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.
Т-175. Ядерная энергия создаёт электрическую энергию в основном с помощью старого проверенного мастера. В недавнем 2010 году из всей произведённой в России электроэнергии 65 % пришлось на тепловые электростанции (состыкованные с электрогенераторами мощные паровые турбины, а иногда и газовые), около 18 % на гидроэлектростанции (ГЭС) и примерно 17 % на атомные электростанции (АЭС). Такую пропорцию можно считать типичной для индустриальных стран, хотя, конечно, есть исключения и весьма заметные. Так, например, в Бельгии, Украине и Словакии доля АЭС в производстве электрической энергии около 50 %, во Франции более 70 %, а в Германии, где АЭС производят почти треть электроэнергии, решено в ближайшие годы вообще закрыть все атомные электростанции и новых не строить. И всё же три названных направления — тепловые, гидро- и атомные станции — можно считать основой производства электрической энергии в мире. О тепловых электростанциях и ГЭС уже было коротко рассказано, остаётся сказать несколько слов об атомной электроэнергетике.
Начнём с того, что к самому этому давнему названию «атомные электростанции» надо сделать два серьёзных примечания. Во-первых, отметим, что прав тот, кто те же станции называет не атомными, а ядерными. Потому что первичную энергию на них получают не из атомных процессов, в которых в основном участвуют электронные оболочки атомов. Первичную энергию на АЭС получают из ядерных процессов, из развала ядер некоторых специально подобранных элементов, в частности, из плутония или из одного из изотопов урана (уран-235, в его ядре 235 тяжёлых частиц — 92 протона, как всегда в уране, и 143 нейтрона). При распаде уранового ядра, например, на 2 ядра железа по 26 протонов в каждом плюс более мелкие осколки ядра и нейтроны, выделяется большая по атомным масштабам энергия. А появившиеся свободные нейтроны поддерживают процесс, разрушая другие ядра. Процессом этим можно управлять так, чтобы не развивалась и не усиливалась цепная реакция распадов (как в бомбе), а чтобы выделение энергии оставалось на безопасном уровне.
Второе примечание напоминает, что сама атомная (ядерная) установка, давшая имя всей электростанции, — это реактор, в котором происходит распад ядер и выделяется тепло. Его переносчики — частицы, появившиеся при распаде, они летят с большой скоростью и благодаря этому имеют немалую энергию. Ну а дальше следует то, что нам уже в общем виде знакомо: паровой котёл, паровая турбина, вращающая ротор электрогенератора. Так что АЭС — это, по сути, два самостоятельных ведомства: источник тепловой энергии атомный реактор и уже знакомая нам тепловая электростанция, умеющая превращать тепло в электрическую энергию.
ВК-208. Человек строит разного рода модели, подробно отображая в них то, что в данный момент его занимает. Но особо важно, что своего рода копии этих моделей каким-то образом появляются в мозге. Думая о них, работая с ними, человек не только на бумажном листе, но и в своих мыслях занимается тем, что его волнует. Создание модели и возможность детального её обдумывания как раз и приводит к замечательным открытиям и к созданию предметов и процессов, ранее казавшихся невозможными. В начале прошлого века на электростанциях поршневую машину начали вытеснять паровые турбины, ставшие основным двигателем в электроэнергетике. В последние годы им на помощь приходят мощные газовые турбины.
Р-86. ДВА-НОЛЬ В ПОЛЬЗУ ТУРБИНЫ. Паровые турбины начали создавать, в том числе и русские мастера, примерно в то же время, что и паровые двигатели. Современного типа турбины появились в конце позапрошлого века, в 1883 и в 1889 годах. Принцип их действия достаточно прост — струя пара ударяет по лопастям (лопаткам) турбины, закреплённым на её рабочем колесе. Под действием этих паровых ударов колесо быстро вращается вместе с осью, на которой оно закреплено, — турбина работает (1). Первая приведённая дата относится к появлению турбины шведского изобретателя Густафа Лаваля. В ней было одно рабочее колесо с лопатками и несколько пароподводящих трубок, пар, выходил из сопла каждой со скоростью около 800 метров в минуту, а в некоторых режимах со сверхзвуковой скоростью. Рабочее колесо при этом вращалось со скоростью до 30 тысяч оборотов в минуту. Вторая дата относится к тому, что английский инженер Чарлз Парсонс продемонстрировал 300 своих паровых турбин разной мощности, работающих с электрогенераторами. А еще через 11 лет большая электростанция, построенная в Германии, была полностью укомплектована мощными турбинами Парсонса. В каждой из них было несколько рабочих колёс, размер которых постепенно уменьшается. Пар, проходя через всю турбину от самого большого колеса к самому малому, отдавал лопаткам практически всю свою энергию. Турбины именно такого типа работают сегодня на электростанциях во всём мире.