生活中的物理--电学(5)

2019-04-01 23:32

器。由于毛细管的节流,使压力急剧降低。因蒸发器内压力 低于冷凝器压力,液态制冷剂就立即沸腾蒸发,吸收箱内的热量变成低压、低温的蒸气。再次被压缩机吸入。如此不断循环,将冰箱内部热量不断的转移到箱外。正是因为这样,所以夏天用冰箱来冷却房间,不但是不可能的,反而会使其内部温度升高。 通过以上分析,我们知道只要压缩机一工作,其机体内就有高压存在,并且在断电后,要有段时间才能消失,这就是冰箱为什么不能在关机后立即开机的原因所在。下面详细分析一下其内在机理。 电冰箱在运行过程中,其制冷系统压缩机的吸气侧移为低压侧,其压力略高于大气压力。压缩机的排压侧移为高压侧,压强高达117007帕左右,两侧的压强差很大(压力差也是很大),停机后两侧系统仍然保持这个压力差,如果立即起动,压缩机活塞压力加大,电机的压动力矩不能克服这样的压力差,使电机不能起动,处于堵转状态,这就使得旋转磁场相对于转子的转速加快,磁通量的变化率加大了,从而导致电机绕组的电流剧增,温度升高,如果时间长,很有可能烧毁电机。因此要求停机后过4~5分钟再起动。

为什么雷声总是响很长时间

大家都知道闪电是怎么回事。它是高空运动云互相摩擦时产生的静电,当静电积累到很多时就会放电,从而形成了我们看到的划破长空的闪电。 雷声实际上就是闪电击穿空气时产生的。

一道闪电通常有几百米到几千米,那么这道闪电击穿空气时发出的声响传到我们耳中所需的时间就会差几秒、十几秒(声音在空气中的传播速度是340m/s)。况且,雷声在云和云之间还会来回反射,所以当一道闪电过后,我们才会听到雷声,而且雷声“隆隆”作响持续很长时间。

相扑机器人

机器人相扑是日本常设的比赛项目。

现代的日本相扑协会成立于1925年,但相扑运动的历史可追溯至1500多年以前。它起源于日本古代的预卜丰收的传统仪式,经过不断演变延续至今,对日本人的生活产生了重要影响。近年来随着机器人技术的进步和机器人科普活动的开展,人们将相扑这种运动形式与机器人技术结合在一起,导致了机器人相扑活动的兴起。

根据目前的比赛规则,对相扑机器人的大小只规定了其长和宽各在20厘米以内,对机器人的高度并不加限制,但要求机器人的重量不得超过3公斤。显然,这与对运动员的身高和体得均不加限制的人类相扑运动有所不同。

机器人的比赛场地是高5CM、直径为15CM的圆形台面。台面上敷以黑色的硬质橡胶,硬质橡胶的边缘处涂有5CM宽的白线。这种以黑白两色构成边界的比赛场地便于相扑机器人利用低成本的光电传感器进行出界识别。此外,相扑机器人上所附的其他类型的传感器(如识别比赛对手的超声波传感器、触觉传感器等)的成本也都不是很高,所以这种比赛形式充分考虑到了降低机器人整机成本的需要,比较适合当时的技术经济发展水平。

另外,在机器人相扑大会上机器人具体分成了“自立型”和“无线型”两种规格分别进行比赛。这两种机器人除操作方法有所不同外,在其它方面并无大的区别。比赛方式均采用了淘汰制,在各场比赛中三分钟内先取2分者为胜。

日本号称“机器人王国”,目前是世界上最大的机器人生产国,其制造的机器人占世界总量的一半以上,并拥有数量可观的从事机器人生产和研制的专业人员。一些目前已很有成就的机器人研究者在提及自己当初的专业选择时,都与他们在孩童时代所受的“铁臂阿童木”等科普作品的影响联系起来。的确,日本科普作家笔下的“铁臂阿童木”、“机器猫”等机器人卡通形象在这个国家可谓家喻户晓,深受欢迎,充当了不少人的科普启蒙教师。近年来,机器人相扑、机器人足球等生产资料活动又为广大青少年提供了更为直接地了解和学习机器人技术的机会,这对造就今后的机器人专业技术人才队伍方面所产生的影响也同样不可低估。

机器人相扑的特点

机器人相扑既然是由人类相扑运动发展而来的,所以在许多标准和规则的制定上自然会受到人类相扑运动的种种影响。譬如,作为机器人相扑运动场地的圆形台面的直径是154CM,这个数字就源自当时的“横纲”级相扑选手的体得与身高之和除以2得到的。现在,这位获得过三十多次优胜的著名“横纲”已经退役(历史上曾产生了50多位“横纲”级相扑选手)。目前现役的“横纲”有两位:一名叫“贵之花”,他是典型的日本受训多年,但却是来自美国夏威夷的选手。

