O que o chefe estava pensando? Inventor

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O QUE A CABEÇA PENSOU

E então apareceu um inventor (TRIZ)

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TRIZ. O que o chefe estava pensando?

Até agora, falamos sobre efeitos físicos simples, familiares a todos os alunos. Existe física mais complexa, pelo menos aquela que é estudada em instituições de ensino superior. O conhecimento dessa física dá ao inventor ferramentas mais poderosas.

Agora vamos analisar o problema, para cuja solução basta a física escolar. E então explicarei o que você pode obter além disso se usar pelo menos um "pedaço" da física do instituto.

Problema 32. GELO NOS FIOS

Uma bela visão - os fios das linhas de energia cobertos com neve fofa. Mas para os eletricistas, essa beleza não causa prazer. A neve derrete e se transforma em gelo. A camada de gelo cresce, os fios se esticam sob seu peso e se quebram.

Em uma região do norte, havia uma usina localizada a cem quilômetros da cidade. No inverno, de vez em quando era necessário aquecer a linha: fornecia uma corrente muito forte, os fios esquentavam, o gelo descongelava, caía. Enquanto a linha estava sendo aquecida, todos os consumidores da usina tiveram que ser desligados. Era um inverno rigoroso e o chefe da estação, temendo o gelo, mandou desligar a energia com mais frequência e aquecer a linha. As fábricas pararam, as luzes se apagaram nas casas.

As reclamações choveram e o chefe decidiu esquentar com menos frequência. Os fios começaram a quebrar, a cidade muitas vezes ficava sem eletricidade.

- O que fazer? - pensou o patrão, olhando o calendário. Havia muitos meses de inverno do norte pela frente. - Contradição técnica: muitas vezes aquece a linha - os consumidores de vez em quando ficam sem corrente, raramente aquecem a linha - o risco de formação de gelo aumentará. Situação de pesadelo...

E então um inventor apareceu.

- Vamos abrir o livro de física da sétima série - disse ele. - Vamos completar o su-campo e usar o fenômeno da indução eletromagnética...

Por que o inventor mencionou a conclusão do su-campo? Como usar a indução eletromagnética?

Dado um fio (substância) e uma corrente elétrica (campo). Não deve haver gelo no fio. Então você tem apenas uma substância e um campo. Para completar o su-campo, é necessário introduzir a segunda substância. Esta substância sob a ação de uma corrente elétrica convencional irá aquecer e aquecer o fio. Qual é o truque aqui? O fio é feito de uma substância com baixa resistência elétrica e não aquece sob a ação da corrente que passa por ele. É impossível fazer um fio de metal com alta resistência - o fio ficará quente, mas os consumidores não receberão energia. Contradição física: a resistência do fio deve ser grande e deve ser pequena ... O inventor sugeriu pegar duas substâncias: o fio continua sendo um fio comum, mas a cada cinco metros é colocado um anel de ferrite - uma substância ferromagnética com alto poder elétrico resistência. Devido à indução eletromagnética, uma corrente surge nos anéis, os anéis aquecem rapidamente e evitam o congelamento do fio.

Um certificado de direitos autorais foi emitido para esta decisão há vários anos. Mas o problema é facilmente resolvido por alunos do décimo ano que conhecem os fundamentos da análise Su-Field.

Parece que tudo está em ordem com a tarefa - uma boa resposta foi recebida. No entanto, os anéis de ferrite aquecem a linha o ano todo. Você consegue imaginar quanta energia é desperdiçada? Mesmo no inverno, não há necessidade de aquecer toda a linha, mas apenas os trechos onde a temperatura está abaixo de zero. Surge um novo problema: como fazer os próprios anéis ligarem em baixas temperaturas e desligarem se a temperatura subir?

Para resolver esse problema, você precisa saber que as substâncias ferríticas permanecem ferromagnéticas apenas até uma certa temperatura, chamada de ponto Curie. Diferentes substâncias ferromagnéticas têm diferentes pontos de Curie. Você pode fazer anéis de matéria com um ponto Curie de, digamos, cinco graus. Em seguida, os anéis se desligarão sozinhos se a temperatura do ar ultrapassar cinco graus e se ligarão sozinhos em temperaturas abaixo de cinco graus.

O aparecimento e desaparecimento de propriedades magnéticas ao passar pelo ponto Curie também pode ser usado na solução de outros problemas. Lembre-se deste fenômeno físico muito interessante.

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