Содержание
Реальность или миф
Когда речь идет о получении энергии из воздуха, большинство людей думает, что это откровенный бред. Однако добыть энергоресурсы буквально из ничего вполне реально. Более того, в последнее время на тематических форумах появляются познавательные статьи, чертежи и схемы установок, позволяющих реализовать такой замысел.
Принцип действия системы объясняется тем, что в воздухе содержится какой-то мизерный процент статистического электричества, только его нужно научится накапливать. Первые опыты по созданию такой установки проводились еще в далеком прошлом. В качестве яркого примера можно взять знаменитого ученого Николу Теслу, который неоднократно задумывался о доступной электроэнергии из ничего.
Талантливый изобретатель уделил этой теме очень много времени, но из-за отсутствия возможности сохранить все опыты и исследования на видео большинство ценных открытий осталось тайной. Тем не менее ведущие специалисты пытаются воссоздать его разработки, следуя найденным старым записям и свидетельствам современников. В результате многочисленных опытов ученые соорудили машину, которая открывает возможность добыть электричество из атмосферы, то есть практически из ничего.
Затем ученый сконструировал сложный прибор, способный накапливать небольшой объем электрической энергии, используя лишь тот потенциал, который находится в воздухе. Кстати, исследователь определил, что незначительное количество электроэнергии, которая содержится в воздухе, появляется при взаимодействии атмосферы с солнечными лучами.
https://youtube.com/watch?v=IfjXXGbGzq0
Полученного электричества вполне хватает для функционирования слабых осветительных приборов, а также некоторых бытовых устройств. Работа генератора без дополнительной подпитки осуществляется в течение большого промежутка времени.
Цветовая маркировка проводов
Для облегчения электромонтажных работ, а также в целях безопасности были унифицированы требования ПУЭ и евростандарта. Так каждая жила имеет свой цвет согласно функциональной принадлежности. Регламент маркировки определяет:
- PE — нулевой защитный проводник – желтого цвета с зеленой полосой или как чередование желтых и зеленых полос;
- N — нулевой рабочий проводник (нейтраль) — голубого цвета;
- L — фазный провод — красного, коричневого, серого или белого цвета.
Здесь же, пригодятся советы электрика, которые вы найдете только в технической литературе:
- Имейте в виду, что ранее в СССР существовала другая цветовая маркировка, где черным цветом обозначалась глухо заземлённая нейтраль, белым цветом – рабочий ноль, фазы А-В-С соответственно имели цвета желтый, зеленый и красный.
- Электрические кабели, купленные в магазине или найденные при ремонте в существующей проводке, могут не иметь «правильную» цветовую маркировку, а иногда провода и вовсе будут белыми. Используйте секреты электрика: купите цветные кембрики или разных цветов изоленту для правильного обозначения жил.
Традиционные электростанции
Хотя за последние годы тенденции в энергетике меняются быстрыми темпами, можно выделить основные виды электростанций, работающих по классическим принципам. В первую очередь это объекты тепловой генерации. Выработка ресурса производится в результате сгорания органического топлива и последующего преобразования выделяемой тепловой энергии. При этом существуют разные виды таких станций, в числе которых теплофикационные и конденсационные. Главным отличием между ними является возможность объектов второго типа также генерировать и тепловые потоки. То есть при ответе на вопрос о том, откуда берется электричество, можно отметить и станции, которые параллельно производят и другие виды энергии. Кроме тепловых объектов выработки, достаточно распространены гидро- и атомные станции. В первом случае предполагается преобразование энергии от движения воды, а во втором — в результате деления атомов в специальных реакторах.
Как работает электричество, электризация
Положительный и отрицательный ионы
Как уже было отмечено, по умолчанию, атом электрически нейтрален: положительный и отрицательный заряды равны. Они компенсируют другу друга. Но, если, вдруг, представить себе, что хотя-бы один электрон покинет сове место в атоме, то суммарный положительный электрический заряд протонов превысит отрицательный заряд всех оставшихся электронов. Поэтому такой атом в целом имеет свойства положительного заряда и называется положительный ион.
Электризация
Атом, получивший дополнительный электрон, будет иметь в преобладающей степени отрицательный заряд. В этом случае атом называется отрицательный ион.
Следует заметить, что не только атом будет иметь положительный или отрицательный заряд, но и молекула, а соответственно и вещество, которое содержит данный атом.
Электризация
Электризацией называют процесс получения дополнительного электрона, либо наоборот его потерю. Если какое-либо тело имеет избыток или нехватку электронов, то есть явно выраженный заряд какого либо знака, то говорят, что тело наэлектризовано.
