4.5.3. Електричні станції

Виробляється електрична енергія на електростанціях в основному за допомогою розглянутих вище індукційних генераторів. Тепер існують три основні типи електростанцій: теплові (ТЕС), гідроелектричні (ГЕС) і атомні (АЕС).

На теплових електростанціях енергія, яка виділяється під час спалювання різних видів палива: вугілля, газу, нафти, торфу, горючих сланців, за допомогою електрогенераторів, що приводяться в обертання паровими і газовими турбінами або двигунами внутрішнього згоряння, перетворюється в електричну енергію.

На гідроелектростанціях (ГЕС) відбувається перетворення потенціальної енергії піднятої греблею води в електричну енергію. Ротори електрогенераторів приводяться в обертання гідравлічними турбінами. Потужність ГЕС залежить від створюваної греблею різних рівнів води (напору) і від маси води, яка проходить через турбіни станції за секунду (витрата води).

В останні роки все більшу роль в електроенергетиці відіграють атомні електростанції (АЕС). Принцип їх дії грунтується на використанні внутрішньої енергії, яка виділяється в ядерних реакторах внаслідок регульованої ланцюгової реакції поділу ядер урану або плутонію.

4.6. Електромагнітні хвилі (частина 1)

План лекції

4.6.1. Досліди Г. Герца

4.6.2. Винайдення радіо

4.6.3. Принципи радіозв’язку

4.6.1. Досліди г. Герца

Електромагнітні хвилі вперше експериментальне добув і вивчив Герц у 1888 р. Він зробив у коливальному контурі іскровий проміжок аб і підводив до нього від вторинної обмотки котушки Румкорфа (рис. 4.13) високу змінну напругу. У той момент, коли напруга на розрядному проміжку досягає пробивного значення, проскакує іскра, іонізований газ замикає коло контуру і в ньому виникають власні затухаючі коливання високої частоти (активний опір малий):

. (4.30)

Щоб не потрапили швидкозмінні струми з контуру в котушку, між ними увімкнено дроселі D.

Рис. 4.13. Дослід Г. Герца

Щоб збільшити треба зменшити L і С. Герц залишив у контурі лише один виток, зменшував площу пластин конденсатора і розводив їх, як показано на рис. 4.14, а - в. В результаті утворився контур у вигляді двох стержнів з розрядним проміжком між ними.

Рис. 4.14. Збільшення частоти контуру

Такий випромінюючий контур називається вібратором, або електричним диполем Герца. Принципово важливо те, що контур став відкритим. Змінне електричне поле при цьому охоплює весь навколишній простір, і такий вібратор добре випромінює електро­магнітні хвилі. Після багаторазового перезарядження обох половин вібратора коливання в ньому затухають, бо енергія витрачається на нагрівання і випромінювання. Потім індуктор знову заряджає вібра­тор і процес повторюється.

4.6.2. Винайдення радіо

Рис. 4.15. Радіоприймач О.С. Попова

7 травня 1895 р. О. С. Попов на засіданні Російського фізико-хімічного товариства вперше в світі продемонстрував прийом грозових розрядів за допомогою сконструйованого ним радіоприймача-грозовідмітника (рис. 4.15). Індуктором електромагнітних хвиль у ньому є когерер К, який складається із скляної трубки АВ, наповненої металевими ошурками, і двох контактних вводів. Електромагнітна хвиля утворює в когерері високочастотний змінний струм, і між ошурками проскакують іскри, які зварюють частинки в ланцюжки. При цьому опір когерера різко зменшується, і він замикає коло батареї Б, яка живить електромагніт Е₁. Електромагніт притягує стальну пластинку П₂ і через контакти Е замикає коло електромагніту Е₂, який притягує стальну пластинку П₁. При цьому молоточок М ударяє по дзвонику Д. Але контакт розмикається і молоточок повертається у вихідне положення. Через гумовий амортизатор він ударяє по когереру й руйнує при цьому контакти між ошурками - приймач готовий знову до роботи.

7 травня 1895 р. ввійшло в історію світової культури як дата винаходу радіо. Пізніше О. С. Попов замінив дзвоник телеграфним апаратом і 24 березня 1896 р. на засіданні Російського фізико-хімічного това­риства продемонстрував передачу і прийом першої в світі радіограми. Вона складалася з двох слів: «Генріх Герц» - на честь вченого, який вперше добув електромагнітні хвилі. Застосувавши антену, О. С. Попов розширив можливості передавання сигналів на відстань до 50 км.

Рис. 4.16. Конструкції антен

Тепер антени виготовляють різних конструкцій. Найпростішою антеною є металевий провід, заземлений з одного кінця і підвішений над землею. Таку систему антенна - земля можна розглядати як роз­горнутий коливальний контур, який дає інтенсивне випромінювання електромагнітних хвиль у навколишній простір. Послідовно або пара­лельно вмикаються індуктивність і ємність (рис. 4.16). У першому випадку загальна ємність антенного контуру зменшується, тому влас­на частота антени збільшується ( зменшується). У другому випадку частота зменшується. Змінюючи L або С, можна настроювати антену на різні частоти.