Natūralūs šaltiniai, iš kurių gaunama energija jo paruošimui reikiamų tipųįvairiems technologiniams procesams vadinami energijos ištekliais. Išskiriamos šios pagrindinių energijos išteklių rūšys: kuro cheminė energija; b atominė energija; vandens energija, kuri yra hidraulinė; g saulės spinduliuotės energija; d vėjo energija. e atoslūgių ir atoslūgių energija; f geoterminė energija. Pirminis energijos arba energijos išteklių šaltinis anglis gazolis urano koncentratas hidroenergija saulės...

Pasidalinkite savo darbais socialiniuose tinkluose

Jei šis darbas jums netinka, puslapio apačioje yra panašių darbų sąrašas. Taip pat galite naudoti paieškos mygtuką

Paskaita Nr.1.

Pagrindiniai apibrėžimai

Energetikos sistema (energetikos sistema)susideda iš elektrinių, elektros tinklų ir elektros vartotojų, tarpusavyje sujungtų ir sujungtų režimo bendrumo ir bendro šio režimo valdymo.

Elektros maitinimo (elektros) sistematai elektrinės elektrinių dalių, elektros tinklų ir elektros vartotojų visuma, t.y. ji yra energetikos sistemos dalis, išskyrus šilumos tinklus ir šilumos vartotojus.

Elektros tinklastai elektros energijos skirstymo elektros instaliacijos rinkinys, susidedantis iš pastočių, skirstomųjų įrenginių, oro ir kabelinių elektros linijų.

Elektros pastotėsyra elektros instaliacija, skirta elektros energiją paversti iš vienos įtampos ar dažnio į kitą įtampą ar dažnį.

Energijos sistemų charakteristikos

Dažnis visuose elektra prijungtų tinklų taškuose yra vienodas

Suvartotos ir pagaminamos galios lygybė

Įtampa skirtinguose tinklo mazguose nėra vienoda

Tinklo sujungimo privalumai

Maitinimo patikimumo didinimas

Energijos sistemų stabilumo didinimas

Energetikos sistemų techninių ir ekonominių rodiklių tobulinimas

Stabili maitinimo kokybė

Reikalingo galios rezervo sumažinimas

Agregatų pakrovimo sąlygos gerinamos išlyginus apkrovos kreivę ir sumažinus maksimalią elektros sistemos apkrovą.

Yra galimybė visapusiškiau išnaudoti elektros jėgainių generuojamuosius pajėgumus, nes skiriasi jų geografinė padėtis pagal platumą ir ilgumą.

Energetikos sistemų eksploatacinę kontrolę vykdo jų dispečerinės tarnybos, kurios, remdamosi atitinkamais skaičiavimais, nustato optimalų įvairios įtampos elektrinių ir tinklų darbo režimą.

Energijos šaltiniai

Yra atsinaujinančių ir neatsinaujinančių energijos šaltinių.

Gamtiniai šaltiniai, iš kurių semiama energija, kad ji būtų paruošta reikiamomis formomis įvairiems technologiniams procesams, vadinami energijos ištekliais.

Išskiriami šie pagrindinių energijos išteklių tipai:

a) kuro cheminė energija;

b) branduolinė energija;

c) vandens energija (tai yra hidraulinė);

d) saulės spinduliuotės energija;

e) vėjo energija.

f) potvynio energija;

g) geoterminė energija.

Pirminis energijos arba energijos resurso šaltinis (anglis, dujos, nafta, urano koncentratas, hidroenergija, saulės energija ir kt.) patenka į vieną ar kitą energijos keitiklį, kurio išeiga yra arba elektros energija, arba elektros ir šiluminė energija. Jeigu šiluminė energija negaminama, tuomet reikia naudoti papildomą energijos keitiklį iš elektros į šiluminę (punktyrinės linijos 1.1 pav.).

Didžioji dalis mūsų šalyje suvartojamos elektros energijos gaunama deginant iš žemės gelmių išgaunamą kurą: anglį, dujas, mazutą (naftos perdirbimo produktą). Jas deginant, kuro cheminė energija paverčiama šilumine energija.

