Elektros Gamyba

Elektros energijos gamyba, perdavimas ir panaudojimas.

Elektros energijos generavimas.
Elektros energija žymiai pranašesnė už kitas energijos rūšis tuo, kad ją galima perduoti dideliais atstumais be didelių nuostolių ir kartu patogu paskirstyti naudotojams. Gana paprastais įrenginiais iš mechaninės, vidinės, šviesos energijos galima perversti į el. energiją.

Kintamoji el. srovė, lyginant su nuolatine pranašesnė tuo, kad įtampą ir srovės stiprumą galima keisti gana plačiose ribose be didelių energijos nuostolių.

Elektros srovę gamina generatoriai – tai įrenginiai, kurie vienos ar kitos rūšies energiją paverčia elektros energija. Prie generatorių priskiriami: gaalvaniniai elementai, elektrostatinės mašinos, termobaterijos, saulės baterijos ir t.t. Dabar svarbiausią reikšmę turi elektromechaniniai indukciniai kintamosios srovės generatoriai. Jų veikiamas pagrįstas elektromagnetinės indukcijos reiškiniu.

Generatorius sudarytas iš: 1) Elektromagnetas – sukuriantis magnetinį lauką; 2) Apvija – kurioje indukuojasi kintamoji evj Kadangi evj, indukuotos nuosekliai sujungtose vijose, sudedamos, tai indukcinė evj amplitudė rėmeliuose yra proporcinga vijų skaičiui. Ji proporcinga taip pat kiekvieną viją kertančio kintamojo magnetinio srauto amplitudei *m*BS.

Dideliam magnetiniam srautui gauti generatoriuose naudojama speciali magnetinė sisema, sudaryta iš dviejų šerdžių, kurios pagamintos iš elektrotechninio plieno. Maagnetinį lauką sukuriančios vijos dedamos į vienos šerdies griovelius, o vijos, kuriose indukuojama evj, – į kitos šerdies griovelius. Viena šių šerdžių kartu su savo apvija sukasi apie horizontalią arba vertikalią ašį. Todėl ji vadinama rotoriumi. Nejudanti šerdis su savo apvija vadinama statoriumi. Ta

arpas tarp statoriaus ir rotoriaus šerdžių daromas kiek galima mažesnis. Tuomet magnetinės indukcijos srautas būna didžiausia.

Transformatorius.
Sudarytas iš uždaros plieninės šerdies, ant kurios užmaunamos dvi ritės su apvijomis. Viena tų apvijų vadinama – pirmine, jungiama prie kintamosios įtampos šaltinio. Prie kitos – antrinės – jungiama “apkrova”, t.y. prietaisai ir įrenginiai, vartojantys el. energiją.

Transformatoriaus veikimas tuščiąja eiga.

Transormatoriaus veikimas pagrįstas elektromagnetinės indukcijos reiškiniu. Pirmine apvija tekanti kintamoji srovė sukuria šerdyje kintamąjį magnetinį srautą, kuris kiekvienoje apvijoje indukuoja evj. erdis, pagaminta iš transformatorių plieno, koncentruoja magnetinį srautą, todėl jis praktiškai būna tik šerdies viduje ir vienodas visuose jos skerspjūviuose.

Bet kurioje pirminės ar antrinės apvijos vijoje indukuotos evj momentinė vertė e yra vienoda. e=-*’; čia *’ – magnetinės indukcijos srauto išvestinė laiko atžvilgiu. Kai *=*mcos*t, tai *’=-**msin*t. Vadinasi e=**msin*t arba e==*msin*t.

Pirminėje apvijoje, kurioje yra N1 vijų visa indukcinė evj lygi N1e. Antrinėje apvijoje visa evj e2 lygi N2e Taigi e1/e2=N1/N2.
Paparastai transomatoriaus apvijų aktyvioji varža maža todėl jos galima ir nepaisyti. Tuo atveju |u1|*|e1|. Nesujungta antrine transformatoriaus apvija srovė neteka todėl |u2|=|e2|.

Kadangi momentinės evj vertės e1 ir e2 kinta sinfaziškai, tai jų santykį galima pakeisti sekančiai: U1/U2**1/*2=N1/N2=K, čia K- transformacijos koeficientas, kai K>1 transformatorius vadinamas žeminančiuoju, o kai K<1 aukštinančiuoju.