Опытным путем установлено, что заряды одного знака отталкиваются, а разных знаков притягиваются. Подобный опыт можно повторить следующим очень известным образом: подвесить на нити два металлических шарика, которые изначально имеют нейтральный заряд. Далее придать одному шарику положительный заряд, а второму отрицательный. В результате шарики притянутся друг к другу. Если двум шарикам сообщить заряд одного знака, то они будут отталкиваться.
Электризация трением
А вот, при натирании стеклянной палочки шелком, все происходит наоборот. Электроны поверхностного слоя стекла покидают палочку. В этом случае стеклянная палочка приобретает положительный заряд за счет перевеса суммарного заряда протонов.
Электризация металла
Если мы возьмем хорошо проводящий материал, например кусок металла, то при натирании его о диэлектрик, образовавшийся на поверхности металла заряд, мгновенно уйдет в землю через наше тело и другие предметы. Поскольку в отличии от рассматриваемых диэлектриков наше тело обладает относительно хорошей проводимостью и по нему сравнительно легко перемещаются заряды.
Опыт электризации трением не получится оценить и в том случае, когда мы возьмём два металлических предмета даже с хорошо изолированными рукоятками. При взаимном трении металл об металл, как и в предыдущих опытах возникнут свободные электроны. Однако вследствие наличия неизбежной шероховатости поверхностей, не получится одновременно по всей поверхности отделить оба металлических предмета. Так, в последней точке соприкосновения двух поверхностей электроны перетекут через так называемый «мостик» пока их количество снова не станет таким же, как и до натирания.
Статическое электричество
Итак, теперь нам известно, что при натирании рассмотренных предметов, некоторые электроны получают избыточную энергию. Затем они покидают атомы одного тела, которое становится положительно заряженным. Эти электроны занимают места на орбитах атомов другого вещества. Которое, в свою очередь, приобретает свойства отрицательного заряда. При этом одноименные заряды отталкиваются друг от друга, а разноименные – притягиваются. Силы, порождаемые зарядами, называются электрическими. А сам факт наличия электрических зарядов и их взаимодействие называют электричество.
В рассмотренных примерах получают так называемое статическое электричество.
Электрическая сила
В процессе электризации к заряженной пластмассовой палочке будут сами собой притягиваться кусочки бумаги. Почему это происходит?
Попробуем раскрыть тайну физического процесса. Она заключается в следующем. При поднесении заряженного тела к незаряженному телу под действием электрических сил происходит перемещение электронов к одному из краев тела. И этот край тела ввиду избытка электронов становится отрицательно заряженным. А противоположный край, соответственно, положительно заряженным. Средняя часть тела будет нейтрально заряженной. Таким образом, заряды смещаются по краям данного тела.
Ближе к поднесенному заряженному телу будут стремиться заряды противоположного знака. Например, если палочка заряжена положительно, то к ней притянется бумага. Той поверхностью, на которой скопились отрицательные заряды. И наоборот.
Формула закона Кулона
Техника безопасности
При работе с электрическими сетями или приборами соблюдают такие правила:
- Перед началом эксплуатации или ремонта оборудования изучают инструкцию. В разделе безопасности прописаны недопустимые действия, приводящие к замыканию и поражению током.
- Устройства необходимо обесточивать. После этого оценивают состояние изоляции проводов. При выявлении повреждений оголенные места закрывают изолентой.
- При невозможности обесточивания электрической сети работают в диэлектрических перчатках, обуви на резиновой подошве и специальных очках.
- Доступ к распределительным щитам и электроустановкам начинающим специалистам запрещен.
- Нельзя касаться лишенных изоляции проводов руками. Для поиска фазы используют мультиметры, индикаторные отвертки и другие инструменты.
Законы Кирхгофа
Электрика любого помещения выполняется в виде замкнутых, рабочих электрических цепей. Два главных закона, которые определяют процессы в электрических сетях, являются законы Кирхгофа. Их два. Оба из них применяются и для постоянных и для переменных токов.
Первый закон Кирхгофа утверждает:
Суммарная величина токов направленная к узлу электрической сети равна суммарной величине токов направленных от узла.
В практике на основе первого закона Кирхгофа основана работа Устройств защитного отключения (УЗО). Работа УЗО заключается в отключении электропитания сети при возникновении токов утечки. При нормальном режиме работы суммарное значение тока, втекающая в электрическую сеть равна значению тока утекающему из нее. Если равенство токов нарушается, значит, в сети есть утечка. УЗО сконструировано и подключено таким образом, что при утечке тока УЗО его обнаруживает и размыкает питание электросети.