Jėgainės, kurios šiluminę energiją, gautą deginant kurą, paverčia mechanine, o pastarąją – elektros energija, vadinamos šiluminėmis elektrinėmis (TES).

Jėgainės, veikiančios didžiausią įmanomą apkrovą žymią metų dalį, vadinamos bazinės apkrovos elektrinėmis, o elektrinės, kurios tik dalį metų naudojamos „piko“ apkrovai padengti, vadinamos piko elektrinėmis.

ES klasifikacija:

1. TPP (KPP, CHPP, GTS, PGPP)
2. AE (1 grandinių, 2 grandinių, 3 grandinių)
3. Hidroelektrinės (užtvanka, nukreipimas)

ES elektrinė dalis

Elektros jėgainės (ES) yra sudėtingi technologiniai kompleksai su bendras skaičius pagrindinė ir pagalbinė įranga. Pagrindinė įranga naudojama elektros energijos gamybai, konvertavimui, perdavimui ir paskirstymui, pagalbinė įranga pagalbinėms funkcijoms atlikti (matavimas, signalizacija, valdymas, apsauga ir automatika ir kt.). Įvairių įrenginių tarpusavio ryšį parodysime supaprastintoje elektros sistemos su generatoriaus įtampos šynomis schemoje (žr. 1 pav.).

Ryžiai. 1

Generatoriaus pagaminta elektros energija tiekiama į pagrindines šynas ir paskirstoma tarp MV pagalbinių poreikių, GD generatoriaus įtampos apkrovos ir elektros sistemos. Atskiri elementai pav. 1 yra skirti:

1. Q jungikliai grandinės įjungimui ir išjungimui įprastu ir avariniu režimu.

2. QS skyrikliai atleisti įtampą iš atjungtų elektros instaliacijos dalių ir sukurti matomą grandinės pertrauką, reikalingą remonto darbams atlikti. Atjungikliai, kaip taisyklė, yra remonto, o ne eksploataciniai elementai.

3. Surenkamos šynos elektros energijos priėmimui iš šaltinių ir paskirstymui tarp vartotojų.

4. Relinės apsaugos įtaisai elektros instaliacijos pažeidimo faktui ir vietai nustatyti bei komandai atjungti pažeistą elementą duoti.

5. Automatikos įtaisai A, skirti automatiškai įjungti arba perjungti grandines ir prietaisus, taip pat automatiškai reguliuoti elektros instaliacijos elementų darbo režimus.

6. Matavimo prietaisai IP elektrinės pagrindinių įrenginių veikimo ir energijos kokybės stebėjimui, taip pat pagamintos ir patiektos elektros apskaitai.

7. Srovės transformatoriai TA ir įtampos TV.

Saugumo klausimai:

1. Pateikite energetikos sistemos ir visų joje esančių elementų apibrėžimą.
2. Pagrindiniai elektros parametrai.
3. Kokie yra energijos šaltiniai natūralių šaltinių?
4. Kokios elektrinės vadinamos šiluminėmis?
5. Kokie elektros gamybos būdai yra tradiciniai?
6. Kokie elektros gamybos būdai laikomi netradiciniais?
7. Išvardykite atsinaujinančių energijos šaltinių rūšis?
8. Išvardykite neatsinaujinančių energijos šaltinių rūšis?
9. Kokių tipų elektrinės priskiriamos šiluminėms elektrinėms?
10. Įvardykite techninius ir ekonominius energijos sistemų sujungimo privalumus.
11. Kurios elektrinės vadinamos bazinėmis, o kurios – piko?
12. Kokie reikalavimai keliami energetikos sistemoms?
13. Išvardykite pagrindines automatikos įrenginių, srovės ir įtampos transformatorių bei jungiklių paskirtis.
14. Išvardykite pagrindines skyriklių, relių apsaugos įtaisų ir šynų paskirtis. Kokia srovę ribojančio reaktoriaus paskirtis?

