6. Передача электроэнергии на большие расстояния.

Выясним пути уменьшения потерь эне­ргии при передаче электроэнергии от гене­ратора к потребителю.

Пусть напряжение потребителя U, мо­щность нагрузки Р, коэффициент мощности cosφ. Длина линии электро­передачи (ЛЭП) равна l, сечение проводов S, удельное сопротивление про­водов ρ, тогда сопротивление двухпроводной линии: .

Потеря мощности в проводах: .

Поскольку ,

то .

При заданной мощности нагрузки Р и заданной длине линии передачи уменьшение потерь возможно, в основном, за счет увеличения напряжения и коэффициента мощности.

7. Электромагнитное поле. Электромагнитные волны и скорость их распространения.

Электромагнитной волной называется распространяющееся в пространстве переменное электромагнитное поле.

Существование электромагнитных волн связано с существованием связи между переменными электрическим и магнитным полями.

П еременное магнитное поле создает вихревое электрическое, силовые линии которого замкнуты. В свою очередь переменное электрическое поле создает переменное магнитное поле.

Изучая связь между электрическим и магнитным полем, Максвелл создал теорию электромагнитного поля.

Он ввел понятие тока смещения (отличного от тока проводимости), которым является переменное электрическое поле и по своему действию (создание магнитного поля) оно может рассматриваться как некоторый ток.

Таким образом, применяя термин "электрический ток" в широком смысле слова, т.е. включая в него и ток проводимости, и ток смещения, можно утверждать, что магнитное поле создается только электрическим током и действует только на движущиеся заряды; электрическое поле создается электрическими зарядами и переменным магнитным полем и действует на любые электрические заряды. Это означает, что во всем пространстве, где происходят изменения полей, одновременно существуют взаимно связанные вихревые электрическое и магнитное поля. Их общее поле называется электромагнитным полем.

Скорость распространения электромагнитной волны в среде (фазо­вая скорость): ; ,

где – скорость света в вакууме;

ε и μ – относительная диэлектрическая и магнитная проницаемости среды;

ε₀, μ₀ – электрическая и магнитная постоянные.

Скорость распространения электромагнитных волн в среде совпа­дает со скоростью света в данной среде.

Электромагнитные волны – поперечные.

Источником электромагнитных волн может служить открытый колебательный контур, более мощным излучателем является ламповый генератор.

Колебания вектора напряженности переменного электрического поля и вектора индукции переменного магнитного поля происходят с одинаковой фазой (синфазны), взаимноперпендикулярны и лежат в плоскости, перпендикулярной к вектору скорости распространения волны:

Векторы , , образуют правовинтовую систему. Модули векторов и в плоской электромагнитной волне связаны соотношением:

.

В вакууме ε = 1, μ = 1; .

8. Свойства электромагнитного излучения разных диапазонов длин волн.

П роводящая электрический ток ионосфера отражает радио­волны с длиной волны λ>10 м, как обычная металлическая пластина. Но способность ионосферы отражать и поглощать радиоволны существенно меняется в зависимости от времени суток и времен года. Именно поэтому радиосвязь, особенно в диапазоне средних длин волн (100-1000 м), гораздо надежнее ночью и в зимнее время.

Устойчивая радиосвязь между удаленными пунктами на земной поверхности вне прямой видимости оказывается возможной благодаря отражению волн от ионосферы и способности радиоволн огибать вы­пуклую земную поверхность (т. е. благодаря дифракции). Дифракция выражена тем сильнее, чем больше длина волны. Поэтому радио­связь на больших расстояниях за счет огибания волнами Земли оказывается возможной лишь при длинах волн, значительно пре­вышающих 100 м (средние и длинные волны).

Короткие волны (диапазон длин волн от 10 до 100 м) распро­страняются на большие расстояния только за счет многократных отражений от ионосферы и поверхности Земли. Именно с помощью коротких волн можно осуществить радиосвязь на любых расстояниях между радиостанциями на Земле.

Длинные радиоволны для этой цели менее пригодны из-за значительного поглощения поверхностными слоями Земли и ионосферой. Все же наиболее надежная радиосвязь на ограни­ченных расстояниях при достаточной мощности передающей ра­диостанции обеспечивается на длинных волнах.

Ультракороткие радиоволны (λ<10м) проникают сквозь ионо­сферу и почти не огибают поверхность Земли. Поэтому они используются для радиосвязи между пунктами в пределах пря­мой видимости, а также для связи с космическими кораблями.