Ни мороз нам не страшен, ни жара…
Микроклимат в доме, с позиций экологии (от греч. oikos — дом + logos — учение), во многом определяет наше «житие», а заодно и «бытие». Сухая наука сводит человека к сложной биохимической машине. Не вдаваясь в философскую дискуссию с теми, кто с этим не согласен, предложим им мысленно прожить без воздуха (кислорода) минутку-другую. Дискутировать далее будет не с кем…
Поднаторев в электронике, можно с ее помощью заняться проблемами улучшения здоровья и комфорта среды обитания. Здесь есть громадное поле для деятельности: от электроакупунктуры до искусственных электронных органов, но, памятуя о первой заповеди Гиппократа: «Не навреди!», остановимся только на простейших устройствах, позволяющих обеспечить необходимый состав воздуха и его температуру, проконтролировать «электромагнитные загрязнения».
Дышите электричеством!
«Кислород воздуха + электроны = здоровье».
Воздушная стихия с древнейших времен считалась основой жизни. Шумеры поклонялись воздуху, почитая в нем отца Богов, царя Неба и Земли, владыку всех стран. Древнегреческий философ Анаксимен Милетский (VI в. до н. э.) считал воздух тем первоначалом, из которого все возникает и в которое все возвращается. Один из основоположников античной медицины Гиппократ (ок. 460–370 г. до н. э.) называл воздух «пастбищем жизни» и весьма активно практиковал аэротерапию. Легенды и научные изыскания свойств «хорошего» и «живого» воздуха: лесного, степного, горного и морского, приходят к нам через произведения писателей (Гете), художников (Микельанджело) и ученых (Гамильтон).
Научную разгадку секрета «живого» воздуха дал замечательный советский ученый с мировым именем Александр Леонидович Чижевский (1897–1964).
В меморандуме Международного конгресса по биологической физике и биологической космологии, который проходил в 1939 году в Нью-Йорке, отмечалось, что открытия Чижевского имеют для человечества первостепенное практическое значение и развертывают новые горизонты в науках о жизни: «Проф. Чижевский смело перебрасывает мосты между явлениями природы и вскрывает закономерности, мимо которых проходили тысячи естествоиспытателей»… Он «является также выдающимся художником и утонченным поэтом-философом. олицетворяя для нас, живущих в XX веке, монументальную личность да Винчи». Конгресс избрал Чижевского одним из своих почетных председателей и выдвинул его кандидатуру на соискание Нобелевской премии. Однако на конгресс проф. Чижевского не пустили. Вскоре началась война, и Нобелевский комитет надолго прервал свои заседания.
Вся жизнь Чижевского — это жизнь «мученика Науки».
Вершиной творчества Чижевского можно назвать открытие им влияния солнечной активности на динамику исторического процесса. Другое его открытие связано с тем, что наличие электрических зарядов в воздухе — одно из необходимых условий нормального развития высокоорганизованной жизни.
На большом статистическом материале А. Л. Чижевский убедительно показал, что основу «живого» воздуха составляют отрицательно заряженные ионы кислорода, названные им, для различения с заряженными частицами аэрозолей, «легкими аэроионами». В наше время их окрестили «воздушными витаминами».
Чижевским была сконструирована простейшая установка для генерирования подобных ионов, разновидности которой сегодня известны во всем мире как «Люстра Чижевского», а у нас ласково по-свойски ее называют «Чижевкой».
Основу источника ионов составляет электрический генератор высокого напряжения. Положительный полюс выхода этого генератора, согласно Чижевскому, заземляется, а отрицательный — подводится к ряду игольчатых электродов.
При напряженности электрического поля вблизи острий примерно 15 кВ/см в воздухе при нормальных условиях происходит так называемый «темный» разряд, характеризующийся очень малыми силами токов и почти полным отсутствием свечения газа. В процессе газового разряда вблизи острий, имеющих отрицательный потенциал относительно земли, к нейтральным молекулам кислорода присоединяются электроны, образуя отрицательные ионы кислорода («легкие аэроионы Чижевского»). Эти ионы отталкиваются от отрицательно заряженных острий и перемещаются в направлении положительного электрода (элементы заземления), попадая в окружающий воздух. Особенностью правильного режима работы «Люстры Чижевского» является создание необходимой концентрации именно отрицательных аэроинов кислорода, отсутствие образования в электрическом разряде озона и оксидов азота и продуктов «электроэрозии» электродов, а также экранировка от сопутствующих электрических полей в зоне расположения людей.
В качестве генератора высокого напряжения Чижевский, при проведении начальных опытов, использовал импульсный повышающий трансформатор с электрохимическим прерывателем (катушка Румкорфа с сернокислотным прерывателем Венельта). Пузырьки газа при электролизе резко прерывали ток в первичной обмотке, создавая в ней ЭДС самоиндукции, которая увеличивалась во вторичной обмотке, достигая 50…100 кВ. (Подобный принцип создания импульсов высокого напряжения, но только за счет прерывания тока механическими или полупроводниковыми устройствами, используется в системах зажигания автомобилей.) В промышленных установках Чижевский использовал высоковольтные рентгеновские трансформаторы с кенотронными выпрямителями.
Развитие электроники привело к созданию эффективных источников высокого напряжения, которые позволяют использовать открытие Чижевского в быту. Одним из возможных вариантов, на котором удобно изучить их работу, является описываемое ниже устройство.
Принципиальная электрическая схема ионизатора показана на рис. 130, а: он состоит из блокинг-генератора и умножителя напряжения.
Рис. 130. Принципиальная электрическая схема ионизатора воздуха Мастер КИТ NS311
Блокинг-генератор выполнен на транзисторе Т и высоковольтном трансформаторе TR. Умножитель напряжения состоит из элементов схемы D1, D2 и С4, С5. Сопротивление R2 служит для ограничения до 200 мкА тока короткого замыкания.
Рассмотрим работу устройства на модели в программе EWB. Наличие в схеме трехобмоточного высоковольтного импульсного трансформатора создает определенные трудности в создании виртуальной модели. Поэтому смоделируем работу устройства поблочно: вначале создадим модель блокинг-генератора, а затем умножителя напряжения.
Модель блокинг-генератора
Модель блокинг-генератора в программе EWB показана на рис. 131,а.
