как закрутить магнитное поле

Физики научились закручивать винты магнитным полем

Магнитное поле вращает отдельные винты, которые через верёвочки управляют движением рук, ног и головы игрушки

Есть два способа для дистанционного управления роботом. Или вы пробуете оснастить его автономной двигательной установкой и системой навигации (очень сложно), или делаете очень маленького робота, который двигается в магнитном поле. Робот управляется с помощью больших внешних магнитов. Дистанционное управление такими устройствами особенно востребовано в медицине, тем более что магнитному управлению хорошо подчиняются устройства размером даже в несколько микрометров. Уже прошли эксперименты с дистанционным проведением катетера в сердце и управлением видеозондом в желудочно-кишечном тракте. Огромный потенциал у микромашин для доставки лекарств в конкретные органы человека.

Однако многие перспективные применения магнитного управления требуют скоординированной работы не одного, а многих микророботов одновременно. До сих пор учёные смогли добиться только одновременного движения одинаковых роботов в однородном поле, но не произвольных участников роя. Да, был ряд экспериментов по индивидуальному контролю роботов из роя. Но во всех случаях эти роботы должны отличаться друг от друга магнитными свойствами или по конструкции. Вот почему очень интересна научная работа физиков из исследовательской лаборатории Philips GmbH Innovative Technologies. Они научились закручивать магнитное поле в произвольных местах — и успешно провели эксперименты по закручиванию и откручиванию отдельных винтов, расположенных рядом с друг другом.

На первый взгляд непонятно, как закручивание произвольных винтов связано с управлением роем роботов в человеческом теле. Однако если подумать, то эти задачи очень близки. Ведь управление магнитным полем с такой точностью позволяет создавать магнитную тягу в конкретных участках человеческого тела — именно там, где находится магнитное устройство, которое нужно привести в движение.

Закручивание отдельных винтов с помощью магнитного поля

Принцип работы

На иллюстрации внизу показан аппликатор поля с диаметром расточки 12 см. Он состоит из трёх пар медных катушек, установленным по трём пространственным осям, и цилиндрических железных сердечников для усиления поля по оси z. Конструкция чем-то похожа по своему принципу на устройство для магнитно-порошковой томографии (magnetic particle imaging, MPI), только здесь ставится противоположная задача — не детектирование с высокой точностью местоположения магнитных частиц, а управление этими объектами с такой же высокой точностью.

Если по двум катушкам параллельно протекает ток одинаковой амплитуды, то вдоль осей возникает пространственно однородное поле, как в кольцах Гельмгольца. Комбинация трёх пар катушек позволяет генерировать однородные динамические поля произвольной ориентации. Если токи одинаковой амплитуды текут в противоположных направлениях, то пара катушек работает как катушка Максвелла, образуя градиентное поле (на иллюстрации вверху справа и на иллюстрации внизу).

Конфигурация идеальной катушки Максвелла

При проведении концептуального эксперимента учёные доказали, что могут закручивать винты, расположенные буквально в произвольных местах внутри генератора поля.

На иллюстрации показано, как рассчитывается направление вектора намагничивания и генерируется крутящий момент. Физика позволяет закручивать/откручивать все винты одновременно или каждый винт по отдельности.

Учёные полагают, что разработанное устройство можно уже сейчас применять в медицине. Например, для закручивания и откручивания винтов, которые размещаются внутри капсул или имплантатов, крепко зафиксированных окружающими тканями человеческого тела. Если капсула зафиксирована, то не будет вращаться вместе с винтом. Более того, сила фиксации капсулы может быть настолько высока, что позволит вкручивать винты или шурупы непосредственно в ткани человеческого организма. Например, в кости.

Возможно, закручивание устройства магнитным полем может быть применимо для движения микророботов в жидкостях организма. В этом случае врачи получат столь необходимое селективное управление роем микророботов в человеческом теле.

Кроме того, более сложными машинами в человеческом организме можно управлять, вращая отдельные управляющие винты, как показано на КДПВ на примере игрушки «Лего» (иллюстрация из научной работы). Это могут быть какие-то сложные имплантаты внутри тела. Возможно, в ортопедии форму имплантатов будут корректировать без необходимости применять моторы или устанавливать элементы питания внутри устройства. Учёные предполагают практическую пользу дистанционного вращения винтов в устройствах для удлинения конечностей, для контроля микронасосов, для дистанционного выпуска лекарств и для точного введения радиоактивных зёрен типа 103 Pd внутрь раковых опухолей (контактная лучевая терапия).