Kiti panašūs darbai, kurie gali jus sudominti.vshm>
4138.		Alternatyvi balsavimo sistema. Kaupiamoji balsavimo sistema. Balivo sistema	4,28 KB
	Alternatyvi balsavimo sistema. Kaupiamoji balsavimo sistema. Balsavimo sistema Siekiant užtikrinti absoliučios daugumos sistemos neveiksmingumą net ir pirmajame rinkimų ture, yra alternatyva pirmenybiniam balsavimui arba absoliučiam balsavimui už bet kurį kandidatą, balsuojant už vieną kandidatą, o ne nurodant, kokia tvarka jų pranašumai kitiems. . Tokia sistema buvo įvesta Australijoje per Australijos parlamento žemųjų rūmų Atstovų rūmų rinkimus.
9740.		Japonijos partijos politinė sistema ir rinkimų teisė bei sistema	47,98 KB
	Pagrindines žmogaus teises garantuoja Japonijos Konstitucija. Jie apibrėžiami kaip amžini ir nepajudinami. Šios teisės apima teisę į lygybę, laisvę, socialines teises, teisė į pagrindinių žmogaus teisių apsaugą. Konstitucija leidžia apriboti žmogaus teises, jei jos trukdo bendrai gerovei ar kitų teisėms.
5899.		Teisės sistema ir teisės aktų sistema	22,78 KB
	Teisės sistema ir teisės aktų sistema Teisės sistemos samprata Teisės sistema yra esmė vidinė struktūra teisės struktūra, atspindinti teisės normų unifikavimą ir diferenciaciją. Pagrindinis šios koncepcijos tikslas – vienu metu paaiškinti norminio organo integraciją ir skirstymą į ūkio šakas ir institucijas bei sistemingai apibūdinti pozityviąją teisę kaip visumą. Čia ypač būtina pabrėžti, kad teisės struktūra, jos sistema, lemia jos formą, teisės aktų sistemą ir yra neatsiejamai su ja susijusi. tas teises ir pareigas, kurios tapo...
4136.		Majoritarinė absoliučios daugumos rinkimų sistema. Majoritarinė rinkimų daugumos sistema	3,91 KB
	Pažvelkime į dabartinį vienareikšmių daugumos sistemų tipą – absoliučios daugumos sistemą, priešingai nei ankstesnėje kandidato rinkimo sistemoje, o tai reiškia, kad reikia paimti daugiau nei pusę rinkėjų balsų, kad formulė būtų 50 plius. vienas balsas. Tokiu būdu absoliučios daugumos rinkimų sistema dažniausiai apima du turus. Kai sistema stagnuoja, dažniausiai yra žemesnis rinkėjų dalyvavimo balsavime slenkstis. Pagrindinis absoliučios daugumos daugumos sistemos trūkumas yra visiškas rinkimų neveiksmingumas.
17060.		Vieningos Rusijos energetikos sistemos integruotų energetikos sistemų elektros tiekimas	271,02 KB
	Vieningos Rusijos energetikos sistemos integruotų energetikos sistemų elektros tiekimas Ekonominė plėtra bet kurių teritorinių vienetų hierarchinis lygis dideles regionų ir makroregionų asociacijas daugiausia lemia jų energijos tiekimo lygis. Kita vertus, energijos tiekimo apimtis riboja didžiausią įmanomą gaunamų parametrų apimtį teritorinių subjektų, ypač GRP, plėtrai, esant tam tikram ekonomikos energijos vartojimo efektyvumo lygiui. Teisingai...
4902.		Laivo elektrinė (SPU)	300,7 KB
	Leidžiamas ketaus stūmoklių lenkimo įtempis. Lenkimo įtempis, atsirandantis veikiant jėgą. Šlyties įtampa. Leidžiamas lenkimo ir šlyties įtempis: leistinas legiruotojo plieno lenkimo įtempis: leistinas šlyties įtempis.
6751.		ELEKTROS LANKAS	157,31 KB
	Skysto metalo tilteliui nutrūkus, ant katodo, kuris yra lanko pagrindas, susidaro dėmė. Elektronų skaičius dėl termioninės emisijos yra mažas ir šis procesas padeda uždegti lanką ir yra lanko iniciatorius. Lanko statinės temperatūra siekia 7000 K.
6599.		Elektrinė apšvietimo dalis	387,62 KB
	Elektrinė apšvietimo dalis. Pagal technologinę paskirtį elektros imtuvai skirstomi priklausomai nuo energijos rūšies, į kurią šis imtuvas paverčia elektros energiją, visų pirma: mašinų ir mechanizmų pavaros mechanizmai; elektroterminės ir elektros jėgainės; elektrocheminiai įrenginiai...
1820.		Rajono elektros tinklas	299,76 KB
	Šį projektą sudaro šios dalys: įvadas, kuriame suformuluojame projekto tikslą, nustatome ryšį tarp priimtų sprendimų ir projektavimo bei kitų objektų eksploatavimo uždavinių, pagrindžiame kuriamos projekto temos aktualumą; galios balansas elektros sistemoje, dėl kurio nustatome kiekvienos pastotės kompensacinių įrenginių galią; šeši pradiniai variantai suprojektuotas tinklas; pastočių linijų įtampos projektavimo parinkimas ir optimaliausio varianto parinkimas; elektrinis...
11575.		Laivo elektrinė (SPP)	289,36 KB
	Nuolatinės srovės generatorius arba puslaidininkinis lygintuvas naudojamas kaip reguliuojamos įtampos šaltinis. Išlaikant pastovų dažnį, savo ruožtu stabilizuojamas pagrindinės pavaros veleno sukimosi greitis.