В качестве трансформатора TR в этой части модели будем использовать идеальный трансформатор Ideal Transformer из раздела Basic. Свойства трансформатора выберем в соответствии с рекомендациями, которые были даны ранее при описании модели преобразователя постоянного напряжения Мастер КИТ NK131 (см. рис. 96). Соответствующие изменения видны на рис. 131, б, где показано окно выбора параметров трансформатора. Остальные Элементы выбираем в соответствии с описанием набора, за исключением транзистора, поскольку в библиотеке программы отсутствует модель типа BD135.
Для наблюдения процесса генерации, схема дополнена двухканальным осциллоскопом. Развернув лицевую панель осциллоскопа и выполнив на ней необходимые предустановки, после включения моделирования, получим характерную картину генерации импульсов (рис. 131, в). Здесь верхний луч (канал А) регистрирует импульсы на базе транзистора, а нижний (канал В) — на его коллекторе. Собственно вот этот характерный вид импульсов и заложен в название генератора: блокинг-генератор — это такой однокаскадный релаксационный генератор, в котором положительная обратная связь входной и выходной цепей обеспечивается импульсным трансформатором. Импульсный трансформатор имеет ненасыщающийся магнитопровод («сердечник»). В катушке Румкорфа и автомобильной бобине — это разомкнутый магнитопровод из магнито-мягкой стальной проволоки, в генераторах строчной и кадровой разверток телевизионных приемников — специальные типы ВЧ-ферритов.
Автоколебательный процесс заряда и разряда конденсаторов в цепи базы транзистора сопровождается периодическим отпиранием транзистора и его переводом в активный режим, что приводит в свою очередь к приращению коллекторного тока до его насыщения. Этот ток за счет трансформаторной связи (при определенной «фазировке» обмоток) в свою очередь приводит к приращению базового тока.
Процесс переключения транзистора развивается лавинообразно и формирует фронт импульса и его вершину (прямой блокинг-процесс). Затем начинает формироваться срез импульса (обратный блокинг-процесс). Транзистор лавинообразно запирается, и начинается сравнительно длительное восстановление начальных условий.
Рис. 131.Виртуальная модель блокинг-генератора:
а — схема; б — параметры трансформатора; в — осциллограммы напряжений
Изменяя в виртуальной схеме (рис. 131, а) параметры RC-цепей (R1, [R], R2, С2 и С3), можно пронаблюдать изменение характеристик генерируемых импульсов на осциллоскопе. Здесь, правда, необходимо отметить, что схемы автогенераторов при моделировании на ПК ведут себя неустойчиво, что связано с линеаризацией исходных нелинейных систем, и зачастую требуют кропотливой настройки как параметров схем, так и режимов моделирования.
Модель удвоителя напряжения
Обратившись теперь к исходной схеме на рис. 130, мы видим, что в ней с обмоткой, включенной в коллекторную цепь, связана еще одна третья (выходная) обмотка. Далее следует диодно-емкостная цепь (D1-C5-D2-C4), играющая роль выпрямителя с удвоением напряжения. Смоделируем эту цепь при произвольных значениях параметров для демонстрации самого принципа удвоения напряжения.
Напряжение на выходной обмотке представим генератором переменного синусоидального напряжения Е2 с действующим значением напряжения 100 В и частотой 50 Гц (см. рис. 132).
Рис. 132.Виртуальная модель удвоителя напряжения
Собрав удвоитель напряжения на элементах D1-C5-D2-C4, подсоединим, соблюдая полярность (жирная черта в рамке вольтметра — минус), дополнительно в цепи три контрольных вольтметра V1-V3.
Включив моделирование, произведем отсчет показаний вольтметров (округляя до целых значений): V1 = -140 В, V2 = -280 В, V3 = -280 В. Эти значения получаются следующим образом. В полупериод, когда потенциал в точке А в схеме на рис. 133 отрицательный, конденсатор С5 заряжается через диод D1 до амплитудного значения напряжения на источнике Е2, которое больше действующего в √2 раз, т. е. V1 = -100·√2 ~= -140 В. В следующем полупериоде, когда потенциал точки А станет положительным откроется диод D2 и аналогично будет заряжаться конденсатор С4, но напряжение на нем, как не трудно видеть равно сумме напряжений на источнике и конденсаторе С5, т. е. V2 = -280 В. В точке В на выходе напряжение, таким образом, составит: V3 = -280 В. В принципе, дополняя эту схему далее еще каскадами с диодами и конденсаторами можно получить дополнительное умножение напряжения.
При практической реализации подобных устройств необходимо обратить внимание на электрическую прочность используемых компонентов (диодов и конденсаторов): их рабочие напряжения должны соответствовать тому, которое получается в соответствующем каскаде умножения. Кроме того, с ростом напряжения и мощности устройств, немаловажными становятся и вопросы электробезопасности. В частности, в отсутствии дополнительных резисторов конденсаторы в умножителях напряжения могут удерживать на себе заряд весьма длительное время после отключения питания.
Внимание! При включенном устройстве напряжение на отдельных его частях превышает 1000 В, поэтому надо строго соблюдать правила электробезопасности, проводить операции по наладке можно только предварительно выключив питание и убедившись, что высоковольтные конденсаторы разряжены.
В рассматриваемом ионизаторе воздуха на основе комплекта Мастер КИТ NK292 (рис. 133), при напряжении питания 9…12 В, потребляемый ток составляет 80…150 мА, а выходное напряжение на ионизирующем электроде — (3…7) кВ.
В результате данный ионизатор вырабатывает отрицательно заряженные ионы, которые уничтожают бактерии, находящиеся в воздухе, и способствует ряду физиологических функций организма.
Рис. 133.Общий вид ионизатора воздуха Мастер КИТ NK292
В соответствии с исследованиями проф. Чижевского, воздух, обогащенный отрицательными ионами кислорода, снимает бессонницу, головную боль, уменьшает чувствительность организма к изменению погоды, улучшает концентрацию внимания.
При длительной эксплуатации ионизатора рекомендуется применять сетевой источник питания. Ионизатор рекомендуется поместить в корпус: G027. Можно также воспользоваться другим готовым устройством.
Это полезное устройство (рис. 134) предназначено для комнаты объемом около 60 м3.
Рис. 134. Генератор ионов Мастер КИТ МК290
В случае больших размеров комнаты, рекомендуется соответственно увеличить число приборов, размещаемых в комнате. Возможно также использование ионизаторов совместно с вентилятором, обеспечивающим хорошее распределение отрицательных ионов кислорода по объему помещения. Прибор смонтирован в ударопрочном пластмассовом корпусе и не требует сборки. Устройство предназначено для длительной работы в течение рабочего дня. Размеры модуля: 110x87x47 мм.