Источник

Простой, но мощный электромагнит своими руками

А так же:
Инструмент какой угодно корпус (можно использовать кабель канал), паяльник и все для пайки.

Хочется так же добавить, что все эти вещи можно или заказать в Китае, или приобрести в местном радио рынке.

Первым делом подготовим магнитопровод, так как это в данной самоделки самое сложное.

Я извлекаю подобные вещи из старых, советских релюшек (не обязательно рабочих).

На момент создания, у меня была под рукой «Реле РКН-РКМ», поэтому её и будем «вскрывать».

Этап 2:
После извлечения магнитопровода, необходимо намотать уже новую обмотку.
Для этого приготовим 0.5 провод, и приступаем к намотке 250-300 витков.

Можно и больше и меньше, но из моих расчетов, это самый оптимальный вариант. Ведь в данном случаи ток потребления с аккумулятора не будет превышать 5А, а грузоподъемность будет около 2кг.

Желательно еще и доработать сам сердечник, для этого сделаем прорези для ввода и вывод провода.

Затем сразу и протестировать, все ли получилось.

Для этого зачистите конец и начало обмотки ножом, и подключите заряженный аккумулятор.

Я так же воспользовался токовыми клещами постоянного тока, и потребление составило 4.8А.

Хочется так же сказать, что при подключении по схеме, ток потребления упадет примерно в 2 раза, это связано с неполным открыванием транзистора, а так же с незначительными переходными сопротивлениями. Таким образом, полностью готовое устройство, будет требовать от аккумулятора отдачи около 3-4А.

Этап 3.
После того, как убедились, что все работает, приступаем к сборке всего остального.
Первым делом подготовим кусочек текстолита, на нем разместиться полевой транзистор.

Настала очередь и самого аккумулятора. Желательно делать все последующие манипуляции с ним в разряженном состоянии. Сразу скажу, что паять Li-ion не желательно, но если у Вас нет специального сварочного устройства для них, то можно и паять, но делать быстро и не перегревать аккум.

«Минус» от аккумулятора идет на исток транзистора(нога справа). После пайки, провод можно зафиксировать скотчем к корпусу аккума.

Обратите внимание! Что нижняя часть текстолита, будет находиться прям на «+» аккумулятора, поэтому и необходимо использовать односторонний текстолит!(Вы можете размещать все как удобно)

И так, сейчас очень просто расскажу что мы сделали и что будет дальше. «+» от аккумулятора, пойдет сразу на катушку, 2 провод от «+» пойдет на приход кнопки. Провод с затвора идет на «уход» с кнопки. Тем самым, после нажатия кнопки, «+» аккумулятора попадает на затвор транзистора, он «открывается», и замыкает уже сток-исток. Тем самым, цепь замыкается, и через катушку, начинает идти ток аккумулятора (создается магнитное поле, и у нас в руках электромагнит).

Остается только засунуть все это в корпус.

Затем засовываем это все в импровизированный корпус, и готово! Единственное что необходимо доделать, это зарядное устройство для аккумулятора. Поэтому если вы планируете собрать подобную вещь, заранее подумайте над этим.

Источник

Новое в блогах

Магнитный двигатель. Фантастика или реальность?

Статья описывает, пока только, красивую гипотезу работы мощнейшего генератора, извлекающего свободную энергию, от изобретателя из Великобритании Джона Серла.

Откуда может взяться энергия в магнитных двигателях? Из энергии полей и тоже природной энергии.

Работа, приведенного ниже двигателя, основана на преобразовании магнитных, гравитационных и возможно еще каких не изученных полей.

Механическое магнитное устройство с высокой плотностью энергии на основе гироскопического маховика

Не вдаваясь в подробности, известные всем, электрические двигателя и генераторы состоят из катушек и магнитов. Конструкция нижеприведенного двигателя не исключение:

Магнитные элементы (ролики ротора) вырабатывают ток в катушках статора, ток несет электромагнитные поля, протекая по медной шине статора, электромагнитные поля на шине статора несут магнитные элементы (ролики ротора), и цикл снова повторяется, без противо ЭДС:

с увеличением скорости вращения магнитных элементов, увеличением силы вырабатываемого тока, увеличением сил магнитных полей и т.д.

Однажды запустившись, он уже не остановится, пока не размагнитятся магниты (срок размагничивания неодимового магнита, порядка 2% за 50 лет).

Мы знаем, что для того, чтобы произвести электроэнергию, нужно вращать либо поля, либо проводники.

В нашем случае мы предпочитаем вращать и волновать МАГНИТНЫЕ ПОТОКИ.

