Elektrik nedir? Elektrik akımı hakkında bilgi. Elektriğin uzak mesafelere iletilmesi

Elektrifikasyon üzerine basit deneyler farklı bedenler aşağıdaki noktaları açıklayın.

1. İki tür yük vardır: pozitif (+) ve negatif (-). Pozitif yük cam deriye veya ipeğe sürtündüğünde meydana gelir ve amber (veya ebonit) yüne sürtündüğünde negatif meydana gelir.

2. Ücretler (veya yüklü cisimler) birbirleriyle etkileşime girerler. Aynı masraflar uzaklaştırın ve suçlamaların aksine ilgi görüyorlar.

3. Elektriklenme durumu, elektrik yükünün aktarımıyla ilişkili olarak bir vücuttan diğerine aktarılabilir. Bu durumda vücuda daha büyük veya daha küçük bir yük aktarılabilir, yani yükün bir büyüklüğü vardır. Sürtünmeyle elektriklendiğinde, her iki cisim de biri pozitif, diğeri negatif olmak üzere bir yük kazanır. Şunu vurgulamak gerekir ki mutlak değerler Sürtünmeyle elektriklenen cisimlerin yükleri eşittir, bu da doğrulanır çoklu boyutlar Elektrometreler kullanılarak şarj edilir.

Elektronun keşfi ve atomun yapısının incelenmesinden sonra cisimlerin sürtünme sırasında neden elektriklendiğini (yani yüklendiğini) açıklamak mümkün hale geldi. Bildiğiniz gibi tüm maddeler atomlardan oluşur; atomlar ise negatif yüklü temel parçacıklardan oluşur elektronlar, pozitif yüklü protonlar ve nötr parçacıklar - nötronlar. Elektronlar ve protonlar temel (minimal) taşıyıcılardır. elektrik ücretleri.

Temel elektrik yükü ( e) pozitif veya negatif en küçük elektrik yüküdür, değere eşit elektron yükü:

e = 1.6021892(46) 10 -19 C.

Çok sayıda yüklü temel parçacık vardır ve bunların neredeyse tamamı bir yüke sahiptir. +e veya -e ancak bu parçacıklar çok kısa ömürlüdür. Saniyenin milyonda birinden daha az yaşarlar. Yalnızca elektronlar ve protonlar süresiz olarak serbest durumda bulunurlar.

Protonlar ve nötronlar (nükleonlar), bir atomun pozitif yüklü çekirdeğini oluşturur; çevresinde negatif yüklü elektronlar döner, bunların sayısı proton sayısına eşittir, böylece atom bir bütün olarak bir güç merkezidir.

Normal koşullar altında atomlardan (veya moleküllerden) oluşan cisimler elektriksel olarak nötrdür. Ancak sürtünme sırasında atomlarını terk eden elektronların bir kısmı bir cisimden diğerine geçebilir. Elektron hareketleri atomlar arası mesafeleri aşmaz. Ancak sürtünmeden sonra cisimler ayrılırsa yüklü oldukları ortaya çıkacaktır; Elektronlarının bir kısmını bırakan vücut pozitif, onları alan vücut ise negatif yüklenecektir.

Böylece cisimler elektriklenir, yani elektron verdiklerinde veya aldıklarında elektrik yükü alırlar. Bazı durumlarda elektrifikasyon iyonların hareketinden kaynaklanır. Bu durumda yeni elektrik yükleri oluşmaz. Elektrik veren cisimler arasında mevcut yüklerin yalnızca bir bölümü vardır: Negatif yüklerin bir kısmı bir vücuttan diğerine geçer.

Ücretin belirlenmesi.

Yükün parçacığın ayrılmaz bir özelliği olduğu özellikle vurgulanmalıdır. Yüksüz bir parçacığı hayal edebilirsiniz, ancak parçacıksız bir yükü hayal edemezsiniz.

Yüklü parçacıklar, yerçekimi kuvvetlerinden çok daha büyük kuvvetlerle çekim (zıt yükler) veya itme (yükler gibi) ile kendilerini gösterirler. Böylece, bir hidrojen atomunda bir elektronun çekirdeğe olan elektriksel çekim kuvveti, bu parçacıkların yerçekimi çekim kuvvetinden 10 39 kat daha fazladır. Yüklü parçacıklar arasındaki etkileşime denir elektromanyetik etkileşim ve elektrik yükü elektromanyetik etkileşimlerin yoğunluğunu belirler.

İÇİNDE modern fizikÜcret şu şekilde belirlenir:

Elektrik yükü kaynak olan fiziksel bir niceliktir elektrik alanı parçacıkların bir yük ile etkileşiminin meydana geldiği.

Modern yaşam elektriksiz düşünülemez; bu tür enerji en çok insanlık tarafından kullanılmaktadır. Ancak tüm yetişkinler bunu hatırlayamaz. okul kursu Fizikte, elektrik akımının tanımı (bu, yükü olan temel parçacıkların yönlendirilmiş akışıdır), çok az kişi bunun ne olduğunu anlıyor.

Elektrik nedir

Bir fenomen olarak elektriğin varlığı, fiziksel maddenin temel özelliklerinden biri olan elektrik yüküne sahip olma yeteneği ile açıklanmaktadır. Olumlu ve olumsuz olabilirler, zıt kutup işaretlerine sahip nesneler birbirini çeker, "eşdeğer" olanlar ise tam tersine iter. Hareketli parçacıkların aynı zamanda manyetik alanın da kaynağı olması, elektrik ile manyetizma arasındaki bağlantıyı bir kez daha kanıtlıyor.

Atom düzeyinde elektriğin varlığı şu şekilde açıklanabilir. Tüm cisimleri oluşturan moleküller, çekirdeklerden oluşan atomları ve etraflarında dolaşan elektronları içerir. Bu elektronlar belirli koşullar altında “ana” çekirdeklerden ayrılarak başka yörüngelere geçebilirler. Sonuç olarak, bazı atomlarda elektron "yetersiz" hale gelirken, bazılarında ise fazla elektron bulunur.

Elektronların doğası gereği, az olan yere akacak şekilde olduklarından, elektronların bir maddeden diğerine sürekli hareketi, elektrik akımını oluşturur (“akmak” kelimesinden gelir). Elektriğin eksi kutuptan artı kutba doğru aktığı bilinmektedir. Bu nedenle, elektron eksikliği olan bir maddenin pozitif, fazlalığı ise negatif yüklü olduğu kabul edilir ve buna "iyonlar" denir. Eğer hakkında konuşuyoruz elektrik kablolarının kontakları hakkında, pozitif yüklü olana “sıfır”, negatif yüklü olana ise “faz” denir.