Конечно, описанные источники надо рассматривать как первые шаги в освоении подобной техники, реализующей «Формулу здоровья» проф. Чижевского:
«Кислород воздуха + электроны = здоровье».
Зато последующие шаги будут более осмысленными.
В радиокухонном диапазоне
Среди различных диапазонов радиоволн, освоенных человеком, есть и весьма экзотические по их применению и проявлению.
Как отмечается в заграничных хрониках, в 1946 году пятидесятидвухлетний американец Перси Л. Спенсер, работник одной из компаний, производящих электронные лампы, проводил ординарные опыты с новой генераторной лампой — магнетроном.
Однажды, в перерыве между опытами, он полез в карман спецовки, чтобы достать плитку шоколада. Однако вместо твердой плитки в его руках оказалось какое-то липкое месиво. Спенсер очень удивился: «Почему это шоколад растаял, хотя он сам не почувствовал никакого постороннего тепла?».
Интуитивно он заподозрил, что в этом виноват магнетрон. Тогда Спенсер, решив проверить свою догадку, рассыпал около магнетрона кукурузные зерна и включил аппарат. Через мгновенье вся лаборатория была усеяна разлетевшимся во все стороны попкорном. Из оставшихся съестных припасов у него оставалось одно яйцо. Возбужденный всем увиденным, Спенсер положил его в пластмассовую корзинку для бумаг и поставил ее перед магнетроном. Взрыв яйца был финальным салютом этой серии опытов.
Хотя Спенсер почти не учился в школе, так как воспитывался без родителей, он с детства слыл сметливым парнем. Благодаря природному уму и трудолюбию он выбился в люди, и еще в 1925 году стал контролером завода этой компании.
Размышляя над произошедшим, Спенсер пришел к выводу, что причиной увиденных явлений служит нагрев продуктов за счет поглощения волн, излучаемых магнетроном. Теперь-то любая домохозяйка знает, что перед тем как варить яйца в СВЧ-печке, их надо проколоть, а еще лучше сразу приготовить оригинальную яичницу — в стеклянном стакане или вазочке.
В нашем дорогом отечестве в эти времена также проводились самые разнообразные эксперименты в области применения электромагнитных волн СВЧ-диапазона. В основном, как и до войны, так и после нее, они были связаны с разработкой радиолокационной техники (занимались этим, конечно, и американцы, и англичане). Правда, физики занимались и другими проблемами: мазерами (а потом и лазерами), радиоастрономией и т. п. Академик П. Л. Капица (позже ставший лауреатом Нобелевской премии), отстраненный тогда от руководства созданного им института «Физпроблем» вследствие отказа заниматься атомным проектом, курируемого Берией, организовал научную лабораторию в избушке, рядом со своей дачей. Физики тут же окрестили ее «Избой Физпроблем». Одна из проблем, которой Петр Леонидович начал заниматься еще перед войной, касалась физики шаровых молний. Другой наш академик — Я. И. Френкель выдвинул «химическую» теорию шаровой молнии, но П. Л. Капица подверг ее критике, так как в этой теории не сходился энергетический баланс.
Гипотеза Капицы заключалась в том, что во время свечения к шаровой молнии непрерывно подводится извне энергия радиоизлучений в метровом и дециметровом диапазонах, производимых обычными (линейными) молниями. Сгусток плазмы возникает, по его гипотезе, в месте сложения этих волн и ведет себя как сложный открытый объемный резонатор.
Эти исследования привели его к созданию нового научного направления: «Электроника больших мощностей». П. Л. Капица полагал, что именно на этом пути лежит решение задач электроэнергетики по канализации и передаче электроэнергии на большие расстояния. В частности, был создан специальный генератор, названный «ниготроном», позволявший излучать до 8 кВт в дециметровом диапазоне спектра электромагнитных волн. В первых опытах излучение направлялось в открытое окно. Затем, по словам Петра Леонидовича, «мы поставили на пути излучения яйцо, которое мгновенно сварилось вкрутую, а присутствующий при этом академик Фок моментально съел его». Для следующего опыта был взят тонкостенный кварцевый шар диаметром 10 см, наполненный гелием при давлении 10 см ртутного столба. При облучении яркая вспышка внутри шара продолжалась несколько секунд, после чего кварцевая оболочка, несмотря на высокую температуру плавления, расплавилась…
Цыпленок жареный,
Цыпленок пареный…
Песня
Изобретение Спенсера привело к тому, что в США появились опытные партии печей, использующих СВЧ электромагнитные колебания или микроволны (отсюда обиходное название «микроволновка») и поскольку, они родились из устройства военного назначения, то вначале их стали использовать маркитанты для быстрого разогрева солдатских пайков в многочисленной армии, рассеянной после Второй мировой войны по всему свету. Массовое производство бытовых микроволновок было налажено в Японии в 1962 году.
Основу СВЧ-печи составляет преобразователь электрической энергии, получаемой от электросети промышленной частоты (50/60 Гц) в энергию электромагнитного поля СВЧ-диапазона (например, 2,45 ГГц), локализуемую внутри специального закрытого объемного резонатора (камеры). На радиотехническом языке это устройство, в зависимости от выбранного классификационного признака, можно отнести к генератору, преобразователю частоты или активному согласующему устройству. Обычно его просто считают генератором.
Действительно, как следует из уравнений Максвелла, электромагнитная энергия, в которую на электростанциях преобразуют другие виды энергии, распространяется в виде поля на частоте 50/60 Гц в среде, окружающей провода, возбуждая ток в этих проводах, играющих роль направляющей системы. Часть энергии проникает в глубь проводников и приводит к потерям на нагрев (дополнительные потери возникают также в промежуточных преобразователях: трансформаторах и т. п.).
Задача нагрева некоторого объема вещества связана с поглощением (желательно равномерным) электромагнитной энергии и, соответственно, выделением тепла в этом объеме. Существуют три физических механизма теплопередачи: кондуктивный — теплопроводностью, конвективный — потоками вещества (например, теплого воздуха или радиоактивных частиц) и излучением (инфракрасным, СВЧ и т. п.).