Волнующийся магнитный поток МП (шнек-стенка блоха в многополюсной магнитной призме-катушке) образует ЭДС в проводнике.

Вращающийся МП (шнек-стенка блоха в многополюсной магнитной призме-катушке) вдоль проводника, формирует направление движения электронов.

Разность потенциалов в катушке-призме (от большей грани к меньшей грани (углу) призмы) формирует истечение от большего потенциала к меньшему.

Все вышеперечисленное даст нам постоянный ток на медной шине с упорядоченным спиновым магнитным моментом электрона. Поток бозонов и упорядоченное магнитное поле бесконечно направленное по кругу медной шины.

Вращение магнитного момента и линейное движение электрона в катушке-призме переходит во вращение электрона и линейное магнитное поле на медной шине.

Давайте представим проводник, между двух симметрично расположенных полюсов. Для изменения вектора индукции в проводнике, нам нужно привести в движение эти полюса, относительно проводника (опустим пока направление движения), т.е. двигать магниты.

Мы привыкли к тому, что электрический ток наводится в трёх случаях:

— при движении проводника в магнитном поле (генератор, двигатель);

— при движении магнитного поля (генератор, двигатель);

— при изменении магнитного поля (трансформатор);

Однако, есть и другие варианты:

— движение самого проводника;

— изменение физических свойств проводника;

— изменение геометрических размеров проводника (наш случай);

Катушки (призмы) ротора (роликов) и катушки (призмы) статора возбуждают ток друг в друге (обволакивая взаимными магнитными полями и взволновывая магнитные потоки) при движении и создают по периметру медных шин упорядоченные поля (с токами по замкнутым контурам), ориентированные перпендикулярно, тем самым способствуя взаимодействию полей ротора с бесконечным по кругу полем статора.

Про катушки. Это необычные катушки в обычном их понимании.

В обычной катушке ток возникает в условиях изменения магнитного поля, т.е. в не симметричном поле.

В моей катушке ток должен возникать в условиях симметричного поля.

Внешне все просто, но внутри должны происходить процессы, которые сам не до конца представляю и понимаю, они сложные.

Вся катушка-призма это один целый проводник. Она же вся это один целый многополюсный магнит.

Ток должен возникать (это гипотеза, не забываем) по всему телу многополюсной магнитной призмы катушки или в тоннеле атомов вещества катушки, как говорил Серл. Возникновение ЭДС должно происходить за счет волнения полей многополюсного магнита внутри проводника. А вот волнение магнитных полей многополюсного магнита катушки статора задают вращающиеся магнитные ролики ротора и на оборот.

Направление тока в симметричных магнитных полях задает закрученное волнующееся поле магнитного потока в катушке (шнэк). Т.е. электрон из «возвратно-поступательных» движений в катушке-призме, при волнении МП, перейдет во вращательные в медной шине, не влияя на сформированное, упорядоченное электромагнитное поле вдоль шины статора.

Катушка-призма это и есть электромагнит.

Электромагнит об электромагнит, возбуждая друг в друге ЭДС.

Для дальнейшего понимания введем термин многополюсная магнитная катушка с токопроводным сердечником.

(призматическая сборка с токопроводным сердечником)

Итак, что есть в нашей сборке для возникновения магнитного потока, формирования спинового магнитного момента электрона и выработки ЭДС Рис.6:

1. Изменение сечения самого проводника вдоль проводника;

2. Изменение сил магнитных полей вдоль проводника;

4. Концентрацию магнитного потока в точке на шине;

Основа устройства это катушки, которые вырабатывают ток, но с необычно упорядоченным полем, как в самих катушках, так и на выходе из них. Граница сформированного магнитного потока в этих катушках должна иметь форму сужающегося шнэка, правосторонне закрученного и левосторонне закрученного. Это даст нам полупроводники прямого и обратного направления (а возможно встречно переменного направления). Давайте представим в катушке шнэк. САМ ПО СЕБЕ ОН ТОК НЕ ВЫРАБОТАЕТ, ПОКА МЫ НЕ ПОНУДИМ ЕГО ИЗ ВНЕ ДРУГИМ ПОЛЕМ. Дальше, при колебании шнэка (изменении магнитного потока на единицу сечения проводника) начнет вырабатываться ЭДС, но в одностороннем и упорядоченном порядке (электрон вокруг спинового магнитного момента электрона).