İÇİNDE farklı maddeler Atomlar arasındaki mesafe farklıdır. Eğer çok küçüklerse elektronik kabuklar kelimenin tam anlamıyla birbirine dokunur, böylece elektronlar kolayca ve hızlı bir şekilde bir çekirdekten diğerine ve geriye doğru hareket eder, bu da bir elektrik akımının hareketini yaratır. Metal gibi maddelere iletken denir.

Diğer maddelerde atomlar arası mesafeler nispeten büyüktür, dolayısıyla bunlar dielektriktir, yani. elektriği iletmeyin. Her şeyden önce kauçuk.

Ek Bilgiler. Bir maddenin çekirdeği elektron yaydığında ve hareket ettiğinde iletkeni ısıtan enerji üretilir. Elektriğin bu özelliğine “güç” denir ve watt cinsinden ölçülür. Bu enerji aynı zamanda ışığa veya başka bir forma da dönüştürülebilir.

Şebekede elektriğin sürekli akışı için iletkenlerin (elektrik hatlarından ev kablolarına kadar) uç noktalarındaki potansiyellerin farklı olması gerekir.

Elektriğin keşfinin tarihi

Elektriğin ne olduğu, nereden geldiği ve diğer özellikleri temel olarak termodinamik bilimi tarafından ilgili bilimlerle birlikte incelenir: kuantum termodinamiği ve elektronik.

Elektrik akımını herhangi bir bilim insanının icat ettiğini söylemek yanlış olur. Çünkü eski çağlardan beri pek çok araştırmacı ve bilim insanı bu konu üzerinde çalışmaktadır. "Elektrik" terimi Yunan matematikçi Thales tarafından kullanılmaya başlandı; bu kelime "kehribar" anlamına gelir, çünkü Thales kehribar rengi bir çubuk ve yünle yaptığı deneylerde statik elektrik üretmeyi ve bu fenomeni tanımlamayı başarmıştır.

Roman Pliny de okudu elektriksel özellikler reçineler ve Aristoteles elektrikli yılan balıkları üzerinde çalıştı.

Daha sonra elektrik akımının özelliklerini derinlemesine incelemeye başlayan ilk kişi doktor V. Gilbert oldu. İngiltere Kraliçesi. Magdeburg O.f. Gericke'den Alman belediye başkanı, rendelenmiş kükürt topundan yapılan ilk ampulün yaratıcısı olarak kabul ediliyor. A büyük Newton Statik elektriğin varlığının kanıtını çıkardık.

18. yüzyılın başında İngiliz fizikçi S. Gray, maddeleri iletkenler ve iletken olmayanlar olarak ayırdı ve Hollandalı bilim adamı Pieter van Musschenbroek, elektrik yükü biriktirebilen bir Leyden kavanozu icat etti, yani. bu ilk kapasitördü. Amerikalı bilim adamı ve politikacı B. Franklin ilk kez bilimsel terimler Elektrik teorisini geliştirdi.

18. yüzyılın tamamı elektrik alanındaki keşifler açısından zengindi: Yıldırımın elektriksel doğası belirlendi, yapay bir manyetik alan oluşturuldu, iki tür yükün (“artı” ve “eksi”) varlığı ve bunun sonucunda , iki kutup ortaya çıktı (ABD'li doğa bilimci R. Simmer), Coulomb, nokta elektrik yükleri arasındaki etkileşim yasasını keşfetti.

Sonraki yüzyılda piller (İtalyan bilim adamı Volta tarafından), ark lambası (İngiliz Davey tarafından) ve ayrıca ilk dinamonun prototipi icat edildi. 1820 yılı, elektrodinamik biliminin doğuş yılı olarak kabul edilir; bunu Fransız Ampere yaptı, elektrik akımının gücünü gösteren birime adı verildi ve İskoçyalı Maxwell bunu geliştirdi. ışık teorisi elektromanyetizma. Rus Lodygin, modern ampullerin atası olan kömür çekirdekli akkor lambayı icat etti. Yüz yıldan biraz fazla bir süre önce neon lamba icat edildi (Fransız bilim adamı Georges Claude tarafından).

Kuantum elektrodinamiği teorisi ve zayıf elektrik dalgalarının etkileşimi gibi elektrik alanındaki araştırma ve keşifler bugüne kadar devam ediyor. Elektrik araştırmalarına katılan tüm bilim adamları arasında, özel yer Nikola Tesla'ya ait - elektriğin nasıl çalıştığına dair icatlarının ve teorilerinin çoğu hala takdir edilmiyor.

Doğal elektrik

Uzun zamandır elektriğin doğada “tek başına” bulunmadığına inanılıyordu. Bu yanlış kanı, yıldırımın elektriksel doğasını kanıtlayan B. Franklin tarafından ortadan kaldırıldı. Bilim adamlarının bir versiyonuna göre, Dünyadaki ilk amino asitlerin sentezine katkıda bulunanlar onlardı.

Elektrik ayrıca motor, solunum ve diğer hayati fonksiyonları sağlayan sinir uyarılarını üreten canlı organizmaların içinde de üretilir.

İlginç. Birçok bilim adamı insan vücudunun özerk olduğunu düşünüyor elektrik sistemi, kendi kendini düzenleme işlevleriyle donatılmıştır.

Hayvan dünyasının temsilcilerinin de kendi elektriği var. Örneğin, bazı balık türleri (yılan balıkları, taş lambalar, vatozlar, fener balıkları ve diğerleri) onu su altı alanında koruma, avlanma, yiyecek elde etme ve yönlendirme için kullanır. Bu balıkların vücudundaki özel bir organ, tıpkı bir kapasitörde olduğu gibi elektriği üretip depolar, frekansı yüzlerce hertz, voltajı ise 4-5 volttur.

Elektrik almak ve kullanmak

Çağımızda elektrik konforlu bir yaşamın temeli olduğundan insanlığın sürekli olarak elektrik üretimine ihtiyacı vardır. Bu amaçlar için, jeneratörlerin yardımıyla megavat elektrik üretebilen çeşitli tipte enerji santralleri (hidroelektrik santraller, termik, nükleer, rüzgar, gelgit ve güneş) inşa edilmektedir. Bu süreç, mekanik (bir hidroelektrik santralde düşen suyun enerjisi), termal (karbon yakıtın yanması - sert ve kahverengi kömür, termik santrallerde turba) veya atomlar arası enerjinin ( atom bölünmesi radyoaktif uranyum ve nükleer santrallerdeki plütonyum) elektrik santrallerine aktarılmaktadır.

Pek çok bilimsel araştırma buna adanmıştır. elektriksel kuvvetler Hepsinin sömürmeye çalıştığı topraklar atmosferik elektrik insanlığın yararına - elektrik üretmek.

Bilim adamları, bir mıknatıstan elektrik üretmeyi mümkün kılan birçok ilginç akım jeneratörü cihazı önerdiler. Yetenekleri kullanıyorlar kalıcı mıknatıslar işlemek faydalı iş tork şeklinde. Stator ve rotor cihazları üzerindeki benzer yüklü manyetik alanlar arasındaki itme sonucu ortaya çıkar.