实际上,由于相扑运动无重量级别的限制,所以与日本当地的选手比较起来,外国出生的相扑选手在身高和体得上往往占有更多的优势。因此,“小锦”和“曙”这样的来自国外的选手的不断介入,目前已给日本的这门国粹运动项目的发展带来了十分微妙的影响。 不过,与人类的相扑运动不现,机器人相扑受到上述因素的影响要小得多,并且作为一

种科普活动,它还有着三项非常突出的特点;

相扑机器人制作简单,普及容易。因为每个比赛方仅需一台机器人出场,机器人的整机成本也低,以至于在机器人相扑大会开赛仅第四年的1993年,参赛机器人就超过了1000台。

由于竞技过程是双方机器人“身体”的直接较量,气氛紧张、比赛激烈,所以机器人相扑活动极度富竞技性和观赏性,很容易引起参赛者和观众的强烈兴趣。

比赛规则比较宽松,给参赛者的创造性发挥留有较大有空间。例如,为了防止被对手推下赛台,有的相扑机器人人采取了必要时可将自已的底部吸附在比赛场地上的方法。并靠这种策略多次赢得了胜利。

基于机器人相扑活动的以上特点,我们认为伴随着21世纪机器人技术的持续发展和机器人产业的逐步扩大,“机器人相扑”(或以类似的“机器人摔跤”、“机器人武术”、“机器人柔道”、“机器人拳击”、“机器人散打”等形式)也许能作为一种受欢迎的机器人生产科普活动在更广泛的国家和地区发挥作用。

新的污染-电磁辐射

北京市科学研究所电磁防护研究室主任 赵玉峰教授

在电气化高度发展的今天,在地球上,各式各样的电磁波充满人类生活的间。无线电广播、电视、无线电通讯、卫星通讯;无线电导航;雷达;微波中继站;电子计算机;高频淬火、焊接、熔炬;塑料热合、微波加热与干燥;短波与微波治疗;高压、超高压输电网、变电站等的广泛应用,对于促进社会时步与人类物质文化生活带来了极大的便利,做出屯巨大贡献!但是随之而来的电磁污染日趋严重,不仅危害人体健康,产生多方面的严重负面效应,而且阻碍与影响了正当发射功能设施的应用与发展。?

目前与人们日常密切相关的“大哥大”、对讲机;家庭电脑;电热毯;微波炉等家用电器等相继进入千家万户,通信事业的崛起,又使\大哥大\成为这个时代的“宠物”。给人们的学习、经济带来极大的方便。

当您与家人围坐电视旁欣赏节目,或驾驶计算机在世界信息交互网络上遨游时,你可能不会想到,家用电器、电子设备在使用过程中都会不同程度地产生不同波长和频率的电磁波,这些电磁波无色无味、看不见摸不着穿透力强,且充斥整个空间,令人防不防,成为一种新污染源,正悄悄地侵蚀着你的躯体,影响着你的健康,引发了种种社会文明病。根据国外资

料 显示,电磁辐射已成为当今危害人类健康的致病源之一。调查表明,在2毫高斯以上电磁波磁场中,人群患白血病的为正常的2.93倍,肌肉肿瘤的为正常的3.26倍。由于计算机的工作频率范围在150KHz-500MHz,这是一段包括中波、短波、超短波与微波等频段的宽带辐射,按标准评价,电脑的上部与两侧等部位均超标几十倍,最高达45倍。

孕妇在怀孕期的前三个月尤其要避免接触电磁辐射。因为当胚胎儿在母体内时,对有害因素的毒性作用比成人敏感,受到电磁辐射后,将产生不良的影响。

如果是在胚胎形成期,受到电磁辐射,有可能导致流产;如果是在胎儿的发育期,若受到辐射,也可能 伤中枢神经系统,导致婴儿智力低下。

征服雷电的避雷针

在18世纪以前,人类对于雷电的性质还不了解,那些信奉上帝的人,把雷电引起的火灾看作是上帝的惩罚。但一些富有科学精神的人,则已在探索雷电的秘密了。

1749年,波尔多科学院悬赏征求这样一个问题的答案:“在电和雷之间有什么类似之处?”一个叫巴巴雷特的医生在论文中宣称:电跟雷是一回事。他的论文因此而中奖。 然而,真正以科学实验寻求答案的,却是美国的富兰克林。富兰克林出生于北美东海岸的海港市波士顿。在他出生时,他的父亲已经51岁了。在他前面已有了11个哥哥和姐姐。富兰克林的父亲原是英国的一个染匠,为逃避斯图亚特王朝复辟时期的宗教迫害而远涉重洋,来到北美,在波士顿开了一家小作坊,以制蜡烛和肥皂为业。

