A cosa stava pensando il capo? Inventore

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COSA HA PENSATO LA TESTA

E poi è apparso un inventore (TRIZ)

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TRIZ. Cosa stava pensando il capo?

Finora abbiamo parlato di semplici effetti fisici familiari a tutti gli scolari. Esiste una fisica più complessa, almeno quella studiata negli istituti di istruzione superiore. La conoscenza di questa fisica fornisce all'inventore strumenti più potenti.

Ora analizzeremo il problema, per la cui soluzione è sufficiente la fisica scolastica. E poi spiegherò cosa puoi ottenere oltre se usi almeno un "pezzo" di fisica dell'istituto.

Problema 32. GHIACCIO SUI FILI

Uno spettacolo bellissimo: i fili delle linee elettriche ricoperti di neve soffice. Ma per gli elettricisti, questa bellezza non provoca gioia. La neve si scioglie e si trasforma in ghiaccio. Lo strato di ghiaccio cresce, i fili si allungano sotto il suo peso e si spezzano.

In una regione settentrionale c'era una centrale elettrica situata a un centinaio di chilometri dalla città. In inverno, di tanto in tanto era necessario riscaldare la linea: veniva fornita una corrente fortissima, i fili si riscaldavano, il ghiaccio si scioglieva, cadeva. Mentre la linea veniva riscaldata, tutte le utenze della centrale dovevano essere spente. Era un inverno rigido e il capo della stazione, temendo il gelo, ordinò di spegnere più spesso l'alimentazione e di riscaldare la linea. Le fabbriche si fermarono, le luci si spensero nelle case.

Le lamentele sono arrivate e il capo ha deciso di riscaldarsi meno frequentemente. I fili hanno cominciato a rompersi, la città è rimasta spesso senza elettricità.

- Cosa fare? - pensò il capo, guardando il calendario. C'erano molti mesi di inverno nordico davanti a loro. - Contraddizione tecnica: spesso riscaldano la linea - i consumatori di tanto in tanto rimarranno senza corrente, raramente riscaldano la linea - il rischio di formazione di ghiaccio aumenterà. Situazione da incubo...

E poi è apparso un inventore.

- Apriamo il libro di testo di fisica per la seconda media, - disse. - Completiamo il campo su e usiamo il fenomeno dell'induzione elettromagnetica...

Perché l'inventore ha menzionato il completamento del su-field? Come usare l'induzione elettromagnetica?

Dato un filo (sostanza) e una corrente elettrica (campo). Non dovrebbe esserci ghiaccio sul filo. Quindi hai solo una sostanza e un campo. Per completare il campo su, è necessario introdurre la seconda sostanza. Questa sostanza sotto l'azione di una corrente elettrica convenzionale riscalderà e riscalderà il filo. Qual è il trucco qui? Il filo è costituito da una sostanza con bassa resistenza elettrica e non si riscalda sotto l'azione della corrente che lo attraversa. È impossibile realizzare un filo di metallo ad alta resistenza: il filo sarà caldo, ma i consumatori non riceveranno energia. Contraddizione fisica: la resistenza del filo deve essere grande e deve essere piccola ... L'inventore ha suggerito di prendere due sostanze: il filo rimane un filo ordinario, ma ogni cinque metri vi viene messo un anello di ferrite, una sostanza ferromagnetica ad alta resistenza elettrica. A causa dell'induzione elettromagnetica, negli anelli si genera una corrente, gli anelli si riscaldano rapidamente e impediscono la formazione di ghiaccio sul filo.

Un certificato di copyright è stato emesso per questa decisione diversi anni fa. Ma il problema è facilmente risolto dagli alunni della decima elementare che conoscono le basi dell'analisi Su-Field.

Sembrerebbe che tutto sia in ordine con il compito: è stata ricevuta una buona risposta. Tuttavia, gli anelli di ferrite riscaldano la linea tutto l'anno. Potete immaginare quanta energia viene sprecata? Anche in inverno non è necessario riscaldare l'intera linea, ma solo quei tratti dove la temperatura è sotto lo zero. Sorge un nuovo problema: come far accendere gli anelli stessi a basse temperature e spegnersi se la temperatura sale?

Per risolvere questo problema bisogna sapere che le sostanze di ferrite rimangono ferromagnetiche solo fino ad una certa temperatura, detta punto di Curie. Diverse sostanze ferromagnetiche hanno diversi punti di Curie. Puoi creare anelli dalla materia con un punto di Curie, diciamo, di cinque gradi. Quindi gli anelli si spegneranno da soli se la temperatura dell'aria supera i cinque gradi e si accenderanno da soli a temperature inferiori ai cinque gradi.

La comparsa e la scomparsa delle proprietà magnetiche al passaggio attraverso il punto di Curie può essere utilizzata anche per risolvere altri problemi. Ricorda questo fenomeno fisico molto interessante.

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