Elektrik diğer tüm enerji kaynaklarından daha popülerdir çünkü birçok avantajı vardır:

• tüketiciye kolay hareket;
• termal veya hızlı dönüşüm mekanik görünüm enerji;
• yeni uygulama alanları mümkün (elektrikli araçlar);
• yeni özelliklerin keşfi (süperiletkenlik).

Elektrik, bir iletkenin içindeki farklı yüklü iyonların hareketidir. Bu harika hediyeİnsanların eski çağlardan beri bildiği doğadan ve bu süreç henüz tamamlanmadı, ancak insanlık onu büyük miktarlarda çıkarmayı zaten öğrenmiştir. Elektriğin kalkınmada büyük rolü var modern toplum. Bu olmadan çağdaşlarımızın çoğunun hayatının duracağını söyleyebiliriz, çünkü elektrik kesildiğinde insanların "ışıkları kapattıklarını" söylemeleri boşuna değil.

Video

Veya elektrik çarpması elektronlar gibi yüklü parçacıkların yönsel olarak hareket eden akışı olarak adlandırılır. Elektrik aynı zamanda yüklü parçacıkların bu hareketi sonucu elde edilen enerjiyi ve bu enerjiye dayanarak elde edilen aydınlatmayı da ifade eder. "Elektrik" terimi, İngiliz bilim adamı William Gilbert tarafından 1600 yılında "Mıknatıs Üzerine" adlı makalesinde tanıtıldı. manyetik cisimler ve büyük mıknatıs Dünya hakkında."

Gilbert, kumaşla sürtünme sonucu diğer hafif cisimleri çekebilen, yani belirli bir yük elde eden kehribarla deneyler yaptı. Kehribar Yunancadan elektron olarak tercüme edildiğine göre, gözlemlenen bilimsel fenomen"elektrik" denir.

Elektrik akımı

Elektrik hakkında küçük bir teori

Elektrik, elektrik akımı iletkenlerinin veya yüklü cisimlerin etrafında bir elektrik alanı oluşturabilir. Bir elektrik alanı aracılığıyla diğer cisimleri elektrik yüküyle etkilemek mümkündür.fv

Herkesin bildiği gibi elektrik yükleri pozitif ve negatif olarak ikiye ayrılır. Bu seçim şartlıdır, ancak tarihsel olarak uzun süredir yapılmış olması nedeniyle, yalnızca bu nedenle her ücrete belirli bir işaret atanmıştır.

Aynı işaretle yüklenen cisimler birbirini iter, farklı yüklere sahip olanlar ise tam tersine çeker.

Yüklü parçacıkların hareketi yani elektriğin varlığı sırasında elektrik alanının yanı sıra bir manyetik alan da ortaya çıkar. Bu, ayarlamanıza olanak tanır elektrik ve manyetizma arasındaki ilişki.

Elektrik akımını ileten cisimlerin veya direnci çok yüksek olan cisimlerin olması ilginçtir. Bunu 1729 yılında İngiliz bilim adamı Stephen Gray keşfetti.

Elektriğin incelenmesi, en kapsamlı ve temel olarak termodinamik gibi bir bilim tarafından yürütülmektedir. Fakat kuantum özellikleri Elektromanyetik alanlar ve yüklü parçacıklar tamamen farklı bir bilim olan kuantum termodinamiği tarafından incelenir, ancak kuantum olaylarından bazıları sıradan kuantum teorileriyle oldukça basit bir şekilde açıklanabilir.

Elektrik Temelleri

Elektriğin keşfinin tarihi

Öncelikle şunu söylemek gerekir ki, elektriğin kaşifi sayılabilecek böyle bir bilim adamı yoktur, çünkü eski çağlardan günümüze kadar pek çok bilim adamı elektriğin özelliklerini inceliyor ve elektrik hakkında yeni şeyler öğreniyor.

• Elektrikle ilgilenen ilk kişi antik Yunan filozofu Thales'ti. Yüne sürülen kehribarın diğer hafif cisimleri çekme özelliğini kazandığını keşfetti.
• Daha sonra başka bir antik Yunan bilim adamı olan Aristoteles, düşmanlarına elektrik deşarjıyla saldıran bazı yılan balıklarını inceledi.
• MS 70 yılında Romalı yazar Pliny reçinenin elektriksel özelliklerini inceledi.
• Ancak o zaman uzun zamandır elektrik konusunda hiçbir bilgi edinilmedi.
• Ve ancak 16. yüzyılda İngiliz Kraliçesi 1. Elizabeth'in saray doktoru William Gilbert elektriksel özellikleri incelemeye başladı ve bir dizi çalışma yaptı. ilginç keşifler. Bundan sonra tam anlamıyla “elektrik çılgınlığı” başladı.
• İngiliz bilim adamı William Gilbert tarafından tanıtılan "elektrik" terimi ancak 1600 yılında ortaya çıktı.
• 1650 yılında elektrostatik makineyi icat eden Magdeburg belediye başkanı Otto von Guericke sayesinde, elektriğin etkisi altındaki cisimlerin itme etkisini gözlemlemek mümkün hale geldi.
• 1729'da İngiliz bilim adamı Stephen Gray, elektrik akımının uzak mesafelere iletilmesi üzerine deneyler yaparken tesadüfen tüm malzemelerin elektriği eşit şekilde iletme yeteneğine sahip olmadığını keşfetti.
• 1733'te Fransızlar bilim adamı Charles Du Fay, cam ve reçine adını verdiği iki tür elektriğin varlığını keşfetti. Camın ipeğe, reçinenin yüne sürülmesiyle ortaya çıktıkları için bu isimleri almışlar.
• İlk kapasitör, yani elektrik depolama cihazı, 1745 yılında Hollandalı Pieter van Musschenbroek tarafından icat edildi. Bu kapasitöre Leyden kavanozu adı verildi.
• 1747'de Amerikalı B. Franklin dünyanın ilk elektrik teorisini yarattı. Franklin'e göre elektrik, maddi olmayan bir sıvı veya sıvıdır. Franklin'in bilime yaptığı hizmetlerden bir diğeri de paratoneri icat etmesi ve onun yardımıyla yıldırımın elektriksel kökenli olduğunu kanıtlamasıdır. Ayrıca pozitif ve negatif yük kavramlarını da ortaya attı ancak yükleri keşfetmedi. Bu keşif, pozitif ve negatif yük kutuplarının varlığını kanıtlayan bilim adamı Simmer tarafından yapıldı.
• Elektriğin özelliklerinin incelenmesine devam edildi kesin bilimler 1785 yılında Coulomb, noktasal elektrik yükleri arasında meydana gelen etkileşim kuvvetine ilişkin yasayı keşfettikten sonra buna Coulomb Yasası adı verildi.
• Daha sonra 1791 yılında İtalyan bilim adamı Galvani, hayvanların hareket ettiklerinde kaslarında bir elektrik akımı oluştuğunu belirten bir bilimsel inceleme yayınladı.
• 1800 yılında başka bir İtalyan bilim adamı olan Voltas'ın pili icat etmesi, elektrik biliminin hızla gelişmesine ve ardından gelen serilere yol açmıştır. önemli keşifler bu alanda.
• Bunu sadece 20 yıl içinde gerçekleşen Faraday, Maxwell ve Ampere keşifleri izledi.
• 1874'te Rus mühendis A.N. Lodygin, 1872'de icat edilen karbon çubuklu akkor lambanın patentini aldı. Daha sonra lambada tungsten çubuk kullanılmaya başlandı. Ve 1906'da patentini Thomas Edison'un şirketine sattı.
• 1888'de Hertz elektromanyetik dalgaları kaydetti.
• 1879 yılında Joseph Thomson elektriğin maddi taşıyıcısı olan elektronu keşfetti.
• 1911'de Fransız Georges Claude dünyanın ilk neon lambasını icat etti.
• Yirminci yüzyıl dünyaya Kuantum Elektrodinamiği teorisini kazandırdı.
• 1967'de elektriğin özelliklerinin incelenmesine yönelik bir adım daha atıldı. Bu yıl elektrozayıf etkileşim teorisi oluşturuldu.

