Фізіка
Выдавец: Народная асвета
Памер: 286с.
Мінск 1991
§ 27. ЭЛЕКТРЫФІКАЦЫЯ СССР
У 1920 г. быў прыняты першы ў гісторыі чалавецтва перспектыўны план развіцця народнай гаспадаркі краіны на аснове электрыфікацыі — план ГОЭЛРО (Дзяржаўны нлан электрыфікацыі Расіі). Ініцыятарам і натхніцелем распрацоўкі плана быў У. I. Ленін, які надаваў электрыфікацыі рашаючае значэнне ў перабудове эканомікі краіны.
У. I. Ленін гаварыў: «Толькі тады, калі краіна будзе электрыфікавана, калі пад прамысловасць, сельскую гаспадарку і транспарт будзе падведзена тэхнічная база сучаснай буйной прамысловасці, толькі тады мы пераможам канчаткова»1.
Мінулыя гады — пераканаўчае сведчанне вялікай сілы ленінскіх ідэй. План ГОЭЛРО, які прадугледжваў падваенне прамысловай вытворчасці і павелічэнне ў 4 разы выпрацоўкі электраэнергіі ў параўнанні з 1913 г.. быў у назначаны тэрмін (праз 10 гадоў) перавыкананы па ўсіх паказчыках.
Цяпер за адзін дзень вырабляецца электраэнергіі прыблізна ў 6 разоў больш, чым за ўвесь 1921 г.— першы год выканання плана ГОЭЛРО.
1 Ленін У. I. Поўны збор твораў. Т. 42. С. 159.
73
У нашай краіне пабудаваны гідраўлічныя, цеплавыя і атамныя электрастанцыі велізарнай магутнасці. Буйнейшай ГЭС цяпер з’яўляецца СаянаШушанская. Агульная магутнасць гэтай станцыі дасягае 6400 млн Вт. Цяпер у Савецкім Саюзе эксплуатуецца вялікая колькасць электрастанцый магутнасцю звыш 3 млн Вт, а Экібастузская ДРЭС11 мае магутнасць 4000 млн Вт і ў цяперашні час яна стала самай буйной цеплавой электрастанцыяй у нашай краіне.
Шляхам аб’яднання энергасістэм Сібіры і Сярэдняй Азіі з энергетычнай сістэмай еўрапейскай часткі краіны фарміруецца Адзіная энергетычная сістэма Савецкага Саюза. Гэта павысіць надзейнасць і манеўранасць электразабеспячэння велізарнай тэрыторыі краіны. Рашэнне гэтай задачы патрабуе збудавання магістральных ліній электраперадачы на 750 000, 1 150 000 і 1 500 000 В.
Распрацавана энергетычная праграма СССР на працяглую перспектыву.
ПРАКТЫКАВАННЕ 3
1. Як павінны быць размешчаны ізаляваныя адна ад адной стальныя пласціны стрыжня ротара індукцыйнага генератара для памяншэння віхравых токаў?
2. Драцяная прамавугольная рамка верціцца ў аднародным магнітным полі. У якім выпадку наводзімая ў рамцы ЭРС максімальная: калі плоскасць рамкі перпендыкулярная лініям магнітнай індукцыі або калі яна паралельная ім?
3. Абмоткі трансфарматара зроблены з проваду рознай таўшчыні. Якая з абмотак змяшчае большы лік віткоў?
4. Прыдумайце спосаб вызначэння ліку віткоў абмоткі трансфарматара, не размотваючы шпулі.
5. Што можа здарыцца, калі выпадкова падключыць трансфарматар да крыніцы пастаяннага току?
6. Калі ў абмотцы трансфарматара замкнецца адзін віток, трансфарматар выходзіць са строю. Чаму?
7. Знайдзіце каэфіцыент трансфармацыі ўсіх паніжаючых трансфарматараў, якія павінны выкарыстоўвацца пры перадачы электраэнергіі ад генератара да спажыўцоў у адпаведнасці са схемай, паказанай на рысунку 58. (Страты энергіі не ўлічваць.) Рашыце тую ж задачу для павышаючага трансфарматара.
КАРОТКІЯ ВЫНІКІ РАЗДЗЕЛА З2
1. Электрычны ток пераважна вырабляецца электрамеханічнымі індукцыйнымі генератарамі. Гэтыя генератары ператва
' У адрозненне ад ЦЭЦ у ДРЭС адпрацаваная пара не выкарыстоўваецца для прамысловых і бытавых патрэб, а паступае ў кандэнсатары, адкуль вада перапампоўваецца ў паравы кацёл.