Apkrauto transformatoriaus veikimas.

Jeigu prie antrinės apvijos prijungtume el. enrgiją vartojančią grandinę, sr
rovės stiprumas antrinėje apvijoje jau nebebus lygus nuliui. Atsiradusi srovė sukuria šerdyje savo kintamąjį magnetinį srautą, kuris pagal Lenco dėsnį turėtų sumažinti magnetinio srauto kitimus šerdyje.

Sumažėjus atstojamojo srauto virpesių amplitudei turėtų sumažėti indukcinė evj pirminėje grandinėje, tačiau tai yra neįmanoma, nes |u1|*|e1|. Todėl sujungus antrinės apvijos grandinę automatiškai padidėja srovės stiprumas pirminėje apvijoje. Jo amplitudė padidėja tiek, kad atstojamojo magnetinio srauto amplitudė įgija pradinę vertę.

Srovės stiprumas pirminėje grandinėje didėja pagal energijos tvermės dėsnį: perduodant tam tikrą energijos kiekį grandinei, prijungtai prie transformatoriaus antrinės apvijos, pirminė apvija paima tokį patį energijos kiekį iš tinklo. Kai tarnsformatoriaus apkrova artima nominaliajai, srovės galia pirminėje grandinėje apytiksliai lygi tos srovės galiai antrinėje grandinėje: U1I1*U2I2. Iš čia U1/U2*I2/I1. Vadinasi, kiek kartų transformatorius padidina įtampą tiek kartų sumažėja srovės stiprumas.

Mechaninës bangos. Garsas.

Bangavimas.

Svyravimø sklidimas aplinka laikui bëgant vadinamas banga. Ore, kietuosiuose kûnuose ir skysèiuose mechaninës bangos atsiranda, kai jas veikia tamprumo jëgos. Svarbiausia bangos charakteristika yra greitis. Bangos, kurios sklinda statmenai sklidimo krypèiai yra vadinamos skersinëmis, o sklindanèios iðilgai sklidimo krypties vadinamos iðilginëmis. Pagrindinë visø bangø ypatybë – perneðti energijà neperneðant medþiagos. Skilndanèios bangos svyravimø amplitudë tolydþio maþëja, nes dalis mechaninës energijos virsta vidine energija.

Bangos ilgis.
Atstumas tarp dviejų artimiausių taškų, svyruojančių vienoda faze, vadinamas bangos ilgiu. Kadangi per vi
ieną periodą banga nueina atstumą *, tai jos greitis v=*/T v=**. Bangos greitis lygus jos ilgio ir svyravimų dažnio sandaugai. Virvute sklindanti banga pasižymi dvejopu periodiškumu: 1) kiekviena virvutės dalelė periodiškai svyruoja laiko atžvilgiu, jei tie svyravimai harmoniniai, jų dažnis ir amplitudė vienodi, o skiriasi tik svyravimų fazės. 2)tam tikru laiko momentu bangos forma pasikartoja erdvėje kas ilgio * virvutės atkarpa.
Bangos aplinkoje.
Plokščioji banga tai tokia banga, kuri yra sukelta tamprioje aplinkoje privertus didelę plokštę svyruoti normalės kryptimi. Visos aplinkos detalės, liečiančios plokštę, svyruos vienoda amplitude ir ta pačia faze. ie svyravimai sklis kaip bangos statmena plokštei kryptimi. Be to, visos aplinkos dalelės plokštumoje, lygiagrečioje plokštei, svyruos viena faze. Vienodos fazės paviršiai vadinami bangos paviršiais.
Garso bangos.
Svyruojantis kūnas pvz.:liniuotė sukelia svyravimus. Vienoje liniuotės pusėje esantį oro sluosnį liniuotė slegia, o kitoje – retina. is slėgimas ir išretėjimas nuolat kartojasi ir sklinda į abi puses kaip tampri išilginė banga. Ji pasiekia mūsų ausį ir sukelia periodinius slėgio svyravimus, kurie veikia klausą. Ausis kaip garsą skiria nuo 17 iki 20000 Hz dažnio svyravimus. Tokie virpesiai vadinami akustiniais
Muzikiniai garsai ir triukšmai.
Harmoniškai svyruojančio kūno sukeliamas garsas vadinamas muzikiniu tonu.
Garso garsumą lemia virpesių amplitudė. Stipresnis smūgis sukelia didesnės amplitudės virpesius.
Ausies jautrumas priklauso nuo garso dažnio. Vienodos amplitudės, bet skirtingo dažnio garso virpesiai ne
eatrodys vienodo garsumo. Mūsų ausis jautriausia virpesiams ~ 3500 Hz.
Garso aukštis. Tono aukštis priklauso nuo virpesių dažnio ir bangų ilgio.
Triukšmas. Nuo muzikinio garso triukšmas skiriasi tuo, kad jam nebūdingas apibrėžtas virpesių dažnis, taip pat ir garso aukštis. Triukšmą sudaro įvairiausio dažnio virpesiai.
Interferencija.
Tokia bangų sudėtis, kai kiekviename erdvės taške atstojamųjų svyravimų amplitudė laikui bėgant nekinta, vadinama interferencija.
Max. sąlyga *d=k*;
Aplinkos svyravimų tam tikrame taške amplitudė yra didžiausia, kai dviejų bangų, sukeliančių svyravimus šiame taške, eigos skirtumas lygus sveikam bangų skaičiui (tai teisinga, kai abiejų šaltinių svyravimų fazės sutampa).
Svyravimų amplitudė bet kuriame taške laikui bėgant nekinta.