Energetinis požiūris į sąveiką. Energetinis požiūris į sąveiką elektros krūviai yra, kaip matysime, labai vaisingas savo praktiniu pritaikymu, be to, jis atveria galimybę kitaip pažvelgti į patį elektrinį lauką kaip į fizinę realybę.

Pirmiausia išsiaiškinsime, kaip galime pasiekti krūvių sistemos sąveikos energijos sampratą.

1. Pirmiausia panagrinėkime dviejų taškinių krūvių 1 ir 2 sistemą. Raskime jėgų F ir F2, su kuriomis sąveikauja šie krūviai, elementariųjų darbų algebrinę sumą. Įveskite kokį nors K atskaitos kadrą per laiką cU krūviai padarė judesius dl, o dl 2. Tada atitinkamas šių jėgų darbas.

6L, 2 = F, dl, + F2 dl2.

Atsižvelgiant į tai, kad F2 = - F, (pagal trečiąjį Niutono dėsnį), perrašome ankstesnę išraišką: Mlj, = F,(dl1-dy.

Skliausteliuose nurodyta reikšmė yra 1 krūvio judėjimas 2 krūvio atžvilgiu. Tiksliau, tai krūvio / judėjimas /(" atskaitos rėme, standžiai sujungtame su 2 krūviu ir judančiame su juo transliaciniu požiūriu originalo atžvilgiu /(-sistema. Iš tiesų, judėjimas dl, krūvis 1 /(-sistemoje gali būti pavaizduotas kaip /("-sistemos poslinkis dl2 plius poslinkis dl, krūvis /, palyginti su šia /("-sistema: dl, = dl2+dl,. Taigi dl, - dl2 = dl" , Ir

Taigi, paaiškėja, kad elementarių darbų suma savavališkame /(-atskaitos rėme visada lygi elementariajam darbui, kurį atlieka jėga, veikianti vieną krūvį atskaitos sistemoje, kur kitas krūvis yra ramybės būsenoje. Kitaip tariant, darbas 6L12 nepriklauso nuo pradinių /( -referencinių sistemų pasirinkimo.

Jėga F„, veikianti krūvį / iš 2 krūvio pusės, yra konservatyvi (kaip centrinė jėga). Todėl šios jėgos poveikis poslinkiui dl gali būti pavaizduotas kaip 1 krūvio potencialios energijos sumažėjimas 2 krūvio lauke arba kaip nagrinėjamų krūvių poros potencialios sąveikos energijos sumažėjimas:

kur 2 yra reikšmė, kuri priklauso tik nuo atstumo tarp šių krūvių.