Второй закон Кирхгофа гласит:
Любой замкнутый контур переменной электрической сети имеет равные значения комплексных напряжений и ЭДС (электродвижущих сил) на всех пассивных элементах сети.
Практическое применение можно пояснить на любой квартирной группе электропитания. Для пояснения рассмотрим квартиру.
Сколько бы групп электропитания в квартире не было, на любой розетке или светильнике напряжение в сети (при рабочем режиме) будет 220 вольт.
Изменение цвета измерительных приборов и шкал
Простой способ видоизменить приборную панель на отечественном авто заключается в удалении защитной пленки с одометра и спидометра. Сделать это легко: достаточно лишь снять пластик и удалить пленку с прибора.
Единственным минусом такой переделки является слой клея под пленкой. Чтобы его удалить вам понадобиться не мало усилий.
Стандартным оттенком приборки на ВАЗе является темно-зеленый. Удалив пленку с экрана, вы получите панель темно-синего цвета.
У шкалы приборов также можно изменить цвет путем комбинации простых действий:
- Первым делом необходимо снять пластик с панели приборов.
- Затем, при помощи ножа и растворителя нужно удалить изображение шкалы. При серьезном подходе к делу удалить старую краску полностью можно без повреждения основной части панели.
- Теперь необходимо прикрепить к основанию светодиодную ленту желаемого цвета и установить ее в патрон лампочки.
- Чтобы работа выглядела завершенной рекомендуется также изменить цвет самих стрелок на наиболее сочетаемый с цветом шкалы.
- Снимите стрелки и удалите старую краску.
- Используя специальный автомобильный лак или лак для ногтей покрасьте стрелки в желаемый цвет.
Если посмотреть на фото тюнинга панели ВАЗ, то можно отметить, что наиболее подходящими цветами подсветки являются зеленый и белый. Такой свет не режет глаза в ночное время суток и достаточно хорошо различается днем.
Неразгаданные тайны Тесла
Башня Ворденклиф («Мировая система») – одно из самых загадочных изобретений Никола Тесла
После смерти Тесла в 1943 году осталось несколько следующих достаточно интересных, часто и мистических, неразгаданных тайн этого великого ученого:
- Тунгусский взрыв – многие считают, что именно эксперименты великого ученого по получению и концентрированию больших зарядов атмосферного электричества могли привести к знаменитому Тунгусскому взрыву, причиной которого на данный момент все же признают падение метеорита;
- «Мировая система» – так была названа построенная на Лонг-Айленде башня, которая позволила один раз Тесле в ночное время осветить все небо над Нью-Йорком, а также большую часть Атлантики. Самое интересное, что после этого эксперимента ученый покинул башню и больше никогда в нее не возвращался. Все чертежи и схемы конструкции данной установки после смерти ученого бесследно исчезли.
- Властелин молний – ученому, как фокуснику, удавалось пропускать через свое тело огромные по силе разряды электричества, безо всякого вреда для организма. За это многие журналисты прозвали Теслу «Повелителем молний». Как ученому это удавалось, до сих пор не известно.
- Электромобиль Тесла – некоторые современники Тесла утверждают что ученый разработал электромобиль, который работал на каких-то нетрадиционных для того времени источниках питания. Однако никаких доказательств существования такого электромобиля впоследствии получить не удалось.
Важно! Во многих своих экспериментах Тесла опирался на существование особого вида материи – эфира. Ученый был уверен, что, благодаря эфиру, можно получать огромное количество энергии, передавать электрические сигналы на значительные расстояния
История возникновения
Много лет назад люди наблюдали за природными явлениями, имеющими электрическую природу. В 600 г. до н.э. в Греции экспериментально установили, что потертая шерстью окаменелая смола притягивает предметы.
В 30-е гг. ХХ веке археологи нашли горшки, внутри которых находились медные листы. Эти своеобразные батареи для освещения были обнаружены в Багдаде, что дает основания предположить, что разработка принадлежит древним персам.
В 1600 году слово electricus использовалось Уильямом Гилбертом для описания статической энергии, возникающей при механическом взаимодействии веществ. Томас Браун в ряде исследовательских трудов использовал категорию «электричество» («янтарность»). С этого времени началась эра экспериментов с целью разгадки природы явления. Дата каждого из них вписана в историю.
Период ранних открытий подготовил базис для развития науки, проведения исследований, разработки оборудования для транспортирования электричества.