Min. sąlyga *d=(2k+1)*/2;
Aplinkos svyravimų tam tikrame taške amplitudė yra mažiausia, kai dviejų bangų, sukeliančių svyravimus šiame taške, eigos skirtumas lygus nelyginiam pusbangių skiačiui.
Vandens paviršiuje svyravimų amplitudės pasiskirsto nepriklausomai nuo laiko, sudarydamos interferencinį vaizdą.
Koherentinės bangos. Pastovų interferencinį vaizdą gauname tik tada, kai bangų šaltinių dažnis yra vienodas, o jų svyravimų fazių skirtumas pastovus. Tokie šaltiniai vadinami koherentiniais. Taip pat vadinamos jų sukeliamos bangos.
Interferencija būdinga kiekvienam bangavimui, pavyzdžiui, garsui. Jeigu, tirdami kokį nors procesą, pastebite interferenciją, tai, be abejo, tas procesas yra bangavimas.
Energijos pasiskirstymas vykstant interferencijai. Bangos turi energijos. Dėl interferencijos energija pasiskirsto ne tolygiai tarp visų aplinkos dalelių, o susikoncentruoja maksimumuose, nes į minimumus ji visai nematenka.
Heigenso principas. Kiekvienas aplinkos taškas, kurį pasiekia bangos, virsta antriniu bangos šaltiniu.
Antrines bangas gaubiantis paviršius- tai bangos paviršius sekančiu momentu.
Remiantis Heigenso principu nesunku paaiškinti mechaninių bangų sklidimą: aplinko dalelės, kurias pasiekia svyravimai, pradeda svyruoti ir išjudina gretimas, su jomis sąveikaujančias aplinkos daleles.
Atspindžio kampas lygus kritimo kampui. Krintantysis spindulys, atsispindėjęs spindulys ir iškeltas statmuo kritimo taške yra vienoje plokštumoje.
Bangų lūžimas. Bangos, pasiekusios dviejų skirtingų aplinkų ribą, ne tik atspindi, bet ir lūžta, t.y. pakeičia sklidimo kryptį.
Bangų lūžimo dėsnis. Krintantysis spindulys, lūžęs spindulys ir statmuo, iškeltas kritimo taške, yra vienoje plokštumoje. Kritimo kampo sinuso ir lūžio kampo sinuso santyksi dviem aplinkoms yra pastovus dydis.
Bangų difrakcija. Bangų nukrypimas nuo tiesaus kelio, kai jos aplenkia kliūtis, vadinamas difrakcija. Difrakcija, kaip ir interferencija, būdinga bet kuriam bangavimui. Difraguojančios bangos paviršius išlinksta prie kliūties taškų.

Leave a Comment