком и с верньером или хотя бы с ручкой настройки большого диаметра, потому что настройка приемника «острая».
Налаживать приемник рекомендуется при том напряжении питания, при котором он и будет использоваться. Сначала, подбирая резистор R10, устанавливают напряжение на «средней» точке выходного каскада УЗЧ равным половине напряжения питания. Затем, отключив питание УРЧ, устанавливают ток покоя УЗЧ порядка 1…2 мА, подбирая тип и количество включенных параллельно диодов VD4, VD5. Здесь годятся любые германиевые диоды.
Налаживание УРЧ состоит в подборе резисторов R2 и R5 до получения напряжений на стоке первого транзистора и коллекторе второго, примерно равных половине напряжения питания. Для более плавной регулировки ПОС резистор R1 целесообразно заменить цепочкой последовательно включенных переменного и постоянного (или подстроечного) резисторов, сопротивления которых подбираются при налаживании. Налаживать УРЧ надо в отсутствие сигнала, поскольку система АРУ изменяет режим полевого транзистора.
