СИСТЕМЫ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ (КОМПЕНСАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ)
Вернемся к схеме 9.1, Б. На практике вам никогда не удастся надолго подвесить верхнюю чашу в пространстве над нижней. Однако предположим, что у вас есть система обратной связи, которая позволяет поддерживать верхнюю чашу на одной оси с нижней.
Вот простейший пример электромеханической системы обратной связи, которая обеспечивает магнитный подвес в известной нам системе двух чаш. Электронный датчик положения испускает сигнал ошибки, приводя в действие механический регулятор положения, который возвращает верхнюю чашу на место. Пока верхняя чаша находится точно над центром нижней (рис. 9.2, А), датчик положения испускает нулевой сигнал. Верхняя чаша стремится наклониться или сдвинуться в сторону из-за нестабильности системы (рис. 9.2, Б). Как только верхняя чаша отклоняется от начального положения, датчик положения испускает сигнал, описывающий величину и направление смещения. Этот сигнал состоит из двух компонентов: сигнала дистанционного смещения, усиливающегося по мере увеличения расстояния верхней чаши от центра, и сигнала направления смещения, показывающего, в какую сторону от центра отклоняется верхняя чаша. Эти сигналы считываются микрокомпьютером, который управляет механическим устройством, сдвигающим верхнюю чашу с правильной силой и в правильном направлении обратно к центру системы, на одну ось с нижней. [27]
|
|
|
|
|
ДИАМАГНЕТИЗМ
Некоторые вещества, известные как диамагнетики, способны ослаблять магнитное поле. Иными словами, они очень слабо намагничиваются. Находясь в магнитном поле, эти вещества вызывают расхождение линий магнитной индукции. Эффект диамагнетизма противоположен привычному для нас явлению ферромагнетизма. Ферромагнетики, такие как железо, концентрируют (стягивают) линии магнитной индукции в магнитном поле и намагничиваются сильно — на этом основан принцип действия электромагнитов.
Диамагнетик — например, дистиллированная вода — при определенных условиях может способствовать возникновению эффекта магнитной левитации. Диамагнетик отталкивается от любого полюса постоянного магнита, тогда как ферромагнетик (например, железный гвоздь), наоборот, притягивается к обоим полюсам. Сила, с которой
диамагнетик отталкивается от магнита, слишком слаба, чтобы ее можно было заметить в случае с обычными магнитами из-за того, что они сами производят недостаточно сильное магнитное поле. Однако эффекта магнитной левитации диамагнетика можно добиться, если поместить легкий диамагнетик внутри той же чаши с мощными электромагнитами, как показано на рис. 9.3. Так, в лабораторных условиях подобным методом можно подвесить в воздухе каплю дистиллированной воды. Конечно, для левитирования таких тяжелых объектов, как поезда, например, этой силы недостаточно. Для того чтобы получить достаточное отталкивание на основе диамагнетизма, необходимо использовать еще один эффект: способность некоторых веществ становиться идеальными электрическими проводниками при сверхнизких температурах.