Для большинства продуктов конвекцию можно отбросить или ее придется организовывать специальным образом. Теплопроводность — процесс весьма длительный, зависящий от свойств вещества и градиента температуры. Увеличить этот градиент при прочих равных условиях можно только в очень ограниченных пределах, да и то за счет специальных мер (вспомните искусство поджаривания блинов или приготовления шашлыка). В этом смысле для объемного разогрева электромагнитное поле находится вне конкуренции. Однако величина поглощения поля веществами сильно зависит от частоты и напряженности поля. Последняя имеет верхнее ограничение, связанное с электрическим пробоем воздуха. Продукты или блюда, подлежащие нагреванию, содержат в большом количестве воду и поэтому ее электрофизические свойства являются определяющими при выборе характера воздействия. Конечно, если необходимо нагреть некий сплошной объем воды, то задача решается просто кондуктивно-конвективным нагревом ТЭНами или прямым (контактным) джоуль-ленцовским нагревом за счет токов через погруженные в нее электроды. Правда, при использовании прямой проводимости появляется еще электролиз, да и вопросы электробезопасности обостряются. Но все же курицу этими способами, увы, не приготовишь, а все контактные методы по многим параметрам уступают бесконтактным в принципе за счет явлений на границах раздела.
Ограничимся рассмотрением нагрева диэлектриков. Тогда, при создании бесконтактных (волновых) нагревательных устройств исходят из следующего общего соотношения, которое связывает величину плотности потока энергии электромагнитных волн Р (Вт/м3), поглощаемых в единице объема вещества с его свойствами и характеристиками поля
где Е — напряженность электрического поля. В/м; f — частота, Гц; εо= 8.85·10-12 Ф/м — диэлектрическая постоянная вакуума;ε — относительная диэлектрическая проницаемость вещества; δ — угол диэлектрических потерь.
Из приведенной формулы видно, что при прочих равных условиях выгоднее всего использовать поля с большой частотой в диапазоне, где диэлектрические потери максимальны. При этом следует иметь в виду, что с ростом этих величин происходит также уменьшение глубины проникновения поля в материал.
Характеристики интересующих нас материалов таковы, что если бы мы сделали подходящие соленоид или конденсатор, работающие на промышленной частоте, и с помощью их поля попытались бы с утра приготовить блюдо, то вряд ли нам удалось бы вовремя не только позавтракать, но и поужинать. Дело в том, что электромагнитные потери на частоте 50 Гц в воде ничтожно малы.
Вот если нам не очень к спеху, то ввиду простоты реализации эти способы годятся и их применяли в промышленности для сушки лесоматериалов, а также при производстве железобетонных изделий.
Учитывая частотную зависимость фактора поглощения, инженеры пошли по частоте вверх — к ВЧ, благо этот диапазон в радиотехнике был уже давно освоен, но в быту подобные установки не применялись за исключением физиотерапии, так как некий барьер эффективности преодолен не был. Случай со Спенсером привлек внимание инженеров и ученых к более детальному анализу СВЧ-нагрева. Из этого анализа следовало, что максимальное количество энергии поля будет поглощаться на той частоте, на которой находится максимум отклика молекул воды.
Отдельные молекулы воды, например в ее парах, представляют собой диполи, с двумя ионами водорода Н+ и одним дважды ионизированным атомом кислорода О2-, образующие равнобедренный треугольник с ионом кислорода при вершине с углом 105° и боковыми сторонами, равными 0,96 А°. В твердой фазе молекулы воды образуют кристаллическую решетку, ячейки которой напоминают тетраэдры для упаковки молока.
В жидкости, благодаря тепловому движению молекул, их коллективы случайным образом занимают изменяющиеся разнообразные промежуточные состояния. По образному выражению акад. Я. И. Френкеля, молекулы жидкости ведут себя подобно кочевникам: оседлый образ жизни в узлах временной местной кристаллической решетки (где они совершают колебательные движения) сопровождается их периодическими перескоками в другие положения.
Время, за которые молекулы возвращаются к равновесию, носит название времени релаксации. Оценка этого времени для полярных диэлектриков была дана голландским физиком П. Дебаем.
Согласно его теории применительно к молекулам воды, находящейся в жидкой фазе, их ориентационная поляризация и деполяризация аналогичны вращению твердой сферы в вязкой жидкости, приводящему к потерям. В зависимости от соотношения между частотой внешнего поля и величиной, обратной периоду релаксации, величина этих потерь может быть выражена через фактор потерь (tg δ) экспериментально и теоретически.
Наиболее просто воспользоваться для полуколичественных оценок интерпретацией этой зависимости с помощью приближения RC-цепей.
На рис. 135, а показана простейшая цепь (по Хиппелю), моделирующая релаксационные потери в воде в зависимости от частоты.
Поведение молекул воды в электромагнитном поле здесь представлено конденсатором С1, учитывающим собственно ориентационную поляризацию вещества, резистором R1 — потери при этом, а также резистором R2, учитывающим потери независимо от частоты. Источник Е1 дает возможность вместе с Боде плоттером исследовать АЧХ цепи.
Элемент, через который исследуемая цепь подключена к зажиму плоттера, является зависимым источником напряжения Е2, которое пропорционально току в измерительном резисторе (принятом за 1 мОм). То есть, попросту, это датчик тока с коэффициентом деления на 1000.
Рис. 135Моделирование поглощения электромагнитной энергии водой в СВЧ-диапазоне:
а — модель в EWB; б — АЧХ тока в модели; в — график частотной зависимости фактора потерь
АЧХ тока в этой цепи показана на рис. 135, б, причем положение визирной линии на экране соответствует частоте примерно 2,4 ГГц. Частотная зависимость tgδ для этой же модели, в двойном логарифмическом масштабе, полученная вычислением в программе Mathcad показана на рис. 135, в.
В более точных (и, соответственно, сложных) моделях и эксперименте наблюдается максимум tgδ в области частот >1010 ГГц, но и при частоте 2,45 ГГц значение весьма велико. Это и привело к тому, что на ней работает сейчас большинство СВЧ-печей.
Выбор этих частот связан также с тем, что в отличие от электромагнитных волн инфракрасного диапазона (λ ~= 1·10-6 м и f ~= 3·1014 Гц), также невидимых человеческим глазом, и также активно поглощаемых водой и многими другими веществами (за счет колебаний отдельных атомов в сложных молекулах относительно друг друга), волны СВЧ-диапазона проникают значительно дальне в глубь тел, обеспечивая быстрый объемный, а не поверхностный, нагрев. Поэтому, если требуется не только сварить, но и поджарить, образуя корочку, СВЧ-нагрев дополняют инфракрасным (гриль).