При воздействующих колебаниях магнитных полей из вне на катушку, магнитный поток придет в движение, вырабатывая ЭДС одного направления, можно сказать почти постоянный ток, с упорядоченным необычным спиновым магнитным моментом электрона, который и сформирует замкнуто бесконечное однонаправленное магнитное поле статора.

В сборке так же созданы условия для получения электрической энергии в виде замкнутого токопроводного контура через:

3. сборка магнитная с магнитотокопроводным сердечником;

Медная шина, имеется ввиду, статора и ротора. В роторе должны происходить (по моему мнению) те же процессы, что и статоре. Единственное отличие в процессе формирования магнитного момента электрона, т.е. в формировании перпендикулярного электромагнитного поля вдоль шины ротора, относительно продольного электромагнитного поля вдоль шины статора.

26. Таким образом у нас были поля под прямым углом. Поэтому они заставляли объекты двигаться. Если бы у нас не было этих полей, объекты не двигались бы.

Принцип действия:

Движение магнитных роликов формируют колебательные поля, которые возбуждают ток в катушках (ноу хау), благодаря им происходит вращение и концентрация полей. Благодаря этому, на выходе, поля по периметру статора медной шины, упорядочиваются в однонаправленное поле, не смотря на то, что ток течет по замкнутым (или встречно переменным) контурам в другом направлении. Ролик, сконструирован по тому же принципу. Поле статора бесконечно однонаправленное в движении. Вращение роликов самоускоряющееся. Симметрия взаимодействия частей выбрана так, чтобы исключить противо-ЭДС. И это свободная энергия.

Диск основан не на взаимодействии в нем магнитов с магнитами асимметричным образом, а на взаимодействии магнитов с шинами и наводимыми токами в них, то есть на взаимодействии магнитов, электромагнитов и их симметрий, осуществляющихся без противо-эдс и вызывающих поэтому раскрутку роликов по статору.

Далее. Вышестоящая схема в том варианте, в котором нарисована не доработана.

Катушки-призмы, медные шины и фторопласт оставляем как есть. А вот неодим, делим на две части и соединяем через стальной экран одноименными полюсами как у ротора, так и у статора.

Это будущая многополюсная катушка-призма с токопроводным сердечником. Отверстия просверлены под цилиндрические магниты. Рабочая катушка будет содержать внутри три магнита. Для того, чтобы волнующееся поле, в виде шнека, внутри этой катушки, могло вырабатывать ток. Разность потенциалов от большей к меньшей грани, провоцировало течение электронов. Закрученность поля/шнека провоцировало закручивание электрона, вдоль пути его следования, что определяет его направление движения. И это называется вращать магнитный поток.

И Серл показывал нам это не однократно на своих рисунках

Дальше самое интересное. Электроны, мое мнение, выходя на медную шину, должны образовать мощнейшее магнитное поле. Но так, как медная шина замкнута, это поле никак не будет проявляться. Но зато громаднейший поток электронов, должен течь по необычной для него траектории вращения. Вот с этой, то траектории электроны с большой скоростью должны срываться/оттягиваться, образуя тор вакуума с понижением температуры и появлением, вследствии этого, сверхпроводимости и соответствующих явлений.

Еще раз повторю: вращение магнитного момента и линейное движение электрона в катушке-призме переходит во вращение электрона и линейное магнитное поле на медной шине.

Принцип действия: перпендикулярные поля медных шин, в работе, должны дать изогнутое Z-образное магнитное поле под роликом. Фактически псевдо монополь одного полюса перед роликом (скажем северный полюс ротора с одного края) и псевдо монополь другого полюса позади ролика (и тоже перед северным полюсом ротора). Впереди, по ходу движения, магнитный ролик должен притягиваться, а позади отталкиваться.

Красным цветом обрисованы перпендикулярные поля медных шин ротора и статора:

А это результат смещения перпендикулярных полей в зоне контакта ротора и статора:

Если кратко, то смотреть с 41 мин, 1:20мин, 1:31мин.

Делаю все не спеша и получаю от этого большое удовольствие, даже не рассчитывая на положительный результат.

Да, забыл сказать. Главное в этой конструкции получить результат движения роликов. Сдвинутся с места или нет. Т.е. есть эффект или нет.

1. Новый способ получения ЭДС в симметричных полях;

2. Формирование магнитного поля вдоль проводника по искусственно-заданному направлению;

3. Саморазгон установки, без приложения усилий из вне;

4. Способ получения волны в магнитных доменах;

5. Явления сверхпроводимости и потери гравитации.

Будем ловить бозон в гараже и на коленке.

Да и это не та тема, на которой можно и нужно зарабатывать.

Источник