Ancak bunlar yalnızca bilim adamlarının elektriğin kullanımına katkıda bulunan ana keşifleridir. Ancak günümüzde araştırmalar devam ediyor ve her yıl elektrik alanında keşifler yapılıyor.

Herkes elektrikle ilgili keşifler açısından en büyük ve en güçlü olanın Nikola Tesla olduğundan emindir. Kendisi de doğdu Avusturya İmparatorluğu, artık Hırvatistan'ın toprakları. Buluşlarla dolu bagajında ​​ve bilimsel çalışmalar: alternatif akım, alan teorisi, eter, radyo, rezonans ve çok daha fazlası. Bazıları, "Tunguska göktaşı" olgusunun bizzat Nikola Tesla'nın eserinden, yani Sibirya'da muazzam bir güç patlamasından başka bir şey olmadığı ihtimalini kabul ediyor.

Dünyanın Efendisi-Nikola Tesla

Bir süredir doğada elektriğin bulunmadığına inanılıyordu. Ancak B. Franklin, yıldırımın elektriksel kökenli olduğunu tespit ettikten sonra bu görüş ortadan kalktı.

Elektriğin doğada ve insan yaşamındaki önemi oldukça büyüktür. Sonuçta amino asitlerin sentezine ve dolayısıyla yeryüzünde yaşamın ortaya çıkmasına neden olan şey yıldırımdı..

Süreçler sinir sistemiÖrneğin insanlarda ve hayvanlarda hareket ve nefes alma, canlıların dokularında bulunan elektrik nedeniyle ortaya çıkan sinir uyarısı sayesinde gerçekleşir.

Bazı balık türleri, kendilerini düşmanlardan korumak, su altında yiyecek aramak ve elde etmek için elektriği, daha doğrusu elektrik deşarjını kullanır. Bu tür balıklar şunlardır: yılan balıkları, taşemenler, elektrikli vatozlar ve hatta bazı köpek balıkları. Tüm bu balıkların, kapasitör prensibi ile çalışan, yani oldukça büyük bir elektrik yükü biriktiren ve daha sonra bunu böyle bir balığa dokunan kurbanın üzerine boşaltan özel bir elektrik organı vardır. Ayrıca böyle bir organ birkaç yüz hertz frekansta çalışır ve birkaç voltluk bir gerilime sahiptir. Balığın elektrik organının mevcut gücü yaşla birlikte değişir: balık ne kadar yaşlanırsa, mevcut güç de o kadar artar. Ayrıca elektrik akımı sayesinde balıklar büyük derinlik, suda gezinin. Elektrik alanı sudaki nesnelerin hareketi nedeniyle bozulur. Ve bu çarpıtmalar balıkların yön bulmasına yardımcı olur.

Ölümcül deneyler. Elektrik

Elektrik almak

Enerji santralleri elektrik üretmek için özel olarak yaratıldı. Enerji santrallerinde jeneratörlerin yardımıyla elektrik üretilmekte ve daha sonra elektrik hatları aracılığıyla tüketim yerlerine iletilmektedir. Elektrik akımı, mekanik veya geçiş nedeniyle oluşturulur. iç enerji V elektrik enerjisi. Enerji santralleri şu şekilde ayrılır: hidroelektrik santraller veya HES'ler, termal nükleer, rüzgar, gelgit, güneş ve diğer enerji santralleri.

Hidroelektrik santrallerde suyun akışıyla tahrik edilen jeneratör türbinleri elektrik akımı üretir. Termik santrallerde veya diğer bir deyişle termik santrallerde elektrik akımı da üretilir ancak su yerine yakıtın, örneğin kömürün yanması sırasında suyun ısıtılması sırasında ortaya çıkan su buharı kullanılır.

Çok benzer bir çalışma prensibi kullanılmaktadır nükleer santral veya nükleer santral. Yalnızca nükleer santraller farklı türde yakıt kullanır - radyoaktif malzemelerörneğin uranyum veya plütonyum. Çekirdekleri bölünerek çok fazla maddenin salınmasına neden olur. büyük sayı suyu ısıtmak ve buhara dönüştürmek için kullanılan ısı, daha sonra elektrik akımı üreten bir türbine beslenir. Bu tür istasyonların çalışması çok az yakıt gerektirir. Yani 10 gram uranyum, bir araba kömürle aynı miktarda elektrik üretiyor.

Elektrik kullanımı

Günümüzde elektriksiz yaşam imkansız hale geliyor. Yirmi birinci yüzyılda insanların hayatlarına oldukça entegre hale geldi. Elektrik genellikle aydınlatma için, örneğin elektrik veya neon lamba kullanılarak ve telefon, televizyon ve radyo, geçmişte telgraf kullanılarak her türlü bilginin iletilmesi için kullanılır. Ayrıca yirminci yüzyılda ortaya çıktı yeni alan elektrik uygulamaları: tramvayların, metro trenlerinin, troleybüslerin ve elektrikli trenlerin elektrik motorları için güç kaynağı. Çeşitli işlemleri gerçekleştirmek için elektriğe ihtiyaç vardır ev aletleri hayatı önemli ölçüde iyileştiren modern adam.

