В НовГУ разработана новая модель трансформатора, одним из авторов которой является аспирантка кафедры физики твёрдого тела и микроэлектроники Таисия ГАЛКИНА. Молодая исследовательница поделилась с корреспондентом «НВ» тайнами из мира физики.
Гуманитарные науки всегда мало привлекали Таисию. Другое дело физика — в формулах, графиках и уравнениях все изложено предельно ясно, наглядно и по теме. Конечно, некоторые задачи могут поставить в тупик даже опытного учёного, но Таисия Галкина не боится трудностей и готова искать новые подходы к решению непростых вопросов. Список её публикаций включает более 15 статей, что немало для молодого ученого, а результаты своих исследований девушка не раз представляла на конференциях, в том числе и международных. Среди её научных достижений можно отметить победы на областном конкурсе «Молодой исследователь» по направлению «Физика» за 2010 год и на Конкурсе грантов молодых учёных НовГУ. Также её кандидатура была выдвинута от Новгородской области на соискание Премии Президента РФ в области науки и инноваций для молодых учёных за 2010 год.
Советская школа
Работа Таисии Галкиной направлена на решение одной из актуальнейших научных задач. Говоря языком физики, девушка изучает инверсный магнитоэлектрический эффект в феррит-пьезоэлектрических структурах. Именно благодаря этому исследованию у увлеченной аспирантки и ее научного руководителя доктора физико-математических наук, профессора кафедры технологии машиностроения Дмитрия Филиппова появилась идея разработки новой модели трансформатора.
Чтобы лучше понять принцип действия этой модели, сделаем небольшой экскурс в историю физики. Существование магнитоэлектрического эффекта предсказали в 1960-е годы советские учёные Лев Ландау и Евгений Лившиц. Суть этого феномена состоит в том, что при определённых условиях магнитное поле может вызвать изменение электрических свойств материала, или, наоборот, возникает намагниченность во внешнем электрическом поле. Открытие советских физиков сейчас имеет широкое практическое применение. Так, без этого эффекта не было бы, например, датчиков магнитного поля.
Существует два вида магнитоэлектрического эффекта — прямой и инверсный, или обратный. Как рассказала аспирантка, прямой эффект изучен уже довольно подробно, а вот свойства инверсного магнитоэлектрического эффекта ещё мало исследованы учёными. Как выяснилось, этому феномену посвящено всего несколько публикаций, а ведь он может иметь широкое практическое применение. К примеру, на основе инверсного магнитоэлектрического эффекта можно создать такой трансформатор, который позволит предприятиям радиопромышленного комплекса значительно сократить потери энергии в производимых устройствах.
Эту идею и претворила в жизнь, совместно со своим научным руководителем, Таисия Галкина.
— При передаче электроэнергии на большое расстояние лучше использовать очень большие напряжения и небольшие токи, — поясняет молодая исследовательница. — Поэтому для наиболее выгодной транспортировки электроэнергии в электросети многократно применяют трансформаторы. Они сначала повышают напряжение генераторов на электростанциях перед транспортировкой электроэнергии, а затем понижают напряжение линии электропередач так, чтобы, например, в квартирах его уровень был не слишком высоким.
Классический трансформатор — это громоздкая конструкция. Обычно он состоит из комплекта деталей: магнитопровода и двух или более электрических обмоток. На одну из них подаётся напряжение от внешнего источника. Протекающий по первичной обмотке переменный ток создаёт переменный магнитный поток в магнитопроводе, который и создаёт во всех обмотках, в том числе и в первичной, электродвижущую силу индукции. Как объясняет Таисия Галкина, из-за двух обмоток такой трансформатор имеет довольно сложную конструкцию, к тому же потери энергии в нем велики.
Конструкция новой модели проще: прибор имеет всего одну обмотку, при этом значительно уменьшились потери энергии. В основе работы устройства лежит инверсный магнитоэлектрический эффект, благодаря которому управление происходит не магнитным полем, а электрическим.
В дальнейшем новая модель еще будет усовершенствована. В конце 2010 года новгородские ученые получили патент на это изобретение, и теперь новый магнитоэлектрический трансформатор должен найти дорогу к внедрению на производство.
Светлана ГОРИНА
