Н.Н. Усманов1, Д.Л. Столяров2, И.Р. Прудников3, В.Ю. Иванов4, А.М. Салецкий5

1,3,4,5 Физический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова (Москва, Россия), 

2 НИИЯФ им. Д.В. Скобельцына МГУ им. М.В. Ломоносова (Москва, Россия)

Постановка проблемы. Развитие науки и производства привело к появлению приборов, требующих прецизионной точности. В связи с этим большой интерес вызывают способы малых контролируемых перемещений рабочих органов. Известно, что при подаче импульсов тока вокруг проводника возникают быстрые синхронные с импульсами изменения давления, наблюдаемые в широком интервале значений амплитуд тока и давления. Эти изменения давления можно использовались для регулируемой подвижки миниатюрного держателя. 

Цель. Показать практическое применение экспериментально наблюдаемых изменений давления воздушной среды в окрестности проводника с электрическим током. Предлагается использовать однозначное соответствие между изменением тока в проводнике и давления в окружающем пространстве для передачи регулируемого движения подвижным частям микро- и наноинструментов.

Результаты. Создана установка на основе стеклянной трубки. К отводу трубки присоеденен пластиковый цилиндр, внутри которого помещался поршень, имеющий возможность свободного хода. Показано, что при подаче в электрическую цепь серии импульсов тока от генератора сигналов поршень совершал возвратно-поступательные движения, которые легко наблюдались визуально с помощью микроскопа. Получено контролируемое перемещение держателя от 2 мкм до 200 мкм, которое зависело от амплитуды импульсного тока и составляло меньше 1 мкм при малых значениях амплитуды тока.

Практическая значимость. Быстрое изменение давления воздушной среды вблизи проводника при изменении тока можно использовать для решения различных научных и технических задач, например, при создании новых инструментов для микро- и нанотехнологий. Простота изготовления таких инструментов делает перспективным применение данного эффекта.

Усманов Н.Н., Столяров Д.Л., Прудников И.Р., Иванов В.Ю., Салецкий А.М. Практическое применение экспериментально наблюдаемых изменений давления воздушной среды в окрестности проводника с электрическим током // Электромагнитные волны и электронные системы. 2021. Т. 26. № 4. С. 36−41. DOI: https://doi.org/10.18127/j15604128-202104-4

1. Балханов В.К., Башкуев Ю.Б., Хаптанов В.Б. Электрическое поле контактной сети железных дорог // Электромагнитные волны и электронные системы. 2007. Т. 12. № 4. С. 38−40.
2. Чехов В.И. Экологические аспекты передачи электроэнергии. М.: Изд-во МЭИ. 1991.
3. Israel H. Atmospheric electricity. 2 ed. V. 1−2. Jerusalem. 1970−73.
4. Araneo R., Celozzi S. and Vergine C. Eco-sustainable routing of power lines for the connection of renewable energy plants to the italian high-voltage grid // Int. J. Energy Environ. Eng. 2015. V. 6. P. 9−19.
5. Усманов Н.Н., Куницын В.Е. Изменение термодинамических параметров среды в окрестности проводника с электрическим током // Электромагнитные волны и электронные системы. 2010. № 8. С. 60−63.
6. Усманов Н.Н., Салецкий А.М., Куницын В.Е. Динамическое распределение температуры воздушной среды в окрестности проводника с током при неравновесном процессе // Физические основы приборостроения. 2012. Т. 1. № 4. С. 106−109.
7. Usmanov N.N., Kunitsyn V.E., Prudnikov I.R., Saletsky A.M. Abrupt changes in air pressure in the vicinity of a conductor with flowing electric current // Experimental Termal Fluid Science. 2019. V. 109. № 109867.
8. Пат. № 2616678. Способ малых перемещений рабочего органа в устройствах мембранного типа и устройство для его осуществлени / Куницын В.Е., Салецкий А.М., Усманов Н.Н., Зимин А.И.; зарегистрирован 18 апреля 2017 г.
9. Пат. № 2702449. Устройство для осуществления возвратно-поступательного движения рабочего органа / Усманов Н.Н., Столяров Д.Л., Зимин А.И., Фаттахова Г.В., Салецкий А.М.; зарегистрирован 8 октября 2019 г.
10. Пат. № 2687331. Способ дозирования жидкости и устройство для его осуществления / Усманов Н.Н., Столяров Д.Л., Зимин А.И., Фаттахова Г.В., Салецкий А.М.; зарегистрирован 13 мая 2019 г.