Günümüzde kaliteli malzemelerin üretilmesi ve işlenmesinde de elektrikten yararlanılmaktadır. Elektrikle çalışan elektro gitarlar müzik oluşturmak için kullanılabilir. Elektrik ayrıca suçluları öldürmenin insani bir yolu olarak kullanılmaya devam ediyor ( elektrikli sandalye), ölüm cezasına izin veren ülkelerde.

Ayrıca modern bir insanın yaşamının bilgisayar olmadan neredeyse imkansız hale geldiği göz önüne alındığında ve cep telefonları Operasyonu elektrik gerektiren, o zaman elektriğin önemini abartmak oldukça zor olacaktır.

Mitolojide ve sanatta elektrik

Hemen hemen tüm ulusların mitolojisinde yıldırım atma yeteneğine sahip yani elektriği kullanabilen tanrılar vardır. Örneğin Yunanlılar arasında bu tanrı Zeus'tu, Hindular arasında yıldırıma dönüşebilen Agni, Slavlar arasında Perun, İskandinav halkları arasında ise Thor'du.

Karikatürlerde de elektrik vardır. Yani Disney'in Kara Pelerin çizgi filminde elektriği kontrol edebilen bir anti-kahraman Megavolt var. Japon animasyonunda elektrik Pokemon Pikachu tarafından kullanılıyor.

Çözüm

Elektriğin özelliklerinin incelenmesi eski zamanlarda başlamış ve günümüze kadar devam etmektedir. Elektriğin temel özelliklerini öğrenip doğru kullanmayı öğrenen insanlar, hayatlarını çok daha kolay hale getirdi. Elektrik fabrikalarda, fabrikalarda vb. yerlerde de kullanılmaktadır, yani başka faydalar elde etmek için de kullanılabilmektedir. Elektriğin hem doğada hem de modern insanın yaşamındaki önemi çok büyüktür. Yıldırım gibi elektriksel bir olay olmasaydı, yeryüzünde yaşam ortaya çıkamazdı. sinir uyarıları Yine elektrik nedeniyle ortaya çıkan bu durum, organizmanın tüm kısımları arasında koordineli bir çalışma sağlamak mümkün olmayacaktır.

İnsanlar, varlığından habersiz olsalar bile elektriğe her zaman minnettar olmuşlardır. Ana tanrılarına yıldırım atma yeteneği bahşettiler.

Modern insan da elektriği unutmuyor ama unutmak mümkün mü? Çizgi film ve film karakterlerine elektrik güçleri veriyor, elektrik üretmek için enerji santralleri inşa ediyor ve çok daha fazlasını yapıyor.

Dolayısıyla elektrik, doğanın bize verdiği ve ne mutlu ki kullanmayı öğrendiğimiz en büyük armağandır.

.
  Bu etkileşimlerin iç doğası hala bilinmiyor, dolayısıyla yalnızca tanıyabiliyoruz. nesnel gerçeklik- Bazı cisimler tıpkı "yüne sürülmüş kehribar parçaları" gibi birbirleriyle etkileşime girme yeteneğine sahiptir.
  Tabii o zamandan beri Antik YunanistanÇevremizdeki dünyaya dair bilgimiz inanılmaz derecede genişledi. Tüm cisimlerin moleküllerden, moleküllerin atomlardan, atomların elektron ve çekirdekten, çekirdeklerin proton ve nötronlardan, proton ve nötronların ise... Ancak şimdilik burada durabiliriz, zaten konuya dönmüştük. elektron, ancak bir kehribar "parçasına" değil, tıpkı "yüne sürülmüş kehribar parçaları" gibi diğer bazı parçacıklarla etkileşime girebilen en küçük temel parçacığa kadar.

35.1 İki tür elektrik yükü.

Bazı parçacıklar (veya cisimler) elektriksel etkileşimlerde yer alma yeteneğine sahipse, onlara bu özelliği gösterecek bazı özellikler atfetmek mantıklıdır. Bu özelliğe elektrik yükü denir. Elektriksel etkileşimlerde rol alan cisimlere yüklü denir. Dolayısıyla "elektrik yüklü" terimi, "elektriksel etkileşimlere katılır" ifadesiyle eşanlamlıdır. Neden bazı temel parçacıklar elektrik yükü var, diğerlerinde yok - kimse bilmiyor!
  Deneysel verilere dayanan daha ileri akıl yürütme, bu özelliği belirlemeyi ve mümkünse niceliksel hale getirmeyi amaçlamaktadır.
  Çalışmanın tarihi elektriksel olaylar uzun ve dram dolu...
  Daha sonra bir diziyi anlatacağız basit deneyler evde “mutfakta” ​​veya okul laboratuvarında yapılabilir. Bunları açıklarken, birçok bilim adamının yüzlerce yıl boyunca sayısız ve çeşitli deneyler sonucunda elde ettiği bilgilerden yararlanacağız.
  Şimdi bazı adımları çok basitleştirilmiş bir biçimde yeniden oluşturacağız. deneysel araştırma, temel alınan sonuçlar modern teori elektriksel etkileşimler.
  Deney yapmak için öncelikle yüklü cisimlerin nasıl elde edileceğini öğrenmelisiniz. En basit yöntem Bu hedefe ulaşmak sürtünme yoluyla elektriklenmedir. Örneğin cam, ipekle ovulduğunda iyi bir şekilde elektriklenir (yani elektrik yükü kazanır). Elektrik yükünün ortaya çıkışı, böyle bir çubuğun kağıt parçalarını, kılları, toz parçacıklarını vb. çekmeye başlamasıyla kendini gösterir.
  Ayrıca birçok başka maddenin de sürtünme yoluyla elektriklendiği tespit edilebilir. Sonucu önceden bilerek, ikinci elektrik "kaynağı" olarak yünle ovuşturulmuş bir ebonit çubuğu seçeceğiz. Cam üzerinde görünen elektrik yüküne “cam”, ebonit üzerindeki yüke ise “reçine 2” diyelim.