Выбор сечения провода
При передаче электрической энергии через провода происходит неизбежная потеря ее незначительной части, которая проявляется в выделении тепла. Чем больше используемая мощность, подводимая по проводам к потребителю, тем больше понадобиться сечение провода. Любой токопроводящий материал имеет удельное сопротивление, так, например, у медных проводов оно почти в 1,5 раза меньше, у алюминиевых. Чтобы не утруждаться вычислениями и не искать таблицы – нужны простые советы электрика и тогда, запомнив несколько несложных значений можно с легкостью подобрать необходимое сечение провода для дома или гаража.
Так как, суммарная мощность всех электроприборов в квартире, частном доме или на даче не превышает 3 кВт, то можно руководствоваться, что в 1 фазной сети на 1 кВт мощности приходиться сила тока примерно 5,0 А. А для 3 фазной сети на 1 кВт надо сила тока примерно 2,0 А.
В частности, для электроводонагревателя мощностью в 1,5 кВт понадобиться провод с медным проводником в 1,5 мм2.
Как распределяются заряды при соприкосновении
Возьмем два шара, имеющие одинаковые размеры. Один из шаров наэлектризуем, а второй оставим незаряженным. Если шары соприкоснутся, то заряд распределится поровну между двумя шарами (рис. 1).
Рис. 1. Если размеры совпадают, то при контакте тел между телами заряд распределяется на две равные части
Заменим теперь шар незаряженный шаром, имеющим большие размеры. При соприкосновении на большой шар перейдет большая часть заряда (рис. 2). То есть, заряд теперь распределяется не поровну.
Рис. 2. Когда размеры различаются, при контакте тел заряд между телами распределяется на неравные части
Это свойство используется при заземлении. Земной шар имеет значительно большие размеры, по сравнению с телами, которые на нем находятся.
Передавая заряд земле, тело становится электрически нейтральным, потому, что на землю стекает почти весь заряд тела (рис. 3).
Рис. 3. Заземляя тело, мы передаем весь его заряд на земной шар
В левой части рисунка 3 изображено тело до заземления. Оно имеет заряд «+q». А в правой — после заземления, тело заряда не имеет.
Примечание: Заземление – это передача избыточного заряда от тела к земле. Тела заземляют, соединяя с землей отрезком толстой проволоки, или кабеля. Заземление металлических корпусов электроприборов применяют для защиты людей от удара электрическим током.
Несколько случаев для контакта двух одинаковых тел удобно объяснить на примере решения задач.
Принцип действия модулей
На контакте разнородных проводников происходит выделение или поглощение тепла в зависимости от направления электрического тока. Поток электронов обладает потенциальной и кинетической энергией. Плотность тока в контактирующих проводниках одинакова, а плотности потоков энергии отличаются.
Если энергия, втекающая в контакт, больше энергии, вытекающей из него, это означает, что электроны тормозятся в месте перехода из одной области в другую и разогревают кристаллическую решётку (электрическое поле тормозит их движение). Когда направление тока меняется, происходит обратный процесс ускорения электронов, когда энергия у кристаллической решётки забирается и происходит её охлаждение (направления электрического поля и движения электронов совпадают).
Энергетическая разность зарядов на границе полупроводников самая высокая и в них эффект проявляется наиболее сильно.
Модуль «Пельтье»
Больше всего распространён термоэлектрический модуль (ТЭМ), представляющий собой полупроводники p-, и n-типов, соединённые между собой через медные проводники.
Схема принципа работы модуля
В одном элементе существует 4 перехода между металлом и полупроводниками. При замкнутой цепи поток электронов перемещается от отрицательного полюса АКБ к положительному, последовательно проходя через каждый переход.
Вблизи первого перехода медь – полупроводник p-типа происходит тепловыделение в полупроводниковой зоне, поскольку электроны переходят в состояние с меньшей энергией.
Вблизи следующей границы с металлом в полупроводнике происходит поглощение теплоты, в связи с «высасыванием» электронов из зоны р-проводимости под действием электрического поля.
На третьем переходе электроны попадают в полупроводник типа n, где они обладают большей энергией, чем в металле. При этом происходит поглощение энергии и охлаждение полупроводника около границы перехода.
Последний переход сопровождается обратным процессом тепловыделения в n-полупроводнике из-за перехода электронов в зону с меньшей энергией.
Поскольку нагревающиеся и охлаждающиеся переходы находятся в разных плоскостях, элемент «Пельтье» сверху будет охлаждаться, а снизу нагреваться.
