¿Qué estaba pensando el jefe? Inventor

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LO QUE PENSÓ LA CABEZA

Y luego apareció un inventor (TRIZ)

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TRIZ. ¿Qué estaba pensando el jefe?

Hasta ahora, hemos estado hablando de efectos físicos simples familiares para todos los escolares. Hay física más compleja, al menos la que se estudia en las instituciones de educación superior. El conocimiento de esta física le da al inventor herramientas más poderosas.

Ahora analizaremos el problema, para cuya solución es suficiente la física escolar. Y luego explicaré lo que puede obtener más allá de eso si usa al menos una "pieza" de instituto de física.

Problema 32. HIELO EN ALAMBRES

Una hermosa vista: los cables de las líneas eléctricas cubiertos de nieve esponjosa. Pero para los electricistas, esta belleza no causa deleite. La nieve se derrite y se convierte en hielo. La capa de hielo crece, los cables se estiran bajo su peso y se rompen.

En una región del norte, había una planta de energía ubicada a cien kilómetros de la ciudad. En invierno, de vez en cuando era necesario calentar la línea: se suministró una corriente muy fuerte, los cables se calentaron, el hielo se descongeló y cayó. Mientras se calentaba la línea, todos los consumidores de la central eléctrica debían apagarse. Fue un invierno severo y el jefe de la estación, por temor a la formación de hielo, ordenó apagar la fuente de alimentación con más frecuencia y calentar la línea. Las fábricas pararon, las luces se apagaron en las casas.

Llegaron las quejas y el jefe decidió calentar con menos frecuencia. Los cables comenzaron a romperse, la ciudad a menudo se quedaba sin electricidad.

- ¿Qué hacer? - pensó el jefe, mirando el calendario. Había muchos meses de invierno norteño por delante. - Contradicción técnica: a menudo calientan la línea - los consumidores de vez en cuando se quedarán sin corriente, rara vez calientan la línea - aumentará el riesgo de formación de hielo. Situación de pesadilla...

Y entonces apareció un inventor.

- Abramos el libro de texto de física para el séptimo grado, - dijo. - Completemos el su-campo y usemos el fenómeno de la inducción electromagnética...

¿Por qué el inventor mencionó la finalización del su-campo? ¿Cómo utilizar la inducción electromagnética?

Dado un alambre (sustancia) y una corriente eléctrica (campo). No debe haber hielo en el cable. Entonces solo tienes una sustancia y un campo. Para completar el su-campo, es necesario introducir la segunda sustancia. Esta sustancia bajo la acción de una corriente eléctrica convencional calentará y calentará el cable. ¿Cuál es el truco aquí? El alambre está hecho de una sustancia con baja resistencia eléctrica y no se calienta bajo la acción de la corriente que lo atraviesa. Es imposible hacer un cable de metal con alta resistencia: el cable estará caliente, pero los consumidores no recibirán energía. Contradicción física: la resistencia del cable debe ser grande y debe ser pequeña ... El inventor sugirió tomar dos sustancias: el cable sigue siendo un cable ordinario, pero cada cinco metros se le coloca un anillo de ferrita, una sustancia ferromagnética con alta potencia eléctrica. resistencia. Debido a la inducción electromagnética, surge una corriente en los anillos, los anillos se calientan rápidamente y evitan que el cable se congele.

Se emitió un certificado de derechos de autor para esta decisión hace varios años. Pero el problema lo resuelven fácilmente los estudiantes de décimo grado que conocen los conceptos básicos del análisis de Su-Field.

Parece que todo está en orden con la tarea: se ha recibido una buena respuesta. Sin embargo, los anillos de ferrita calientan la línea durante todo el año. ¿Te imaginas cuánta energía se desperdicia? Incluso en invierno, no es necesario calentar toda la línea, sino solo aquellas secciones donde la temperatura es bajo cero. Surge un nuevo problema: ¿cómo hacer que los anillos se enciendan a bajas temperaturas y se apaguen si la temperatura sube?

Para resolver este problema, debe saber que las sustancias de ferrita permanecen ferromagnéticas solo hasta cierta temperatura, llamada punto de Curie. Diferentes sustancias ferromagnéticas tienen diferentes puntos de Curie. Puedes hacer anillos con materia con un punto de Curie de, digamos, cinco grados. Luego, los anillos se apagarán solos si la temperatura del aire supera los cinco grados, y se encenderán solos a temperaturas inferiores a cinco grados.

La aparición y desaparición de propiedades magnéticas al pasar por el punto de Curie también se puede utilizar para resolver otros problemas. Recuerde este interesante fenómeno físico.

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