Charles François Dufay (Charles François de Cisternay du Fay; 1698 - 1739) - Fransız bilim adamı, fizikçi, Paris Bilimler Akademisi üyesi (şek.).
  Du Fay, elektriksel etkilerle ilgili bilgileri sistematikleştirmede en büyük başarıyı elde etti. Elektrik olaylarını incelemek için bir program derledi ve sonuç olarak iki tür elektrik yükü keşfetti: “cam” ve “reçine” (şimdi pozitif ve negatif olarak adlandırılıyorlar); ilk keşfedilen elektriksel etkileşimler ve benzer şekilde elektriklenen cisimlerin birbirini ittiğini ve zıt elektriklenen cisimlerin birbirini çektiğini kanıtladı. Dufay, deneylerinde artık elektroskop değil, yük miktarını ölçmeyi mümkün kılan bir elektrometre kullandı. Elektriği ilkel bir şekilde tespit etmek ve ölçmek için Hilbert'in versorunu kullanarak onu çok daha hassas hale getirdi. İlki insan vücuduna elektrik verdi ve ondan “alındı” elektrik kıvılcımları. İlk kez fikrini dile getirdi elektriksel doğaşimşek ve gök gürültüsü (1735). Araştırılan manyetik olaylar, fosforesans, çift ​​kırılma kristaller halinde.  
Daha sonra, elektrik yükünün varlığına yanıt verebilecek bir "cihaza" ihtiyacımız var. Bunu yapmak için, bir parça folyodan bükülmüş hafif bir camı bir ipliğe asın. Bu bardağın şarjlı olup olmadığını kontrol etmek kolaydır - ona ne kadar kalem, el, fizik ders kitabı vb. getirirsek getirelim, cam üzerinde hiçbir etki görülmez.   Yüksüz camın üzerine yüklü bir cam elektrik çubuğu getirelim (Şek. 217). Diğer küçük cisimler gibi cam da kendisine çekilir. İplik sapma açısına göre ( fincan ve ipliğin uzunluğu) çekim kuvvetini bile hesaplayabilirsiniz. Cam yüklü bir çubukla temas etmezse yüksüz kalır ve bu deneysel olarak kolayca doğrulanabilir. Cam yüklü bir çubuğa dokunursa, keskin bir şekilde ondan uzaklaşacaktır. Şimdi çubuğu çıkarırsanız, bardak şarj edilecektir; bu, başka bir bardak getirilerek kontrol edilebilir. yüksüz vücut. Örneğin, kaldırılan ele ilgi duyacaktır.


pirinç. 217
  İpeğe sürtülmüş bir cam çubuğu, yüne sürtülmüş bir ebonit çubukla değiştirirseniz benzer sonuçlar elde edilir.
  Dolayısıyla bu deneylerde "cam" ve "reçine" elektriği arasındaki fark ortaya çıkmıyor.

Şimdilik, neden yüksüz bir bardağın yüklü bir çubuğa, yüklü bir bardağın da yüksüz bir ele çekildiğini tartışmayacağız. Deneyden çıkarabileceğimiz tek sonuç, temas sonucu bardağın elektrik yükü kazandığıdır. Bu nedenle elektrik yükü bir vücuttan diğerine aktarılabilir.
İki özdeş folyo bardağı alıp aynı uzunluktaki iplere yan yana asalım. Kaplar eşit şekilde yüklenirse (bir cam veya ebonit çubuk kullanılarak), bu durumda kaplar birbirini iter (Şek. 218).


pirinç. 218
Bardaklar farklı yüklerle yüklenirse çekerler.
  Böylece en az iki tür elektrik yükünün olduğunu kanıtlamış oluyoruz.

Daha sonraki deneyler için "ölçüm kaplarını" elektrometre adı verilen daha gelişmiş bir cihazla değiştirelim (Şekil 219).

pirinç. 219
  Alet metal bir çubuk ve etrafında dönebilen hafif metal bir iğneden oluşur. yatay eksen. Bu cihaz, cam kapaklarla kaplı metal bir kasaya yerleştirilmiştir. İğnenin sapma açısı bir ölçek kullanılarak ölçülebilir. Ok çubuğu, pleksiglas bir manşon kullanılarak gövdeye sabitlenir. Oklu çubuk, önceki deneylerdeki folyo kaplarla aynı rolü oynar - yüklü bir cisim çubuğa dokunduğunda, yük çubuğa ve oka doğru akacak ve bu da onun sapmasına neden olacaktır. Üstelik okun sapma yönü rapor edilen yük türüne bağlı değildir.
  Daha sonraki deneyler için iki özdeş elektroskop kullanacağız. Bunlardan birini örneğin bir cam çubuk kullanarak şarj edelim. Daha sonra elektrometre çubuklarını kullanarak bağlamaya başlayalım. çeşitli malzemeler. Çubukları ahşap, yüksüz cam, ebonit, plastik çubuklar kullanarak bağlarken; tekstil iplikleri, hiçbir değişiklik meydana gelmez - bir elektrometre yüklü kalır, ikincisi ise yüksüz. Çubukları metal bir tel kullanarak bağlarsanız, her iki elektrometre de şarj edilir. Ayrıca, başlangıçta yüklenen elektrometrenin iğnesinin sapması da azalacaktır (Şekil 220).

pirinç. 220
  Bu deneyin sonuçlarından iki sonuç çıkarılabilir: önemli sonuçlar: ilk olarak, bazı malzemeler (metaller) elektrik yükünü iletebilir, diğerleri (cam, plastik, ahşap) yapamaz; ikincisi, ücret değişebilir, az ya da çok olabilir. Aynı deneyler ikinci tip (“reçine”) elektrik kullanılarak tekrarlanabilir. Sonuçlar aynı olacaktır; “cam” elektriğini ileten malzemeler aynı zamanda “reçine” elektriğini de iletir. "Cam" yükü elektrometreler arasında yeniden dağıtılırsa, "reçine" yükü de davranır.
  Böylece malzemeleri iki gruba ayırabiliriz: elektrik yükünü iletenler (bu malzemelere iletken denir) ve elektrik yükünü iletmeyenler (yalıtkanlar denir). Bu arada, elektrometre çubuğu bir yalıtkan burç kullanılarak gövdeden ayrılır, böylece elektrik yükü gövde üzerine "yayılmaz", ancak çubuk ve işaretçi üzerinde kalır.
  Elektrometre iğnesinin farklı sapmaları, yüklü cisimler arasındaki etkileşim kuvvetinin farklı olabileceğini ve dolayısıyla yüklerin büyüklüğünün farklı olabileceğini açıkça gösterir. Sonuç olarak, yük belirli bir sayısal değerle karakterize edilebilir (ve daha önce söylediğimiz gibi değil - "öyle mi değil mi").
  Bir diğer ilginç sonuç- yüklü bir elektrometrenin çubuğuna elinizle dokunursanız, elektrometre boşalır - yük kaybolur. Bu niteliksel gözlemlere dayanarak bile, elle dokunulduğunda yükün nerede kaybolduğunu açıklamak mümkündür. İnsan vücudu iletkendir, dolayısıyla yük insan vücuduna akabilir.
  Yükün niceliksel doğası hakkındaki bu fikri doğrulamak için aşağıdaki deney yapılabilir. Bir elektrometreyi şarj edelim - okun sapma açısına dikkat edin. Bunu ikinci bir elektrometreye bağlayalım - iğnenin sapma açısı gözle görülür şekilde azalacaktır. Cihazlar ile el arasındaki teması kaldıralım, ikinci elektrometreyi boşaltalım, ardından elektrometreleri tekrar bağlayalım - iğnenin sapması tekrar azalacaktır. Böylece elektrik yükü parçalara bölünebilir. Ayrıca, elektrometreye yavaş yavaş bir yük ekleyerek zıt deneyi de gerçekleştirebilirsiniz.
  Şimdi mevcut iki elektrik türünü “karıştıralım”. Bunu yapmak için, bir elektrometreyi "cam" elektrikle, ikincisini ise "reçine" elektriği ile şarj ederek her iki elektrometrenin iğnelerinin ilk sapmalarının yaklaşık olarak aynı olmasını sağlamaya çalışıyoruz.

