Электричество шаг за шагом
- Автор: Сворень Рудольф Анатольевич
- Год: 2019
- Язык: русский
- Год: "ДМК Пресс"
- ISBN: 978-5-97060-604-9
- Жанр: Детское образовательние
Электронная книга - «Электричество шаг за шагом». Краткое содержание книги:
Используя 400 специально разработанных иллюстраций, автор рассказывает об истории изучения электричества, о сложившихся основных системах постоянного и переменного тока и о той важной роли, которая досталась электричеству в энергетике нашего мира.
Рудольф Анатольевич Сворень — автор многих популярных книг о физике и электронике, известный научный журналист, радиоинженер и кандидат педагогических наук, много лет проработавший в редакции журнала “Наука и жизнь” заместителем главного редактора.
На первый взгляд может показаться, что учитывать реактивное сопротивление не так уж и обязательно — мощности оно не потребляет, то, что в какой-то момент берёт от генератора, почти сразу же и отдаёт. Но не нужно забывать, что ток, который туда-обратно без потерь прокачивается через катушку, проходит по соединительным проводам, по линиям электропередачи и в них отдаёт определённую мощность, отобранную в итоге у генератора. И хотя сами реактивные элементы мощности не потребляют, проходящий через них ток создаёт потери в других элементах цепи, прежде всего во внутреннем сопротивлении генератора. Поэтому желательно, чтобы реактивная составляющая общего тока была как можно меньше или, иными словами, чтобы как можно большая часть общей мощности, циркулирующей в данной цепи переменного тока, приходилась на реально работающую, на активную составляющую тока.
Имеется особая характеристика, которая оценивает долю активной составляющей в общей мощности, потребляемой каким-либо устройством. Называется эта характеристика cos φ (произносится «косинус фи», греческая буква «фи»), или, иначе, коэффициент мощности. Он показывает, какую часть общей потребляемой мощности составляет активная мощность, и может лежать в пределах от 0 до 1. Если коэффициент мощности равен нулю (cos φ = 0), то вся поступающая в данную электрическую цепь мощность — реактивная. А если коэффициент мощности равен единице (cos φ = 1), то реактивной составляющей у потребляемой мощности вообще нет, вся мощность, полученная от генератора, расходуется в чисто активной нагрузке.
Как уже отмечалось, желательно, чтобы реактивная составляющая общей потребляемой мощности (мощность, как всегда, это произведение тока на напряжение) была как можно меньше, а активная составляющая — как можно больше. Иными словами, желательно, чтобы у потребителя косинус фи был как можно выше, как можно ближе к единице.
ВК-192. Полезное приложение к измерительным приборам — это умение быстро производить в уме простейшие вычисления, которые могут заменить ряд измерений, особенно если подсчитываемую величину нечем измерить. В числе легко вычисляемых показателей сопротивление и мощность, когда известны ток и напряжение или индуктивность катушки, когда известны ёмкость и резонансная частота. При расчётах не стремитесь к особой точности, но будьте внимательны при определении порядка величины.
Т-165. Трансформатор — машина для преодоления расстояний. Много и иногда довольно подробно размышляя о трансформаторе, мы пока ещё не сказали о нём нечто особо важное: именно трансформатор сделал возможной передачу электричества на большие расстояния.
Для начала вспомним, что электрическая мощность — это напряжение, умноженное на ток, Р = U∙I (Р-37). И что одну и ту же мощность Р можно получить при самых разных соотношениях между U и I, в частности, при большом напряжении U и малом токе I или при большом токе I и малом напряжении U. Простой пример: Р = 200 Вт = 200 В∙1 А = 1 В∙200 А = 50 В∙4 А = 2 В∙100 А = 2000 В∙0,1 А и так далее.
При передаче электрической мощности часть её теряется в проводах, соединяющих генератор и нагрузку, то есть теряется в соединительной линии. Потери эти тем больше, чем больше идущий по линии ток, и поэтому передавать электроэнергию желательно при большом напряжении и малом токе. В то же время потребителю по ряду причин, в том числе из соображений безопасности, нужно напряжение не очень высокое, примерно 100–200 вольт, а оно совершенно непригодно для передачи электроэнергии на большие расстояния.
Представим себе, что в небольшой дачный поселок из 100 домов по воздушной линии длиной всего 5 километров нужно передать мощность 200 киловатт — по два киловатта на домик. Это довольно скромно — несколько лампочек, телевизор, холодильник, пара вентиляторов. Мы обнаружим просто ужасающую картину, подсчитав, что будет, если по медному проводу диаметром 4–5 миллиметров передавать эту мощность напрямую с генератора с таким расчётом, чтобы у потребителя было напряжение 200 вольт. Получится, что при полной нагрузке по линии пойдёт огромный ток, и он потеряет в проводах линии во много раз большую мощность, чем получит потребитель. Ещё более абсурдными получатся результаты расчётов, если представить себе передачу энергии подобным способом для большого города и на большое расстояние. И ничего здесь не сделаешь, против закона Ома не пойдёшь.