Кроме выше перечисленных причин, существует еще и жесткий регламент на использование той или иной части спектра электромагнитных волн, и определенная коллизия заключается в том, что «гигагерцевые» частоты были отведены для спутниковой радиосвязи. В то же время, помимо, СВЧ-нагрева, на их использование уже все больше начинают претендовать и компьютеры.
Модель бытовой СВЧ-печи
В простейшей бытовой СВЧ-печи в качестве генератора используется магнетрон (см. рис. 10). Питание магнетрона осуществляется от высоковольтного (4 кВ) выпрямителя, построенного по схеме удвоения напряжения. Упрощенная схема-модель силовой части СВЧ-печи показана на рис. 136, а.
Эта модель является условной во многих отношениях, так как в программе EWB отсутствует такой схемный компонент, как магнетрон и вместо него использованы следующие компоненты: М — Triode Vacuum Tube (электровакуумный триод), работающий в режиме диода, с заземленным анодом, на который подается положительное напряжение выпрямителя относительно катода (катод в магнетронах прямой и в печах имеется отдельная цепь накала); генератор переменного напряжения Е2, модельная частота которого выбрана равной 2,45 кГц, т. е. с коэффициентом масштабирования по частоте 10-6 для удобства наблюдения процессов во времени; перемножитель сигналов X и Y. Высоковольтный трансформатор Т1 является повышающим и имеет коэффициент трансформации 0,075. В печах этот трансформатор работает в режиме, близком к магнитному насыщению, выполняя еще и функции феррорезонансного стабилизатора напряжения. Конденсатор С1, обеспечивающий удвоение напряжения в реальных устройствах, также высоковольтный на рабочее напряжение 2,1…2,5 кВ. В печах этот конденсатор обычно шунтируют резистором 1…10 МОм для разрядки после выключения, а также специальным защитным диодом предохранителем (Fuse Diode) — эти компоненты в модель не введены. Диод VD1 в модели идеальный, а в реальных устройствах высоковольтный диод или выпрямительный столб, с обратными напряжениями 12…15 кВ. Модельный резистор R1 носит подсобный характер и отчасти моделирует нагрузку.
В результате моделирования на экране осциллоскопа можно наблюдать следующую картину (рис. 136, б). Луч А (верхний на рис. 136, б) регистрирует отрицательные полуволны напряжения, а луч В — пачки высокочастотных радиоимпульсов. Примерно так же (только с частотой 2,45 ГГц) выглядит изменение напряженности электрического поля на выводе магнетрона.
Рис. 136.Модель СВЧ-печи в EWB:
а — схема; б — осциллограммы сигналов
Электромагнитные волны, излучаемые антенным выводом магнетрона (см. рис. 10, а), через отрезок согласующего прямоугольного волновода направляются в камеру-резонатор. При этом выходное отверстие закрывают тонкой защитной пластинкой из радиопрозрачного материала (фторопласт и т. п.).
В камере устанавливается сложная пространственная структура электромагнитных волн, сильно зависящая от находящегося в ней материала. Основная трудность в нагреве с помощью микроволн внутри замкнутого в электромагнитном отношении объема заключается в создании и поддержании однородности нагрева внутри пространственно неоднородного по своим свойствам материала. Больше того, эти неоднородности сильно изменяются во времени. Поэтому в реальных печах вращают материал относительно поля или вращают поле относительно материла, а также, помимо основного ввода волн, выполняют специальные дополнительные апертуры (действующие отверстия) наподобие фазоинверторов в акустических системах и т. д.
Эти вопросы работы и согласования генератора со столь сложной нагрузкой, находящейся практически почти в «ближнем поле», как и проблемы физики нагрева, с которыми они взаимосвязаны, не имеют пока однозначного решения.
Другой важнейшей и в то же время деликатной проблемой СВЧ-нагрева в быту является вопрос экранировки от утечек поля в окружающее пространство. Вопрос этот весьма серьезный: достаточно лишь представить себе, что внутри печи локализована электромагнитная мощность, сравнимая с мощностью отдельных передатчиков, размещенных на Останкинской башне.
Существует несколько возможных каналов для утечек, но мы остановимся на наиболее опасном источнике: щели между дверцей печи и камерой. Согласно электродинамике Максвелла, излучение из щели в проводящем экране будет происходить в том случае, если эта щель прерывает поверхностные токи, наведенные в нем электромагнитными волнами.
В старых конструкциях пытались здесь организовать хороший непрерывный контакт, и поскольку после некоторой эксплуатации он в отдельных местах неминуемо нарушался, то на прилегающих поверхностях появлялись следы электрической эрозии. Значит эти области «искрили», но в отличие от искрящих контактов в реле или на коллекторах электрических машин, излучение от разрядов, а также от токов смещения в неплотном зазоре СВЧ-печи лежит не в низкочастотной области, где их влияние на людей мало, а там, где оно может быть и велико. Поэтому при дальнейшем конструировании печей пошли по пути уменьшения этих токов, создаваемых по обе стороны щели. Для этого по всему периметру металлической дверцы на расстоянии четверти длины волны (λ/4) от выходного сечения внутренней части камеры выполняют профилированный прямоугольный «карман», приходящийся на удлинненную торцевую поверхность камеры печи, к которой примыкает дверца; глубина кармана также составляет λ/4. В результате по всему периметру образуется своеобразная резонансная ловушка (λ/2) для электромагнитных волн, короткозамкнутая на своих концевых (поперечных) поверхностях, где поверхностные токи достигают максимума, тогда как в области щели они оказываются близкими к нулю.
Такое устройство называют в СВЧ-технике четвертьволновым дросселем, возможно, по аналогии с дроссельной заслонкой в автомобиле, а не дроссельной катушкой, хотя, если перейти от распределенных систем к цепям с сосредоточенными параметрами, то это типичный фильтр-пробка, настроенный на рабочую частоту печи. Внутренняя поверхность дверцы закрывается пластмассовой накладкой, так что о наличии дросселя можно судить лишь по толщине кромки дверцы. Поскольку рабочая частота составляет 2,45 ГГц, то, разделив на нее скорость света в воздухе, получим длину волны λ = 12,2 см и (λ/4) ~= 3 см. Со стороны печи металлическая поверхность изолируется слоем эмали.