pirinç. 221
  Bundan sonra elektrometrelerin çubuklarını metal telle (yüklerin kaçmaması için yalıtkan bir sapın üzerine) bağlayacağız." Bu deneyin sonucu şaşırtıcı olabilir - her iki elektroskop da boşaldı veya "cam" ve "reçine" elektriği nötrleştirildi ve birbirini telafi etti.
  Bu nedenle, atfetmenin mümkün olduğu ortaya çıkıyor çeşitli türler farklı cebirsel işaretleri yükler - bir yüke pozitif, ikincisine negatif denir. Etkileşimin gücünün net yüke bağlı olduğunu varsaymak mantıklıdır. Elektrometreler başlangıçta şarj edilmiş olsaydı farklı türler elektrik ama değişen dereceler(okların sapmaları farklıdır) ve sonra bunları birleştirirseniz, yüklerin yalnızca kısmi telafisi gerçekleşir - oklar saptırılır, ancak çok daha az ölçüde.
  Tarihsel olarak, "cam" yükü pozitif olarak adlandırılıyordu ve "reçine" yükü negatif 3 oldu.
  Tanımladığımız cihaz, yani bir elektrometre, yalnızca yüklerin büyüklüğünü niteliksel olarak değerlendirmemize ve ölçümleri gerçekleştirmemize olanak sağlar. niceliksel ölçümler imkansız. Örneğin elinizi yüklü bir elektrometreye yaklaştırmayı deneyin (çubuğa dokunmadan) - iğnenin sapması artacaktır! Yüklü bir çubuğu, çubuğa dokunmadan yüksüz çubuğa getirin; elektrometre yüklü olmamasına rağmen ok sapacaktır. Bu gerçeklerin açıklamasına daha sonra döneceğiz.

Elektrik bir depolama kaynağı değildir. bugüne kadar hayır etkili teknolojiler Jeneratörler tarafından üretilen enerjinin birikmesine olanak sağladığından elektriğin tüketicilere iletilmesi acil bir iştir. Bir kaynağın maliyeti, üretim maliyetlerini, taşıma sırasındaki kayıpları ve enerji hatlarının kurulum ve bakım maliyetlerini içerir. Aynı zamanda, güç kaynağı sisteminin verimliliği doğrudan iletim şemasına bağlıdır.

Kayıpları azaltmanın bir yolu olarak yüksek voltaj

Çoğu tüketicinin iç ağlarının kural olarak 220/380 V olmasına rağmen, elektrik onlara yüksek voltajlı şebeke üzerinden iletilir ve azaltılır. trafo merkezleri. Gerçek şu ki, böyle bir çalışma planının iyi nedenleri var; en büyük pay kayıplar tellerin ısınmasından kaynaklanmaktadır.

Güç kaybı açıklıyor aşağıdaki formül: Q = I 2 * R l,

burada ben çizgiden geçen akım gücüdür, RL direncidir.

Yukarıdaki formüle dayanarak, enerji hatlarındaki direncin azaltılması veya akımın düşürülmesiyle maliyetlerin azaltılabileceği sonucuna varabiliriz. İlk durumda, telin kesitini arttırmak gerekli olacaktır; bu kabul edilemez çünkü enerji nakil hatlarının maliyetinde önemli bir artışa yol açacaktır. İkinci seçeneği seçerek voltajı artırmanız gerekecek, yani yüksek voltajlı elektrik hatlarının kullanılması güç kayıplarının azalmasına yol açacaktır.

Elektrik hatlarının sınıflandırılması

Enerji endüstrisinde, aşağıdaki göstergelere bağlı olarak elektrik hatlarını türlere ayırmak gelenekseldir:

1. Elektrik ileten hatların tasarım özellikleri. Tasarıma bağlı olarak iki tip olabilirler:

1. Gerilim. Gerilim değerine bağlı olarak, elektrik hatları genellikle aşağıdaki tiplere ayrılır:

1. Elektrik iletirken akım türüne göre ayırma, değişken veya sabit olabilir. Enerji santralleri genellikle jeneratörlerle donatıldığından ilk seçenek daha yaygındır. klima. Ancak yükteki enerji kayıplarını azaltmak için özellikle uzun menzilli iletim, ikinci seçenek daha etkilidir. Her iki durumda da elektrik iletim planlarının nasıl organize edildiği ve her birinin avantajları aşağıda açıklanacaktır.
2. Amaca bağlı olarak sınıflandırma. Bu amaçla aşağıdaki kategoriler benimsenmiştir:

• Ultra uzun mesafeler için 500,0 kV'tan başlayan hatlar. Bu tür havai hatlar bireysel enerji sistemlerini birbirine bağlar.
• Ana iletim hatları (220.0-330.0 kV). Bu hatlar sayesinde güçlü hidroelektrik santrallerde üretilen elektrik, termik ve nükleer santraller ve bunların tek bir enerji sistemine entegrasyonu.
• 35-150 kV enerji hatları dağıtım hatlarıdır. Büyük sanayi bölgelerine elektrik sağlamaya, bölgesel dağıtım noktalarını bağlamaya vb. hizmet ederler.
• Tüketici gruplarını elektrik şebekesine bağlamak için 20,0 kV'a kadar gerilime sahip elektrik hatları kullanılır.

Elektriği iletme yöntemleri

Elektriği aktarmanın iki yolu vardır:

• Doğrudan iletim yöntemi.
• Elektriği başka bir enerji türüne dönüştürmek.

İlk durumda elektrik, tel veya iletken ortam olan iletkenler aracılığıyla iletilir. Bu iletim yöntemi havai ve kablolu enerji hatlarında kullanılır. Elektriğin başka bir enerji biçimine dönüştürülmesi, tüketicilere kablosuz tedarik olasılığının önünü açıyor. Bu, elektrik hatlarına olan ihtiyacı ve buna bağlı olarak bunların kurulum ve bakımıyla ilgili maliyetleri ortadan kaldıracaktır. Aşağıda geliştirilmekte olan ümit verici kablosuz teknolojiler yer almaktadır.

Ne yazık ki şimdiki an Elektriğin kablosuz olarak taşınması olanakları oldukça sınırlı olduğundan, doğrudan iletim yöntemine etkili bir alternatif hakkında konuşmak için henüz çok erken. Araştırma çalışmaları bu doğrultuda yakın gelecekte bir çözüm bulunacağını umabiliriz.

