 | +35 |
 В отличии допустим от водопроводной трубы, в которой имеется внутри полость, собственно по которой течёт сама вода, в электричестве совсем иной принцип транспортировки. Вспомним структуру вещества, или точнее проводника, к примеру, небольшого медного куска проволоки. Кучка прилипших друг к другу протонов и нейронов образуют ядро атома, вокруг которого с безумной скоростью вращаются электроны таким же образом как луна вокруг земли и планеты вокруг солнца.
В нашем примере солнце будет ядром, а планеты соответственно электронами. Причем это происходит на разных орбитах, то есть некоторые электроны бегают на одном расстоянии от центра атома. Другие, немного удалившись от первых. Третье ещё дальше и так далее. У разных веществ также различное количество, как таких слоёв, так и количественный состав самого ядра. Вся эта модель как вы помните, называется атомом вещества. Думаю, с этим разобрались. Таких атомов множество и они находятся друг от друга на некотором расстоянии. Что-то похожее будет, если представить что таких солнечных систем большое множество, и они все находятся по соседству между собой.
 Теперь опять вернёмся к нашему атому. Те электроны, которые находятся дальше всего от центра ядра, имеют возможность оторваться от этого атома и перейти к соседнему, также в свою очередь и соседний может сделать тоже самое. Одним словом это самовольные переходы электронов внутри вещества, а в нашем случае это медная проволочка, получило название свободных электронов в металлах и именно благодаря ему возможна передача электроэнергии во всех проводниках.
А почему вещества имеют электрическое сопротивление и тем самым различаются этим друг от друга? А дело всё вот в чём. Мы имеем электрический источник такой как батарейка. На её клеммах существует разность потенциалов в виде избытка электронов на отрицательной клемме и такой же недостаток их на положительной. Там где избыток, эти электроны, толкая и выталкивая друг друга, очень хотят вырваться и перейти туда, где не будет тесноты, а на положительной клемме из-за недостачи, имеется нечто похожее на силу всасывания внутрь.
 Но поскольку воздух не имеет тех самых свободных электронов, о которых мы говорили выше, то и не бывать переходу наших зарядов в батарейки. Но вот когда мы все же замкнём полюса батарейки медной проволокой, то в итоге произойдёт следующее. Тот избыток электронов на минусе батарейки, ринется в провод, где по средствам тех скачков от одного атома к соседнему, что я описал выше под действием силы, так сказать толкания идущее от батарейки, в результате чего и будет происходить эта самая передача электроэнергии в виде перехода этих зарядов к плюсу нашей батарейки.
Хочу ввести некое уточнение, чтобы не запутаться. Как известно из физики, в твёрдых телах перемещаться могут только электроны, а атомы стоят на своём месте в кристаллической решетке, в то время как в жидкостях, где этой решетки нет, к движению способны и атомы которые называются ионами. Ионы, обладают положительным или отрицательным зарядом из-за недостающих или пере избыточных в них электронов. Вернусь к понятию сопротивления. В силу того что заряды перемещаясь в проводнике движутся не по прямой линии, а из стороны в стороны прыжками от атома к атому, то возникающая потеря энергии при этом скачке и будет вызывать электрическое сопротивление материала в итоге.
 Подробнее на тему сопротивление поговорим в иной статье, а пока для простого понимания вполне достаточно, чтобы не перегружать Вас лишней информацией. Передача электроэнергии есть не что иное как действующие способы и возможности самих заряженных частиц в основном электронов, перемещаться в различных средах и материалах, что в результате и даёт нам практическую возможность более эффективного использования электроэнергии в целом.
Передача тока. Способы передачи электричества.
Хочу для начала напомнить, что под словом электричество, мы подразумеваем способность какого либо предмета или тела, обладать неким электрическим зарядом. То есть иметь в себе избыток зарядов, с положительным либо отрицательным значением. А электротоком, называем движение, этих заряженных частиц. Я попытаюсь рассказать о том, как можно из одного места (пункта А), передать электроэнергию в другое (пункт Б) и какие способы для этого существуют в целом.
 И так, условно поделим способы передачи электричества на два типа. Это прямой метод и через преобразование. К прямому, можно отнести ту передачу, при которой заряженные частицы передаются путём их собственного перемещения в какой либо среде, будь то медный провод или же раствор электролита. В проводе благодаря свободным электронам, при подключении источника питания, возникает электрический ток в виде потока этих самых электронов внутри металла текущего между атомами кристаллической решетки этого проводника.
В жидкостях, это происходит немного иначе, а именно, путём передвижения заряженных ионов в самом растворе, подобное происходит по той причине, что той жесткой кристаллической решетки, удерживающую атомы на своем месте уже не существует. Поэтому ионы способны к самостоятельному перемещению. То есть, в прямом способе, передача тока происходит непосредственным перемещением самих заряженных частиц. Теперь поговорим о косвенном способе передачи электричества. Что это значит ?
Под ним понимается транспортировка электроэнергии с помощью некоторых преобразований в иные виды энергии. Так, например магнитное поле, излучение, температура, механическое движение и так далее. Чтобы было более понятнее, давайте рассмотрим простой пример. Как происходит передача тока и электричества в целом, от Электростанции к нам в дома.
 Как Вы должны знать, электростанции обычно устанавливают на довольно удалённых расстояниях от самих потребителей. Атомные электростанции, в целях безопасности, Тепловые электростанции, расположены вблизи угольных шахт, а Гидроэлектростанции вблизи рек на наиболее подходящих местах. Так вот ГЭС стоит на реке, вода движет лопасти и электрогенератор, тем самым, механическая энергия воды превращается в электрическую, что далее идет по проводам.