На практике каждый элемент содержит большое количество нагревающихся и охлаждающихся переходов, что приводит к образованию ощутимого температурного перепада, позволяющего создать термоэлектрогенератор.
Как выглядит структура модуля
Элемент «Пельтье» содержит большое количество полупроводниковых параллелепипедов p-, и n-типов, последовательно соединённых между собой перемычками из металла – термоконтактов, другой стороной соприкасающихся с керамической пластиной.
В качестве полупроводников применяется теллурид висмута и германид кремния.
Достоинства и недостатки ТЭМ
К преимуществам термоэлектрического модуля (ТЭМ) относят:
- малые размеры;
- возможность работы, как охладителей, так и нагревателей;
- обратимость процесса при смене полярности, позволяющая поддерживать точное значение температуры;
- отсутствие подвижных элементов, которые обычно изнашиваются.
Недостатки модулей:
- малый КПД (2-3%);
- необходимость создания источника, обеспечивающего температурный перепад;
- значительное потребление электроэнергии;
- высокая стоимость.
Несмотря на недостатки, ТЭМ применяются там, где большие энергозатраты не имеют значения:
- охлаждение чипов, деталей цифровых фотокамер, диодных лазеров, кварцевых генераторов, инфракрасных детекторов;
- использование каскадов ТЭМ, позволяющих добиться низкой температуры;
- создание компактных холодильников, например, для автомобилей;
- термоэлектрогенератор для зарядки мобильных устройств.
Классификация линий электропередач
Беспроводная передача электроэнергии
Существует множество разновидностей ЛЭП. Каждый из видов заточен под свои определённые нужды и задачи. В соответствии с этим, ПУЭ регламентирует следующую классификацию воздушных линий электропередач.
По классу напряжению ЛЭП бывают:
- низковольтные, до 1 кВ;
- высоковольтные, свыше 1 кВ.
По назначению:
- Межсистемные линии с напряжением от 500 кВ и выше;
- Магистральные, 220-500 кВ;
- Распределительные, 110-220 кВ;
- Линии 35 кВ для питания сельхоз потребителей;
- ЛЭП 1-20 кВ, используемые в пределах одного населённого пункта.
Род электрического тока в ЛЭП подразделяются на:
- переменный (практически все линии);
- постоянный ток (встречается редко, в основном 3,3 кВ контактной сети железной дороги).
История открытия
Полярность диода
История изучения данного явления уходит своими корнями в очень далекое прошлое. Так, первым, кто упомянул о нем, был античный философ Фалес Милетский. Именно он еще в VII веке до нашей эры заметил, что потертый о кусочек шерсти янтарь начинает притягивать к себе имеющие небольшой вес предметы. Однако на этом развитие исследований в данной сфере почти на 2,5 тысячелетия остановилось. Только в XVII веке сначала был введен термин, обозначающий обнаруженное греческим философом явление (1600 год, У. Гилберт), затем начались активные изыскания по изучению природы электричества, возможностей его применения на благо человечества.
Наиболее значимыми открытиями и изобретениями при этом были следующие:
- 1633 год – немецкий инженер Отто фон Герике изобретает первую в мире электростатическую машину, позволившую наблюдать различные виды взаимодействия электрических зарядов (отталкивание и притягивание);
- 1729 год – английский ученый Стивен Грей в результате своих изысканий и экспериментов по передаче электричества на значительные расстояния обнаружил, что различные материалы неодинаково его пропускают через свою толщу (имеют различную электропроводность);
- 1745 год – ученый из Нидерландов Питер ван Мушенбрук изобретает первый в мире накопитель электрического заряда (простейший конденсатор) – Лейденскую банку.
- 1800 год – итальянский ученый Алессандро Вольта изобрел первый источник тока – гальванический элемент, состоящий из круглых цинковых и серебряных пластин, сложенных поочередно столбиком и разделенных между собой смоченной в солевом растворе бумагой.
- 1820 – датским ученым-физиком Хансом Эрстедом открыто электромагнитное взаимодействие между различными по знаку электрическими зарядами и заряженными частицами.
- 1831 – Майкл Фарадей открывает такое явление, как электромагнитная индукция
- 1880 – француз Пьер Кюри открывает эффект генерирования кристаллом электрического заряда при его сжатии или другом изменении (пьезоэлектричество).
В конце XIX – XX веке одним из самых известных и загадочных ученых, занимавшихся изучением того, что такое электричество, и создавшим множество изобретений был Никола Тесла.