2 Прарабіце тое ж самае, што было рэкамендавана перад кароткімі вынікамі папярэдніх раздзелаў. Колькасць істотных пунктаў 3—5.
74
раюць механічную энергію ў энергію электрычнага току. Іх дзеянне заснавана на з’яве электрамагнітнай індукцыі.
2. Пераменны электрычны ток пераўтвараецца з дапамогай трансфарматараў. Трансфарматар мае дзве абмоткі, надзетыя на стальны стрыжань. Яго прызначэнне — павелічэнне або памяншэнне напружання пры мінімальных стратах энергіі.
Змяненне напружання, якое атрымліваецца, вызначаецца адносінай ліку віткоў ^| у першаснай абмотцы да ліку віткоў ^2 у другаснай абмотцы:
U^____^l
Us N 2
3. У колькі разоў павялічваецца (памяншаецца) напружанне, у столькі ж (прыблізна) разоў памяншаецца (павялічваецца) сіла току:
б2 ~ л •
4. Страты энергіі ў правадніках прапарцыянальныя квадрату сілы току. Магутнасць, якая перадаецца, прапарцыянальная здабытку сілы току на напружанне. Таму перадачу электрычнай энергіі па правадах выгадна ажыццяўляць пры высокім напружанні і малой сіле току. Трансфарматары на электрастанцыях павышаюць напружанне перад перадачай энергіі на вялікія адлегласці. На канцы лініі электраперадачы напружанне паніжаюць з дапамогай трансфарматараў, і электрычны ток паступае да спажыўцоў.
Раздзел 4
ЭЛЕКТРАМАГНІТНЫЯ ХВАЛІ
У IX класе вы пазнаёміліся з механічнымі хвалямі. Механічныя хвалі распаўсюджваюцца ў рэчыве: газе, вадкасці або цвёрдым рэчыве. Існуе, аднак, яшчэ адзін від хваль, якія не патрабуюць якоганебудзь рэчыва для свайго распаўсюджвання. Гэта электрамагнітныя хвалі, да якіх, у прыватнасці, адносяцца радыёхвалі і святло. Электрамагнітнае поле можа існаваць у вакууме, г. зн. у прасторы, якая не змяшчае атамаў. Нягледзячы на істотнае адрозненне электрамагнітных хваль ад механічных, электрамагнітныя хвалі пры сваім распаўсюджванні паводзяць сябе падобна да механічных.
Цяпер мы зоймемся электрамагнітнымі хвалямі. Але спачатку трэба коратка напомніць, што называецца хваляй і якія асноўныя асаблівасці хвалевага руху.
§ 28. ХВАЛЕВЫЯ З’ЯВЫ
Хвалевыя працэсы надзвычай шырока распаўсюджаны ў прыродзе. Розныя фізічныя прычыны, якія выклікаюць хвалевыя рухі. Але, падобна да ваганняў, усе віды хваль апісваюцца колькасна аднолькавымі або амаль аднолькавымі законамі. Многія цяжкія для разумення пытанні становяцца больш зразумелымі, калі параўноўваць розныя хвалевыя з’явы адну з адной.
Што ж называюць хваляй? Хваляй называюць ваганні, якія распаўсюджваюцца ў прасторы з цягам часу.
У паветры, у цвёрдых целах і ўнутры вадкасці механічныя хвалі ўзнікаюць дзякуючы сілам пругкасці. Гэтыя сілы ажыццяўляюць сувязь паміж асобнымі часткамі цела. Ва ўтварэнні хваль на паверхні вады адыгрывае ролю сіла цяжару.
Найбольш наглядна галоўныя асаблівасці хвалевага руху можна ўбачыць, калі разглядваць хвалі на паверхні вады. Хвалі здаюцца бягучымі наперад круглявымі валамі. Адлегласці паміж валамі, або грабянямі, прыкладна аднолькавыя. Аднак калі кінуць у ваду лёгкі прадмет, напрыклад запалкавы пачак, то яго не будзе несці ўперад хваляй, а ён пачне рабіць ваганні ўверх і ўніз, застаючыся амаль дакладна на адным месцы.
Пры распаўсюджванні хвалі адбываецца перамяшчэнне пэўнага стану асяроддзя, што вагаецца, але не перанос рэчыва. Узнікшыя ў адным месцы ваганні вады, напрыклад ад кінутага каменя, перадаюцца суседнім участкам і паступова распаўсюджваюцца ва ўсе бакі, уцягваючы ў вагальны рух усё новыя і новыя часцінкі асяроддзя. Цячэнне ж вады не ўзнікае: перамяшчаецца толькі форма яе паверхні.