На самой станции ещё стоят повышающие трансформаторы, цель которых повысить напряжение до высокого значения в целях более эффективной и экономной передачи электричества на большие расстояния. И опять же во всех трансформаторах происходит в начале преобразование электрической энергии в электромагнитную, а затем вновь в электрическую, но уже с более высоким напряжением на выходе. Далее пройдя длинный путь и подходя к городу, высоковольтные линии приходят на подстанции, задача которых понизить и распределить электроэнергию, в результате чего повторяется преобразование по средствам трансформатора и магнитного поля.
 Электроэнергия после длинного пути, придя уже к Вам в квартиру, вновь трансформируется, по сколько около половины электроприборов и электроустройств, которыми пользуетесь, не используют напрямую питание 220 или 380 В, а соответственно понижают это напряжение до нужного значения при помощи всё того же трансформатора, который находится внутри их. И в итоге, что выходит ? Вначале была механическая энергия потока воды, а в итоге свет, тепло, музыка в квартире и движение электростанков на производстве и всё такое подобное.
Или вот пример, в некоторых устройствах специально используют развязку по цепи питания, чтобы разделить входное и выходное электричество, для примера в электронных устройствах применяют спаренные фото-излучатель и фотоприемник, задачей которого электричество преобразовать в свет и наоборот. Да таких примеров масса можно насобирать.
Для общего представления, пожалуй, проще вообразить в голове такую картину. Вокруг каждого из нас непрерывно движется энергия. Либо в виде ветра на улице, текущей воды в реке, та солнце, которое светит, и есть главный энергетический источник. Будь какое движение, это всё энергия различного вида. И при желании можно преобразовать один вид этой энергии в другую, что и происходит на самом деле в мире и технической сфере. Зная, как это устроено и законы, по которым всё происходит, можно довольно легко, всё это подстроить под свои нужды.
Передача электроэнергии. Факторы влияния и зависимости.
Основная задача процесса передачи электроэнергии, это транспортировать электричество из пункта А, в пункт Б. В идеале было бы хорошо это сделать без каких либо потерь энергии, но, к сожалению, такое бывает в сказках и при сверх низких температурах.
 Потери есть всегда и во всём, будь то электричество со своим сопротивлением или механика с трением. С одной стороны это можно даже использовать, взять те же резисторы, либо тормоза в машине. А с другой, слишком много энергии расходуется без пользы и уходит в не куда. И так давайте подробнее рассмотрим факторы влияния и зависимости. Начнем, пожалуй, с основного и главного. Это есть электрическое сопротивление.
Электросопротивлением называют величину, характеризующую противодействие электрическому току в проводнике, которое обусловлено внутренним строением самого проводника и беспорядочного движения его частиц. Наглядно это выглядит так, электроны бегут по проводнику и постоянно сталкиваются с атомами кристаллической решетки, да вдобавок как мы знаем, что атомы хоть и закреплены неподвижно, но всё же постоянно дёргаются на своем месте благодаря своей внутренней энергии частиц.
 Да, кстати это атомное движение и характеризует температуру всего вещества. При нагревании любого тела, энергия тепла заставляет сильней дергаться все атомы вещества, тем самым увеличивая собственную общую температуру. Сопротивление проводника также напрямую зависит от температуры, чем выше температура провода, тем сильней атомы внутри двигаются и тем больше они мешают прохождению электронов вдоль этого проводника, а, значит и увеличивают сопротивление провода.
Передача электроэнергии, также ещё зависит от размера проводника, которые влияют на его сопротивление. Чем длиннее провод, тем дольше нужно электронам преодолевать препятствия внутри. Следовательно, чем длиннее, тем больше сопротивление. Ширина проводника или правильней называть - сечение в отличии то длинны, наоборот понижает сопротивление, в силу большей пропускной способности для электронов. Конечно, большое значение имеет и конкретный материал, из которого сделан проводник. У каждого вещества своя определённая, внутренняя структура кристаллической решетки, а, следовательно, и условия при прохождении заряда будут совсем различны в итоге.
 Для примера представим два случая прохождения воды через фильтр. В первом вода будет пропущена через фильтр с обычной пористой губкой. Для воды это не составит большого препятствия, и она просочится сквозь него довольно быстро. Во втором же случае возьмем фильтр, заполненный мелким песком, и при прохождении через него воде будет немного сложнее пройти сквозь него и поэтому она, дольше это будет делать. Взглянув на эти два фильтра через увеличительную линзу, будет ясно, почему так происходит. Там совсем разные внутренние условия для прохождения этой самой воды.
Вот и в нашем случае с электричеством происходит нечто подобное, а именно при прохождении электронов в различных веществах. Вам должно быть известно что, к примеру, золото и серебро, очень хорошо проводят ток, в отличие от вольфрама и нихрома, которые обладают большим электрическим сопротивлением. Алюминий и медь, более широко используются в электричестве в роли проводников, несмотря на то, что они являются не наилучшими проводниками по сравнению с золотом и серебром. Их используют по причине относительной дешевизны и наличия в большем количестве, что имеется в запасах природы для нас с Вам.
 Я вначале упоминал о сверх низких температурах, так вот у них есть удивительная способность к сверх проводимости. Если некоторые проводники охладить до очень низкой температуры, то в результате получим нулевое значение сопротивления. Жаль, что пока не удалось придумать способ охлаждать обычные высоковольтные линии электропередач. Это, пожалуй, были наиболее основные факторы влияния и зависимости для передачи электричества на расстояние. Конечно, есть и второстепенные критерии, но их оставим для следующих тем.
|
HASH(0x34e07d0)
