Книга 5. Электроэнергетика и охрана окружающей среды. Функционирование энергетики в современном мире
Подальші досліди з розподілом електрики по поверхні наелектризованого провідника, проведені Кулоном та іншими дослідниками, дозволили встановити, що рівномірний розподіл електрики має місце тільки на правильній кульовій поверхні. У загальному випадку заряд є нерівномірним і залежить від форми провідника, будучи більшим в місцях більшої кривизни. Відношення кількості електрики на частині поверхні провідника до величини цієї поверхні назвали густиною (товщиною) електричного шару. Експериментально було встановлено, що електрична густина і електрична сила особливо великі в місцях поверхні, які мають найбільшу кривизну, особливо на вістрях.
Величину, що характеризує залежність потенціалу наелектризованого провідника від його розмірів, форми й навколишнього середовища, називають електроємністю провідника й позначають буквою С. Електроємність провідника вимірюється кількістю електрики, яка необхідна для підвищення потенціалу цього провідника на одиницю:
С = q/ϕ.
За одиницю електроємності в системі СІ приймається 1 фарада (1 Ф). Фарадою називається електроємність провідника, якому для підвищення його потенціалу на один вольт потрібно надати один кулон електрики.
Електроємність, що дорівнює 1 Ф, мала б куля радіусом 9·106 км, що в 23 рази більше відстані від Землі до Місяця.
Якщо провідник з'єднати із джерелом електрики певного потенціалу, то провідник одержить електричний заряд, що залежить від ємності провідника. Його ємність, а, отже, і кількість електрики, якою він заряджається, збільшуються, якщо наблизити до нього другий провідник, з'єднаний із землею. Конструкція, що складається із двох провідників, розділених ізолятором, з електричним полем між ними, усі силові лінії якого починаються на одному провіднику, а закінчуються на іншому, була названа електричним конденсато ром. При цьому обидва провідника називаються обкладками, а ізолююча прокладка – діелектриком. Процес нагромадження зарядів на обкладках конденсатора називається його зарядкою. При зарядці на обох обкладках накопичуються рівні за величиною й протилежні за знаком заряди. Оскільки електричне поле зарядженого конденсатора зосереджене в просторі між його обкладками, то електроємність конденсатора не залежить від навколишніх тел.
Електроємність конденсатора вимірюється відношенням кількості електрики на одній з обкладок до різниці потенціалів між обкладками:
С = q/U.
1 Ф – електроємність такого конденсатора, який може бути заряджений кількістю електрики, рівною 1 Кл, до різниці потенціалів між обкладками, що дорівнює 1 В.
Наприклад, електрична ємність плоского конденсатора в системі СІ визначається за співвідношенням:
С = εε0S/d,
де ε – діелектрична проникність матеріалу, що знаходиться між обкладками конденсатора; ε0 – діелектрична проникність вакууму; S – величина площі поверхні пластини (меншої, якщо вони не рівні); d – відстань між пластинами.
Якщо обкладки зарядженого конденсатора з'єднати провідником, то заряди переходитимуть з однієї обкладки на іншу і нейтралізують один одного. Цей процес називається розрядкою конденсатора. Кожен конденсатор розрахований на певну напругу. Якщо напруга між обкладками стане дуже великою, то розрядка може відбутися і безпосередньо через діелектрик (без сполучного провідника), тобто настає пробій діелектрика. Пробитий конденсатор до подальшого вживання не придатний.
Для отримання електроємності потрібної величини конденсатори сполучають в батарею. На практиці зустрічається як паралельне, так і послідовне з'єднання конденсаторів.
- Введение
- ЧАСТЬ 1. Восстановительная нетрадиционная энергетика
- Раздел 1. Общие сведения о возобновляемых нетрадиционных источниках энергии
- Раздел 2. Источники возобновляемой нетрадиционной энергетики
- Раздел 3. Перспективы развития возобновляемой нетрадиционной энергетики
- ЧАСТЬ 2. Энергосбережение
- Раздел 1. История и мировой опыт энергосбережения
- 1.1. Энергия и развитие человечества
- 1.2. Функциональные подходы к проблеме энергоэффективности (из мирового опыта)
- 1.3. Некоторые специфические элементы политики энергосбережения, общие для разных стран
- 1.4. Направления деятельности развитых стран в сфере энергоэффективности
- 1.5. Проблема устойчивого развития
- Раздел 2. Энергосбережение в Украине
- Раздел 3. От энергосбережения к энергоэффективности
- Раздел 1. История и мировой опыт энергосбережения
- ЧАСТЬ 3. Электроэнергетика и охрана окружающей среды
- Раздел 1. История охраны окружающей среды
- Раздел 2. Влияние теплоэнергетики на окружающую среду
- Раздел 3. Атомная энергетика и окружающая среда
- Раздел 4. Влияние гидроэнергетических объектов на окружающую среду
- 4.1. Особенности взаимодействия гидроэнергетических объектов с окружающей средой
- 4.2. Факторы влияния гидроэнергетических объектов на окружающую среду
- 4.3. Экологические требования по охране окружающей среды в период строительства гидроэнергетических объектов
- 4.4. Экологические требования по охране окружающей среды при эксплуатации гидроэнергетических объектов
- 4.5. Мониторинг окружающей среды
- Раздел 5. Возобновляемая нетрадиционная энергетика и охрана окружающей среды
- Раздел 6. Экологические аспекты воздействия электрических полей линий электропередач сверхвысокого напряжения на окружающую среду
- ЧАСТЬ 4. Организационно-правовые и экономические аспекты функционирования энергетики
- Раздел 1. Энергетическая безопасность
- Раздел 2. Законодательство, регулирующее отношения в ТЭК
- 2.1. Современная система энергетического законодательства Украины и основные направления ее совершенствования
- 2.2. Правовое регулирование экологических проблем в атомной энергетике
- 2.3. Правовое регулирование отношений в области энергетики в ЕС
- 2.4. Договор к Энергетической хартии
- 2.5. Международные организации в области энергетики
- Раздел 3. Мировой опыт организации рынков электрической энергии
- Раздел 4. Модели организации рынков электроэнергии
- Раздел 5. Развитие рыночного реформирования электроэнергетики Украины
- Раздел 6. Современные автоматизированные системы контроля и учета энергоресурсов (АСКУЭ)
- ЧАСТЬ 5. Основные тенденции развития мировой энергетики
- Заключение
- Перечень сокращений
- Использованная литература
- Сведения об авторах