מה יש לחשמל קשר לרעידות?

הקשר בין חשמל לרעידות

ישנם קשרים רבים בין חשמל לרעידות, המופעלים באופן נרחב בתחומי המדע וההנדסה השונים. הנה חלק מהקשרים העיקריים ושימושיהם:

1. רעידות אלקטרומגנטיות

עקרונות:

• השראה אלקטרומגנטית: כאשר מוליך נע בשדה מגנטי, מושרה במוליך כוח חשמלי (EMF), תופעה המוכרת כהשראה אלקטרומגנטית. מאידך, כאשר זרם זורם במוליך, הוא יוצר שדה מגנטי שיכול להפעיל כוח על מוליכים או חומרים מגנטיים סמוכים, וגורם לרעידות.

• כוח אלקטרומגנטי: כאשר זרם זורם במוליך, הוא יוצר שדה מגנטי סביב המוליך. אם השדה המגנטי הזה מתנגש בשדה מגנטי אחר, הוא מייצר כוח אלקטרומגנטי, שניתן להשתמש בו כדי לדרבן רעידות או תנועה.

יישומים:

• מנועים חשמליים: מנועים חשמליים משתמשים בכוחות אלקטרומגנטיים לסיבוב הרוטור, ומייצרים רעידות מכניות או תנועה.

• מפעלים: מפעלים משתמשים ברעידות מכניות או בתנועה (כמו זרימת מים או רוח) כדי להזיז מוליך בשדה מגנטי, וליצור זרם חשמלי.

• בלמים אלקטרומגנטיים: בלמים אלקטרומגנטיים משתמשים בכוחות אלקטרומגנטיים לשליטה בפתיחה ובסגירה של בלמים, הנפוצים במערכות בקרה אוטומטיות.

2. המרה אלקטרו-אקוסטית

עקרונות:

• קולוניות: קולוניות ממירות אותות חשמליים לשורות קול. בתוך קולונית יש סליל. כאשר אות חשמלי עובר דרך הסליל, הוא מייצר שדה מגנטי משתנה, התואם עם מגנט קבוע, וגורם לדיאפרגמה של הקולונית לרעוד ולהפיק קול.

• מקלטים: מקלטים ממירים שורות קול לאותות חשמליים. כאשר שורות קול גורמות לדיאפרגמה בתוך המקלט לרעוד, הרעידות מגרות שינויים בשדה המגנטי בתוך הסליל, ומפיקות אות חשמלי.

יישומים:

• ציוד אודיו: קולוניות ומקלטים נפוצים מאוד במערכות צליל, טלפונים, מכשירי הקלטה וכדומה.

• מכשירים אולטרה-סוניים: מעבירי אולטרה-סאונד משתמשים בעקרון ההמרה אלקטרו-אקוסטית כדי להמיר אותות חשמליים לשורות אולטרה-סאונד, המשמשים לאבחון רפואי, בדיקות לא-מ파קיות ועוד.

3. אלקטרוסטריקציה ואפקט פיאזואלקטרי

עקרונות:

• אלקטרוסטריקציה: חומרים מסוימים משתנים בצורתם או בגודלם כאשר הם נחשפים לשדה חשמלי, תופעה המוכרת כאלקטרוסטריקציה. חומרים אלקטרוסטריקטיים יכולים לשמש לייצור רעידות קטנות או הזזות.

• אפקט פיאזואלקטרי: חומרים מסוימים מפיקים טעמת חשמלית כאשר הם מושפעים מלחץ מכני, תופעה המוכרת כאפקט הפיאזואלקטרי הישיר. מאידך, כאשר החומרים הללו מושפעים משדה חשמלי, הם עוברים עיוות מכני, תופעה המוכרת כאפקט הפיאזואלקטרי ההפוך.

יישומים:

• חיישני פיאזואלקטרי: חיישני פיאזואלקטרי ממירים רעידות מכניות לאותות חשמליים, המשמשים למדידת רעידות, לחץ ועוד.

• מעבדי פיאזואלקטרי: מעבדי פיאזואלקטרי ממירים אותות חשמליים לרעידות מכניות או הזזות, המשמשים לתנאי מיקום מדויקים, בקרה על רעידות ועוד.

• מעבירי אולטרה-סאונד: מעבירי אולטרה-סאונד משתמשים באפקט הפיאזואלקטרי כדי להמיר אותות חשמליים לשורות אולטרה-סאונד, המשמשים לתמונות רפואיות, בדיקות לא-מ파קיות ועוד.

4. חיישני רעידות אלקטרומגנטיים

עקרונות:

• חיישני רעידות אלקטרומגנטיים: חיישנים אלו משתמשים בעקרון ההשראה האלקטרומגנטית. כאשר הסליל בחיישן רועד בשדה מגנטי, הוא מייצר EMF משתנה, שאפשר להשתמש בו למדידת המשקל והתדירות של הרעידות.

יישומים:

• בקרה על רעידות: חיישני רעידות אלקטרומגנטיים נפוצים מאוד בבקרה על רעידות של מכונות, לאבחון תקלות ותחזוקה מניעה.

• בקרה סייסמית: חיישני רעידות המשמשים במערכות בקרה סייסמית יכולים לזהות רעידות קרקע קטנות, המשמשות להתרעות מוקדמות של רעידות אדמה מחקר.

5. בקרה פעילה על רעידות

עקרונות:

• בקרה פעילה על רעידות: באמצעות כוחות אלקטרומגנטיים או אפקטים פיאזואלקטריים, מערכות בקרה עם משוב בזמן אמת יכולות למחות או לשלוט באופן פעיל ברעידות.

יישומים:

• אווירונאוטיקה: בקרה על רעידות בספינות אוויר ולוויינים מבטיחה יציבות וביצועים של הציוד.

• יצור מדויק: בתהליכי יצור מדויק ועיבוד, בקרה על רעידות משפרת את איכות המוצר והדיוק.

סיכום

הקשר בין חשמל לרעידות כולל מספר תופעות פיזיות, כולל השראה אלקטרומגנטית, המרה אלקטרו-אקוסטית, אלקטרוסטריקציה ואפקט פיאזואלקטרי. קשרים אלה נמצאים בשימוש נרחב במנועים חשמליים, מפעלים, קולוניות, מקלטים, חיישני פיאזואלקטרי, בקרה על רעידות ובקרה על רעידות. אנו מקווים שהמידע לעיל יהיה שימושי עבורכם.