Таким образом, зазор в дросселе составляет примерно 0,1 мм и так как он теоретически находится в минимуме электромагнитных колебаний, то не должен излучать энергию во внешнее пространство. Надо лишь аккуратно обращаться с дверцей, следить за плотностью ее закрытия по всему периметру, чистотой, отсутствием царапин и сколов краски.
Теория теорией, а практика — практикой. Доверяй ей (теории), но всегда проверяй ее (практикой). «Береженого, Бог бережет», поэтому надо все же контролировать уровень возможных утечек электромагнитного поля.
Для начала борьбы с воображаемым противником надо дать оценки его характера и способностей. То, что мы живем и существуем благодаря электромагнитным полям и их взаимодействиям с живой и не живой природой, давно стало аксиомой мироздания. Поэтому остановимся лишь на некоторых моментах, оттеняющих рассматриваемую проблему.
Начнем издалека. В 1964 году американские астрофизики А. Пензиас и Р. Вильсон, проводя работы по исследованию внеземных радиоисточников, направили рупорную антенну на объект, с относительно сильным (по радиоастрономическим меркам) радиоизлучением, называемый «Кассиопея А». Поскольку радиоастрономические сигналы в принципе очень малы, то исследователи работали на максимально возможном уровне их усиления, при этом, как всегда, основной проблемой явилась борьба с разного рода шумами, на фоне которых надо было выделить полезный сигнал. В тот раз ученые предприняли все мыслимые попытки избавиться от сильного фона, сопровождавшего сигнал: закрыли все клепаные соединения и даже тщательно очистили антенну (пардон!) от птичьего помета… Какой-то посторонний фон оставался сильным. Тогда ученые стали исследовать именно это фоновое излучение. Оказалось, что оно соответствует температуре 3 К, т. е. чуть-чуть превышающей абсолютный нуль. Это подтверждало гипотезу, выдвинутую еще в 1948 году американским ученым-физиком русского происхождения Г. Гамовым, о том, что Вселенная после «Большого Взрыва» расширяется, охлаждаясь уже 18 млрд. лет.
Космический фон в виде радиоизлучения, соответствующий температуре 3 К, лежит в коротковолновой области СВЧ-диапазона: это миллиметровые волны или КВЧ (Крайне Высокие Частоты). Возможно, что Жизнь на Земле зародилась не только благодаря видимой (оптической) части электромагнитного спектра — свету Солнца, но и этому естественному фону, названному «реликтовым излучением».
По иронии судьбы, в 1978 году, А. Пензиас и Р. Вильсон разделили половину Нобелевской премии по физике «за открытие космического микроволнового фонового излучения». Однако, они разделили ее не между собой, а с П. Л. Капицей, которого наградили за его ранние «фундаментальные изобретения и открытия в области низких температур», а отнюдь не в области электроники СВЧ, которой он занимался в последние десятилетия, предшествовавшие вручению премии.
Космическое радиоизлучение, принимаемое на поверхности Земли, вообще говоря, заполняет весь диапазон радиоволн от 1 мм (в горах до 0,5 мм) до десятков метров.
Более длинноволновая часть его отражается от ионосферы. Напротив, более коротковолновая часть поглощается в атмосфере, за исключением оптического окна, как бы специально предназначенного природой для реакций фотосинтеза, происходящих в клетках растений: максимум излучения Солнца приходится именно на длину волны 0,5 мкм (зеленый цвет), соответствующую максимуму в спектре поглощения молекулами хлорофилла.
Здесь уместно отметить, что все остальные жизненные процессы сопровождаются расходованием химической энергии и ее рассеянием в виде тепла. Жизнь на Земле остановилась бы, если бы прекратился фотосинтез. Другая особенность фотосинтеза — это образование кислорода, а его роль в нашей жизни вряд ли кто оспорит. Вот так природа согласовала излучение и прием электромагнитных волн, а человек этому еще только начал учиться.
Максимальная интенсивность солнечного излучения, падающего отвесно на 1 м2 земной поверхности, на широте экватора в полдень составляет примерно 1 кВт. О том, что приносит нам Вселенная в радиодиапазоне, можно судить по используемым в радиоастрономии единицам измерений. Принятой здесь единицей является «1 Янский», равный 10-26 Вт/(м Гц), и чтобы собрать излучение такого уровня, строят антенны площадью в тысячи квадратных метров и применяют весьма специфические методы обработки радиосигналов. Правда, бывают и исключения.
Собственно, вообще наличие радиошумов внеземного происхождения было обнаружено еще в 1931 г. инженером американской компании Белл-телефон Карлом Янским (Karl Jansky) при изучении помех дальней радиосвязи. В 1932 году, так же, как позже по всему миру повторяли радиосигналы первого искусственного спутника, запущенного в СССР, открытые К. Янским «звуки Галактики» транслировались по всем Соединенным Штатам. Так было ознаменовано зарождение радиоастрономии. В честь К. Янского, впервые принявшего космическое радиоизлучение, и была названа единица его уровня. В отечественной научно-технической литературе встречается также фонетическое написание его фамилии: Джанский.
Иногда радиоизлучение Солнца бывает столь мощным, что вызывает сильные магнитные бури, приводящие, в том числе, и к сбоям работы радиосистем, что и послужило причиной их случайного открытия. С 1941 г. в Великобритании уже действовала сеть радиолокационных станций (система ПВО, основанная на отечественных радиолокационных станциях РУС-2, защищала с начала войны Москву). Фашистская авиация регулярно делала налеты на Лондон, и раннее обнаружение самолетов было для англичан вопросом жизни и смерти. Система ПВО работала исправно, но в феврале 1942 г. ряд радиолокаторов был буквально «ослеплен» мощными сигналами неведомой радиостанции, и Лондон подвергся жестокой бомбардировке. Разразился скандал, и стали искать эту вражескую станцию, но ни в Германии, ни в других странах Европы ее не обнаружили: этой таинственной станцией оказалось Солнце…
В отличие от радиоастрономии наш источник расположен не в необъятных просторах Вселенной, а непосредственно под боком, и его загадки на кухонном уровне нам хорошо известны, но хотелось бы избежать неприятных сюрпризов.