76
Скорасць хвалі. Важнейшай характарыстыкай хвалі з’яўляецца яе скорасць. Хвалі любой прыроды не распаўсюджваюцца ў прасторы імгненна. Іх скорасць канечная. Можна cade, напрыклад, уявіць, што над
морам ляціць чайка так, што
ўвесь час знаходзіцца над адным і тым жа грэбенем хвалі. Скорасць хвалі ў гэтым выпадку роўна скорасці чайкі. Хвалі на паверхні вады зручныя для назірання па той прычыне, што скорасць іх распаўсюджвання невялікая.
Папярочныя і падоўжныя хвалі. Няцяжка таксама назіраць хвалі, якія распаўсюджваюцца ўздоўж гумавага шнура. Калі адзін канец шнура замацаваць і, злёгку нацягнуўшы шнур рукою, прывесці другі яго канец у вагальны рух, то па шнуры пабяжыць хваля (рыс. 59). Скорасць хвалі будзе тым большай, чым мацней нацягнуты шнур. Хваля дабяжыць да пункта замацавання шнура, адаб’ецца і пабяжыць назад. Тут пры распаўсюджванні хвалі адбываюцца змены формы шнура. Кожны ж
участак шнура вагаецца адносна свайго нязменнага становішча раўнавагі. Звярніце ўвагу на тое, што пры распаўсюджванні хвалі ўздоўж шнура асобныя ўчасткі шнура робяць ваганні ў напрамку, перпендыкулярным напрамку распаўсюджвання хвалі (рыс. 60). Такія хвалі называюцца папярочнымі.
Але не любая хваля з’яўляецца папярочнай. Ваганні могуць адбывацца і ўздоўж напрамку распаўсюджвання хвалі (рыс. 61). Тады хваля называецца падоўжнай. Падоўжную хвалю зручна назіраць на доўгай мяккай спружыне вялікага дыяметра. Ударыўшы далонню па аднаму з канцоў спружыны (рыс. 62), можна заўважыць, як сцісканне (пругкі імпульс) бяжыць па спружыне. Пры дапамозе серыі паслядоўных удараў можна ўзбудзіць у спружыне хвалю, якая ўяўляе сабой паслядоўныя сцісканні і расцяжэнні спружыны, што бягуць адно за адным (рыс. 63). Ваганні
Рыс. 61
Напрамак
Напрамак йаганняў
распаўсюджбання хбалі
11
Рыс. 62
Рыс. 63
любога вітка спружыны адбываюцца ўздоўж напрамку распаўсюджвання хвалі.
Энергія хвалі. Пры распаўсюджванні механічнай хвалі рух перадаецца ад аднаго ўчастка цела да другога. 3 перадачай руху звязана перадача энергіі. Асноўная ўласцівасць усіх хваль, незалежна ад іх прыроды, заключаецца ў пераносе імі энергіі без пераносу рэчыва. Энергія паступае ад крыніцы, якая ўзбуджае ваганні пачатку шнура, струны і г. д., і распаўсюджваецца разам з хваляй. Праз любое папярочнае сячэнне, напрыклад шнура, бесперапынна цячэ энергія. Гэта энергія складаецца з кінетычнай энергіі руху ўчасткаў шнура і патэнцыяльнай энергіі яго пругкай дэфармацыі. Паступовае памяншэнне амплітуды ваганняў пры распаўсюджванні хвалі звязана з ператварэннем часткі механічнай энергіі ва ўнутраную.
Даўжыня хвалі. Калі прымусіць канец расцягнутага гумавага шнура вагацца гарманічна з пэўнай частатой v, то гэтыя ваганні пачнуць распаўсюджвацца ўздоўж шнура. Ваганні любога ўчастка шнура адбываюцца з той жа частатой і амплітудай, як і ваганні канца шнура. Але толькі гэтыя ваганні зрушаны па фазе адно адносна аднаго. Падобныя хвалі называюцца монахраматычнымі.
Калі зрух фаз паміж ваганнямі двух пунктаў шнура роўны 2л, то гэтыя пункты вагаюцца зусім аднолькава: бо cos(2nv/|+ 2л) = cos 2nvZ. Такія ваганні называюцца сінфазнымі (адбываюцца ў аднолькавых фазах).
Адлегласць паміж самымі блізкімі адзін да аднаго пунктамі, якія вагаюцца ў аднолькавых фазах, называецца даўжынёй. хвалі.
Сувязь паміж даўжынёй хвалі X, частатой v і скорасцю распаўсюджвання хвалі v. За адзін перыяд ваганняў хваля распаўсюджваецца на адлегласць X. Таму яе скорасць вызначаецца формулай
КНІГІ ОНЛАЙН