富兰克林自幼勤奋好学,他的父亲曾极想让他上大学,以便成为一个新教神学家。无奈家境太苦,所以富兰克林只上了两年公立小学和一年私立小学之后便停学了。停学后,富兰克林曾先后在自家和他家的作坊学徒。后来又进了他大哥开的印刷所,一边做工,一边自学。 富兰克林17岁时离开波士顿,先后在纽约、费城等地流浪,后来又到了英国,不久又返回北美。在社会这所大学中,他把自己培养成了一名出色的社会活动家。

1746年,40岁的富兰克林开始全力投入电学研究。1749年,他进行了一些新的电学实验。在一次实验中,为了增大电容量,他把几个莱顿瓶连接在一起。当时,他的妻子丽达正在一旁观看他的实验。她无意中碰到了莱顿瓶上的金属杆,只见一团电火花一冒,并随之传出一声怪响,丽达已应声倒地。原来丽达受到了电击。幸好当时的电容量不大,丽达躺了一个星期才慢慢好转。

这次使丽达差点送命的电击实验给富兰克林很大启示。他联想到人们对雷电的两种不同

的观念,决定从理论上探讨雷电的实质。富兰克林通过实验,证明正负电荷在短路时发生的火花、响声和雷电非常相似,他确信:雷电就是自然界的电。富兰克林弄清了雷电的性质之后,就开始研究控制雷电、避免雷击的办法。当时,荷兰莱顿大学一位叫马森布洛克的教授做过一个试验:在一个玻璃瓶里装上水,用来储存磨擦起电产生的电荷。试验成功后,经过改进,在瓶的内外贴上金属箔,正式叫做莱顿瓶。富兰克林认为,既然莱顿瓶里的电可以引进引出,自然界的电也应该能通过导线从天上引下来。

那么,怎样才能把雷电从天上引下来呢?细心的富兰克林观察到,闪电和电火花都是瞬时发生的,而且光和声都集中在物体的尖端。他由此想到,如果将带尖的金属杆装在屋顶上,再用电线把金属杆和地面相连,不就可以把空中的电引到地下来吗?这样就能避免高大建筑遭受雷击。

1752年6月,富兰克林冒着生命危险,进行了著名的费城风筝试验。这一天,狂风漫卷,阴云密布,一场暴风雨就要来临了。富兰克林和他的儿子威廉一道,带着上面装有一个金属杆的风筝来到一个空旷地带。富兰克林高举起风筝,他的儿子则拉着风筝线飞跑。由于风大,风筝很快就被放入高空。刹那,雷电交加,大雨倾盆。富兰克林和他的儿子一道拉着风筝线躲进一个建筑物内。此时,刚好一道闪电从风筝上空掠过,富兰克林的手上立即掠过一种恐怖的麻木感。他抑制不住内心的激动,大声呼喊:“我被电击了!我被电击了!”随即他用一串铜钥匙与风筝线接触,钥匙上立即放射出一串电火花。随后,他又将风筝线上的电引入莱顿瓶中。

在进行风筝实验之后的当年,富兰克林就发明了避雷针。其办法是:在建筑物的最高处立上一根2米至3米高的金属杆,用金属线使它和地面相连接,等到雷雨天气,雷电驯服地沿着金属线流向地下,建筑物就不会遭雷电了。

富兰克林为了推广避雷针的使用,专门写了《怎样使房屋等免遭雷电的袭击》的文章。文章发表后,美国的各个城市马上就开始安装避雷针。但这却遭到教士们的反对,他们说雷电是上帝的震怒。也有人因缺乏电的知识对避雷针的使用持怀疑态度。有个叫普林斯的医生发表看法说:“如果把雷电导入地里,那儿带的电就会增加,就很可能发生地震。”“啊!”他叫道:“我们无法逃脱上帝的惩罚!如果我们逃脱了来自空中的惩罚,却不能逃脱来自地上的惩罚??”避雷针在法国也受到了强烈反对。圣奥梅尔的居民对当地安装了避雷装置的人提出控告,他们害怕惩罚这种亵渎行为。

尽管有人反对,但避雷针还是普及开来了,因为事实证明,拒绝安装避雷针的一些高大教堂在大雷雨中相继遭受雷击,而比教堂更高的建筑物由于装上了避雷针而安然无恙。

避雷针传入英国后,英国人开始时广泛采用了富兰克林的尖头避雷针。但美国的独立战争爆发后,富兰克林的尖头避雷针在英国人眼中似乎成了将要诞生的美国的象征。据说当时英国的国王乔治三世出于反对美国革命的盛怒,曾下令把英国全部皇家建筑物上的避雷针的尖头上统统装上圆头,以示与作为美国象征的尖头避雷针势不两立。

避雷针是早期电学研究中的第一项具有重大应用价值的技术成果,它不仅使人类免受“雷公”肆虐之苦,而且也使雷电和上帝脱离了关系。


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