С позиций современной науки искусственно созданное электромагнитное поле относится к «энергетическому неаккумулирующемуся антропогенному загрязнению» окружающей среды. Человек «наизобретал» таких «загрязнителей» очень много и уже, буквально, жить без них не может, как растения без света. Однако «все хорошо в меру», много «грязи» допускать нельзя: чистая, и даже очень жизнеутверждающая в морально-психологическом отношении, музыкальная симфония, воспринятая высокоорганизованным существом в ближнем поле передающей радиоантенны отнюдь не как звуки рояля, увы, по своим физиологическим последствиям может оказаться и роковой…
Не переходя к дискуссии по поводу возможных специфических (не тепловых) действий ЭМП, особенно актуализированной населением в последние годы в связи с «революцией мобильников» (кстати, работающих в СВЧ-диапазоне), пойдем по формальному пути.
Сейчас существуют, по крайней мере, два стандарта на безопасный санитарно-гигиенический (или экологический) уровень плотности излучения ЭМП. Американский стандарт ANSI предлагает считать безопасным излучение с плотностью мощности в 10 мВт/см2, а применительно к микроволновым печам 1 мВт/см2 на расстоянии 5 см от печи. Европейский же (в том числе и российский) стандарт регламентирует уровень в 10 мкВт/см2 = 0,01 мВт/см2, но на расстоянии 0,5 м от источника излучения. Однако если предположить, что уровень излучения в воздухе убывает по закону обратных квадратов, то эти стандарты близки друг к другу.
В практике ремонта СВЧ-печей для этих целей рекомендованы специальные измерители плотности потока электромагнитной энергии ПЭ-9Р или ПЗ-9Г, а при их отсутствии следующее нехитрое устройство, грубая модель которого показана на рис. 137.
Рис. 137. Модель детектора «утечек» из СВЧ-печи в EWB
Устройство представляет собой проволочную петлю с площадью в несколько квадратных сантиметров и простейший детектор, состоящий из специального СВЧ-диода VD1 и конденсатора С1. Сигнал с этого приемного устройства регистрируется мультиметром.
Приведенные выше цифры уровней мощности позволяют дать грубые оценки чувствительности детектора-сигнализатора, обнаруживающего превышение этих нормированных уровней и задать его характеристики в модели. Сигнал «утечки» задан здесь генератором Е1, работающим на прежней модельной частоте. К сожалению, какая-либо простая калибровка этого датчика не представляется возможной, но уж если он обнаруживает вблизи печи подобные сигналы, то следует принять необходимые меры. Особое внимание в конкретном устройстве надо обратить на диод: это должен быть именно СВЧ-диод (например, диод Шоттки), желательно с квадратичной ВАХ, чтобы показания были пропорциональны мощности.
Изложенный принцип измерения, но с дополнением в виде усилителя сигнала и заменой мультиметра на светоизлучающий диод, является следующий прибор, выпускаемый в собранном виде.
Индикатор микроволновых излучений Мастер КИТ МК153
Индикатор (рис. 137) по сути представляет детекторный приемник прямого усиления, содержащий СВЧ-диод VD1, конденсатор С1, операционный усилитель DA1 (в модели 741), светоизлучающий диод VD2 красного цвета. Устройство питается от батареи Е2.
Рис. 138. Индикатор микроволновых излучений Мастер КИТ МК153:
а — модель индикатора в EWB; б — общий вид индикатора
Чувствительность данного устройства зависит от используемого усилителя, и оно способно регистрировать очень незначительные утечки, непосредственно вблизи щели закрытой и работающей на полную мощность полкиловаттной СВЧ-печи. Индикатор оформлен в виде небольшого законченного модуля, показанного на рис. 138, б и он может помочь в разумном преодолении радиофобии (боязни использования радиоволн в СВЧ-печах и мобильных телефонах). Если светит индикатор, то «светит» вовне и сама печь, если же он не светит (хотя и исправен), то печь исправно греет пищу.
Для обнаружения устройств, излучающих электромагнитные волны в диапазоне частот 5…300 МГц, предназначено следующее устройство.
Индикатор микроволновых излучений Мастер КИТ NS178
Общий вид индикатора показан на рис. 139.
Рис. 139. Индикатор высокочастотного излучения Мастер КИТ NS178
Устройство содержит усилитель и детектор ВЧ, компаратор, перестраиваемый генератор прямоугольных импульсов и ключевой усилитель звуковой частоты. Прослушивание сигналов выполняется на головных телефонах. Индикатор позволяет обнаружить источники ВЧ излучения мощностью 10 мВт на расстоянии 20…25 см.
При поиске несанкционированных «жучков» все прочие источники излучения в данном помещении должны быть отключены. В принципе индикатор работоспособен в СВЧ-диапазоне (можно также доработать его входные цепи), но как сборка, так и наладка устройства, требуют определенного опыта работы.
В начале 1920-х годов в США была подана заявка на изобретение аппарата из области иллюзионной техники. Аппарат представлял собой ВЧ-генератор, декорированный под сервировочный столик. Автор аттракциона, иллюзионист Харлан Тарбел, выкатывал на сцену столик, брал фарфоровую тарелку, разбивал в нее несколько яиц, солил их, и, подняв тарелку над столиком, готовил на глазах изумленной публики яичницу. Тарелка с яичницей отдавалась зрителям: они убеждались, что это обычная тарелка, а не секретная сковорода, но она оставалась почти холодной, а яичница делалась готовой. Выступления Тарбела проходили с громадным успехом, так как он сопровождал их познавательной лекцией, рассказывая о работах Фарадея, Герца и Тесла, аппарате Д'Арсонваля для физиотерапии с помощью токов ВЧ, который, возможно, и послужил прототипом его изобретения. Иллюзионист занимался своей профессией и даже не подумал, что можно его «чудо-печку» использовать на кухне. Это сделал один из его зрителей: некто МакЛежен…
Дальнейшая судьба ТВЧ-печки в быту нам не известна. Фокус же повторяли многие. В ревю «Чудеса без чудес» его с непременным успехом показывал на цирковой арене популярный в свое время советский артист Сокол. Теперь «этот номер не проходит», так как с появлением СВЧ-печей секрет исчез. Так что наши «фокусы» будут не из области кулинарии.
Зададимся вопросом: «Как поведет себя «мобильник» или трубка радиотелефона, помещенные внутрь камеры СВЧ-печи при закрытой дверце?». Конечно, печь не должна работать: иначе ответ в виде несъедобной яичницы очевиден. Включить же надо не печь, а вызов конкретного телефона: «Так вот, откликнется он или нет?».