Santralden tüketiciye elektrik iletim şeması

Aşağıdaki şekil, ilk ikisinin açık döngü, geri kalanının kapalı döngü olduğu tipik devreleri göstermektedir. Aralarındaki fark, açık çevrim konfigürasyonlarının yedekli olmaması, yani elektrik yükünün kritik düzeyde arttığı durumlarda kullanılabilecek yedek hatların bulunmamasıdır.

Tanımlar:

1. Radyal diyagram, hattın bir ucunda enerji üreten enerji santrali, diğer ucunda ise tüketici veya dağıtım cihazı bulunmaktadır.
2. Radyal devrenin ana versiyonunun önceki versiyondan farkı, başlangıç ​​ve son iletim noktaları arasında dalların bulunmasıdır.
3. Güç hattının her iki ucunda güç kaynağı bulunan ana devre.
4. Halka tipi konfigürasyonu.
5. Yedek hatlı ana hat (çift hat).
6. Karmaşık konfigürasyon seçeneği. Kritik tüketicileri bağlarken benzer şemalar kullanılır.

Şimdi üretilen elektriğin alternatif ve elektrik hatları aracılığıyla iletilmesi için radyal devreye daha ayrıntılı olarak bakalım. DC.

Tanımlar:

1. Sinüzoidal karakterde elektriğin üretildiği bir jeneratör.
2. Yükseltilmiş üç fazlı transformatörlü trafo merkezi.
3. Üç fazlı alternatif akımın voltajını azaltan transformatörlü bir trafo merkezi.
4. Elektrik enerjisini bir dağıtım cihazına iletmek için bir çıkış.
5. Doğrultucu, yani üç fazlı alternatif akımı doğru akıma dönüştüren bir cihaz.
6. İnvertör ünitesinin görevi sabit bir voltajdan sinüzoidal bir voltaj oluşturmaktır.

Diyagram (A)'da görülebileceği gibi, elektrik bir enerji kaynağından bir yükseltici transformatöre beslenir, daha sonra elektrik hatları kullanılarak önemli mesafeler boyunca taşınır. İÇİNDE bitiş noktası hat bir düşürücü transformatöre bağlanır ve ondan dağıtıcıya gider.

Elektriği doğru akım biçiminde iletme yöntemi (Şekil 6'da B), iki dönüştürücü bloğunun (5 ve 6) varlığıyla önceki şemadan farklıdır.

Bu bölümün konusunu kapatırken, netlik sağlamak amacıyla şehir ağ şemasının basitleştirilmiş bir versiyonunu sunuyoruz.

Tanımlar:

1. Elektrik üretiminin yapıldığı enerji santrali.
2. Elektriğin uzun mesafelere iletilmesinde yüksek verimlilik sağlamak için voltajı artıran bir trafo merkezi.
3. Yüksek gerilim enerji hatları (35.0-750.0 kV).
4. Düşürme fonksiyonlarına sahip trafo merkezi (çıkış 6,0-10,0 kV).
5. Elektrik dağıtım noktası.
6. Güç kablosu hatları.
7. Endüstriyel bir tesisteki merkezi trafo merkezi, voltajı 0,40 kV'a düşürmeye hizmet eder.
8. Radyal veya ana kablo hatları.
9. Atölye odasındaki tanıtım paneli.
10. Bölge dağıtım trafo merkezi.
11. Kablo radyal veya ana hat.
12. Gerilimi 0,40 kV'a düşüren trafo merkezi.
13. Dahili elektrik ağını bağlamak için bir konut binasının giriş paneli.

Elektriğin uzak mesafelere iletilmesi

Bu görevle ilgili temel sorun, elektrik hatlarının uzunluğunun artmasıyla kayıpların artmasıdır. Yukarıda bahsedildiği gibi elektriğin iletilmesinde enerji maliyetlerini azaltmak için voltaj artırılarak akım azaltılır. Ne yazık ki bu çözüm yeni sorunlara yol açıyor, bunlardan biri de korona deşarjları.

Ekonomik fizibilite açısından havai hatlardaki kayıpların %10'u geçmemesi gerekmektedir. Aşağıda karlılık koşullarını sağlayan maksimum hat uzunluğunu gösteren bir tablo bulunmaktadır.

Tablo 1. Kârlılık dikkate alınarak maksimum enerji hatları uzunluğu (%10'dan fazla kayıp yok)

* – şu anda ultra yüksek gerilim havai hattı, nominal voltajın (500,0 kV) yarısı kadar çalışacak şekilde aktarılmıştır.

Alternatif olarak doğru akım

AC güç aktarımına alternatif olarak, uzun mesafe havai hatlar olarak kabul edilebilir sabit voltaj. Bu tür enerji hatları aşağıdaki avantajlara sahiptir:

• Havai hattın uzunluğu gücü etkilemez, ancak maksimum değer alternatif voltajlı güç hatlarına göre önemli ölçüde daha yüksektir. Yani, elektrik tüketimindeki artışla (en fazla belirli sınır) modernizasyon olmadan yapılabilir.
• Statik kararlılık göz ardı edilebilir.
• Bağlı güç sistemlerinin frekansını senkronize etmeye gerek yoktur.
• Elektriğin iletimini iki telli veya tek telli bir hat üzerinden düzenlemek mümkündür, bu da tasarımı önemli ölçüde basitleştirir.
• Daha az etki elektromanyetik dalgalar iletişim için.
• Neredeyse hiç reaktif güç üretimi yoktur.

DC güç hatlarının listelenen yeteneklerine rağmen, bu tür hatlar yaygın değildir. Her şeyden önce bunun nedeni yüksek maliyet Sinüzoidal voltajı doğrudan voltaja dönüştürmek için gerekli ekipman. DC jeneratörler, güneş enerjisi santralleri haricinde pratikte kullanılmamaktadır.

Ters çevirme ile (düzeltmenin tamamen zıttı bir süreç) her şey de basit değildir; ekipmanın maliyetini önemli ölçüde artıran yüksek kaliteli sinüzoidal özellikler elde etmek gerekir. Ek olarak, havai hatların uzunluğu 1000-1500 km'den az olduğunda PTO'nun organizasyonu ve düşük karlılık ile ilgili sorunlar dikkate alınmalıdır.

Kısaca süperiletkenlik hakkında.

Tellerin direnci, çok düşük sıcaklıklara soğutularak önemli ölçüde azaltılabilir. Bu, elektrik iletiminin verimliliğini niteliksel bir düzeye getirmeyi mümkün kılacaktır. yeni seviye elektriğin üretim yerinden çok uzakta kullanılmasına yönelik hatların uzunluğunun artırılması. Ne yazık ki, mevcut teknolojiler ekonomik olarak mümkün olmadığından süperiletkenliğin bu amaçlarla kullanılmasına izin verememektedir.