Темы докладов, страница 180 - гдз по физике 9 класс учебник Громов, Родина

Глава 5. Электромагнитные явления. Параграф 43. Индукция магнитного поля. Вопросы - страница 180.

Условие.

Никола Тесла и электромагнетизм.

Решение.

Никола Тесла — один из величайших изобретателей и инженеров в истории, чей вклад в изучение и практическое применение электромагнетизма коренным образом изменил мир. Его работа легла в основу современной системы электроснабжения и многих технологий, которые мы используем сегодня.

Система переменного тока (AC)

Главным и наиболее известным вкладом Николы Теслы является разработка и продвижение системы многофазного переменного тока (AC). В конце XIX века шла так называемая «война токов» между системой постоянного тока (DC), которую поддерживал Томас Эдисон, и системой переменного тока Теслы. Тесла понял ключевое преимущество AC: напряжение переменного тока можно легко повышать и понижать с помощью трансформаторов. Это позволяет передавать электроэнергию на большие расстояния с минимальными потерями при высоком напряжении, а затем безопасно понижать его для конечного потребителя. В партнерстве с промышленником Джорджем Вестингаузом Тесла продемонстрировал эффективность своей системы, что в итоге привело к ее повсеместному внедрению. Сегодня вся мировая энергетика основана на принципах, заложенных Теслой.

Ответ: Никола Тесла разработал и внедрил систему многофазного переменного тока, которая благодаря эффективности передачи энергии на дальние расстояния стала мировым стандартом в электроэнергетике.

Вращающееся магнитное поле и асинхронный двигатель

Одним из гениальных прозрений Теслы стала концепция вращающегося магнитного поля. Он понял, что, подавая многофазный переменный ток на несколько катушек, расположенных по кругу, можно создать магнитное поле, которое вращается без какого-либо механического движения. На основе этого принципа в 1887 году он создал первый в мире асинхронный электродвигатель. Этот двигатель был прост по конструкции, надежен, не имел щеток и коллектора, что делало его значительно более долговечным и эффективным по сравнению с двигателями постоянного тока. Асинхронный двигатель Теслы произвел революцию в промышленности и до сих пор является самым распространенным типом электродвигателя в мире, приводя в движение все — от бытовой техники до промышленных станков.

Ответ: Изобретение асинхронного двигателя, работающего на принципе создаваемого переменным током вращающегося магнитного поля, стало революцией в промышленности и технике.

Трансформатор Теслы и беспроводная передача энергии

Для своих исследований высокочастотных токов и высоких напряжений Тесла изобрел резонансный трансформатор, известный сегодня как катушка или трансформатор Теслы. Это устройство способно создавать переменное напряжение амплитудой в миллионы вольт. С помощью своих катушек Тесла проводил зрелищные эксперименты, демонстрируя беспроводное зажигание люминесцентных ламп на расстоянии. Его величайшей мечтой была создание Всемирной системы беспроводной передачи энергии, которая позволила бы передавать электричество в любую точку планеты без проводов. Проект башни Ворденклиф на Лонг-Айленде был попыткой реализовать эту идею, но из-за прекращения финансирования он не был завершен. Хотя глобальная беспроводная передача энергии так и не была реализована, принципы, заложенные Теслой, сегодня используются в технологиях RFID, NFC и беспроводной зарядке гаджетов.

Ответ: Никола Тесла изобрел резонансный трансформатор (катушку Теслы) для генерации сверхвысоких напряжений и исследовал возможность беспроводной передачи энергии, заложив основы для современных беспроводных технологий.

Вклад в развитие радио

Работа Теслы с высокочастотными колебаниями имела прямое отношение к созданию радио. Он разработал и запатентовал основные устройства, необходимые для радиосвязи, задолго до Гульельмо Маркони. В его патентах описывались передатчики (генераторы высокочастотных колебаний) и приемники с настроенными резонансными контурами, которые позволяли принимать сигналы определенной частоты. Тесла даже продемонстрировал первый в мире радиоуправляемый аппарат — лодку — в 1898 году. Долгое время первенство в изобретении радио приписывалось Маркони, но в 1943 году Верховный суд США посмертно восстановил приоритет Теслы, признав его патенты основополагающими для радиотехники.

Ответ: Тесла внес фундаментальный вклад в изобретение радио, разработав ключевые принципы и устройства для передачи и приема радиосигналов, что было подтверждено решением Верховного суда США.

Наследие и единица измерения

Вклад Николы Теслы в изучение электромагнетизма настолько велик, что его имя было увековечено в Международной системе единиц (СИ). В 1960 году на Генеральной конференции по мерам и весам в его честь была названа единица измерения магнитной индукции (плотности магнитного потока) — тесла (Тл, T). Магнитная индукция $\text{B}$ является ключевой характеристикой магнитного поля и определяет силу, действующую на движущийся заряд (сила Лоренца): $F = q(\vec{v} \times \vec{B})$. Название этой единицы является вечным напоминанием о гении, который так глубоко понимал и умел управлять силами электромагнетизма.

Ответ: В знак признания огромного вклада Николы Теслы в науку об электромагнетизме, его именем названа единица измерения магнитной индукции в системе СИ — тесла (Тл).