Вариантов ответа на этот вопрос два: «Телефон внутри печи зазвонит» или «Телефон не зазвонит». Поэтому, не попробовав с конкретными печами и с конкретными телефонами, пари на тот или иной ответ не заключайте.
Приемник телефона, находясь в экранированной камере, в идеальном случае не будет принимать внешних сигналов, однако, если щель между дверцей и печью настроена как фильтр-пробка (см. выше) на частоту 2,45 ГГц, то при рабочей частоте телефонов, лежащей ниже этой величины, и достаточной величине сигнала и чувствительности — телефон зазвонит. В некоторых печах в щели размещают дополнительные поглотители электромагнитных волн (проводящая резина), и телефон может не зазвонить. В ряде старых печей дверцы при закрытии своей внутренней металлической поверхностью просто плотно прижимались к ответной металлической поверхности камеры. Для таких устройств, при идеальном контакте и если толщина стенок больше глубины проникновения поля (скин-слоя), ответ также прост: будет «глухо, как в танке». При отклонении от идеальности — надо пробовать.
Последующие «фокусы» проводились по большей части на кондовых отечественных печах типа «Электроника», поэтому приводятся как описание экспериментального факта. Рекомендовать их к воспроизведению в современных ажурных печечках мы не можем: вдруг сгорят, хотя в них выполнена разнообразная защита и в среднем они стали работать надежнее. Однако эти опыты можно проводить только в присутствии взрослых и с их безусловного согласия.
Во-первых, внутрь СВЧ-печи всегда помещается холостая нагрузка (стакан воды — 200 г), чтобы избежать отражения поля внутрь магнетрона. Далее помещается лист полимерной металлизированной пленки на плоской тарелке. Печка включается буквально на мгновенье, и после того как по пленке «полыхнет» разряд, выключается быстрым открытием дверцы. Тут надо иметь в виду, что в магнетронах использован катод в виде прямого накала, и если бы высокое напряжение включалось одновременно с накалом, то это приводило бы к быстрому разрушению катода. Поэтому в печах выполняют блоки задержки подачи высокого напряжения по отношению к накальному. Открываем печь и достаем пленку: на ней виден красивый узор поверхностных разрядов. С геометрической точки зрения — это знаменитые «фракталы», так что, если не жаль печи, то можно заняться вполне научным исследованием и прочитать это послание, адресованное нашему разуму. Можно поэкспериментировать, устанавливая таймер на минимальное время: 1 с, 2 с, 3 с и т. д., а также уменьшать количество воды.
Аналогичный эксперимент заключается в «жарке» лазерного диска. Старым («не читаемым») лазерным диском накрываем стакан воды в печи. Включаем на небольшое время печь и после нескольких разрядов выключаем ее, достаем диск и изучаем полученную картину. Повторяем процедуру раза три, пока не выявится характерная картина. Не переусердствуйте: диск может и загореться! На диске, в отличие от просто фольги, следы более упорядочены: видны круговые и радиальные треки, так как его поверхность и до СВЧ была обработана лазерным лучом при записи информации.
В житейском плане из этих опытов очевидно, во что может превратиться золотая или серебряная каемка на предметах из сервиза, если в них приготовлять пищу в СВЧ-печи.
Кроме того, категорически нельзя допускать, касания металлических предметов (вилок, ложек, ножей и т. п.) корпуса печи изнутри. СВЧ-разряд в месте касания приведет к прогоранию корпуса и, скорее всего, к выходу из строя магнетрона и других дорогостоящих компонентов: с печью придется распрощаться. СВЧ-кухня диктует «Правило котлет: котлеты отдельно, металл — отдельно».
Эти эксперименты проясняют также ряд мероприятий, принимаемых по грозозащите радиоустройств.
Следующий фокус заключается в зажигании лампочки от карманного фонарика без всякой батарейки. Берем миниатюрную лампочку, например такую, как была описана на рис. 42.
Положив ее на поддон или блюдце так, чтобы цоколь не касался корпуса печки («правило котлет») и как всегда не забывая поставить стакан воды («холостая нагрузка» обязательна!), включаем печь. Если лампа находится на вращающемся подносе, то она по мере попадания в разные участки поля будет загораться и погасать, а может и совсем не гореть или, напротив, вспыхнув, перегореть. Лампочки эти не дорогие, можно поэкспериментировать с разными типами.
В развитие предыдущего, можно припаять к выводам цоколя два любых проводника (голых или изолированных), диаметр (в разумных пределах) также не играет роли — главное их длина. Проводники разводятся перпендикулярно оси лампочки наподобие полуволновой антенны (см. рис. 27, а), в которой максимум тока («пучность») приходится на середину (в отличие от зазора в описанной выше волновой системе защиты дверцы, где максимумы располагаются по краям).
Для максимального приема длина каждого из этих «усов» должна теоретически составить по четверти длины волны. В воздухе это примерно по 3 см. Практически же, сделав «усы» с запасом, их помаленьку можно «подстригать», пока лампочка не перегорит.
Можно также поместить как отдельно лампочку, так и с «усами» в глубокую тарелку с водой. Об изоляции проводников не заботься, не надо (вспомните схему на рис. 135). Длину усов вначале оставляют прежней, а затем еще подстригают, так как длина электромагнитных волн в воде меньше в √ε раз. Диэлектрическая проницаемость е воды на кухонной частоте близка к своему статическому значению (дальше она начинает падать), значит, теоретически длина волны будет в «9 раз короче». А, вообще, здесь также надо иметь в виду влияние проводящих выводов и поглощение волн водой.
В заключение, опишем еще своеобразный СВЧ-фейерверк. Рецепт повторяется: печь, стакан воды, тарелка, но вместо пленки берется столовая ложка любого гранулированного электропроводного материала (с размером зерен около 1 мм). Например, стружка или опилки алюминия, полученные с помощью рашпиля, измельченные троллейбусные контактные угольные щетки и т. д. Их надо горкой насыпать на тарелку или дно прозрачного стакана. После включения печи в ней будут видны взлетающие искорки.
Можно дополнительно поэкспериментировать: взять больше материала, перемешать разные материалы и т. п. Однако ни в коем случае нельзя помещать в печь пиротехнические смеси и изделия!
Здесь мы уповаем на разум.
Вопросов от всех этих опытов, возможно, возникнет больше, чем ответов. Дерзайте!
Натешившись вволю импровизированными молниями, да фейерверкам, полюбуемся в заключение другими вариантами электронных световых эффектов.