2. Dabar pereikime prie trijų taškų įkrovų sistemos (šiuo atveju gautą rezultatą galima nesunkiai apibendrinti į savavališko skaičiaus įkrovų sistemą). Darbas, kurį visos sąveikos jėgos atlieka elementarių visų krūvių judesių metu, gali būti pavaizduotas kaip visų trijų sąveikų porų darbo suma, ty 6A = 6A (2 + 6A, 3 + 6A 2 3. Bet kiekvienai sąveikų porai , kai tik tai, kas buvo parodyta, yra 6L ik = - d Wik, todėl

kur W yra tam tikros krūvių sistemos sąveikos energija,

W «= wa + Wtз + w23.

Kiekvienas šios sumos narys priklauso nuo atstumo tarp atitinkamų krūvių, todėl energija W

tam tikros mokesčių sistemos dydis priklauso nuo jos konfigūracijos.

Panašūs samprotavimai akivaizdžiai galioja bet kokio mokesčių skaičiaus sistemai. Tai reiškia, kad galime sakyti, kad kiekviena savavališkos krūvių sistemos konfigūracija turi savo energijos vertę W ir visų sąveikos jėgų darbas keičiant šią konfigūraciją yra lygus energijos W sumažėjimui:

bl = -ag. (4.1)

Sąveikos energija. Raskime energijos W išraišką. Pirmiausia dar kartą apsvarstykime trijų taškų krūvių sistemą, kuriai parodėme, kad W = - W12+ ^13+ ^23- Transformuokime šią sumą taip. Pavaizduokime kiekvieną terminą Wik simetriška forma: Wik= ]/2(Wlk+ Wk), nes Wik=Wk, Tada

Sugrupuokime narius su tais pačiais pirmaisiais indeksais:

Kiekviena suma skliausteliuose yra i-ojo krūvio sąveikos su likusiais krūviais energija Wt. Todėl paskutinę išraišką galima perrašyti taip:

Savavališko apibendrinimas

Gauta sistemos išraiška iš įkrovų skaičiaus yra akivaizdi, nes akivaizdu, kad pateikti argumentai visiškai nepriklauso nuo sistemą sudarančių įkrovų skaičiaus. Taigi taškinių krūvių sistemos sąveikos energija

Turint omenyje, kad Wt =<7,9, где qt - i-й заряд системы; ф,- потен­циал, создаваемый в месте нахождения г-го заряда всеми остальными зарядами системы, получим окончательное выражение для энергии взаимодействия системы точечных зарядов:

Pavyzdys. Keturi vienodi taškiniai krūviai q yra išsidėstę tetraedro su briauna a viršūnėse (4.1 pav.). Raskite šios sistemos krūvių sąveikos energiją.

Kiekvienos krūvių poros sąveikos energija čia yra vienoda ir lygi = q2/Ale0a. Iš viso yra šešios tokios sąveikaujančios poros, kaip matyti iš paveikslo, todėl visų tam tikros sistemos taškinių krūvių sąveikos energija

W = 6№, = 6<72/4яе0а.

Kitas būdas išspręsti šią problemą yra pagrįstas (4.3) formulės naudojimu. Potencialas φ vieno iš krūvių vietoje dėl visų kitų krūvių lauko yra lygus φ = 3<7/4яе0а. Поэтому

Bendra sąveikos energija. Jei krūviai yra paskirstyti nuolat, tada, išskaidę krūvių sistemą į elementariųjų krūvių aibę dq = p dV ir pereidami nuo sumavimo (4.3) prie integravimo, gauname

čia f – potencialas, kurį sukuria visi sistemos krūviai elemente, kurio tūris dV. Panašią išraišką galima parašyti krūviams paskirstyti, pavyzdžiui, paviršiuje; Tam pakanka (4.4) formulėje p pakeisti o, o dV – dS.

Galima klaidingai manyti (ir tai dažnai sukelia nesusipratimų), kad išraiška (4.4) yra tik modifikuota išraiška (4.3), atitinkanti taškinių krūvių idėjos pakeitimą nuolat paskirstyto krūvio idėja. Iš tikrųjų taip nėra – abu posakiai skiriasi savo turiniu. Šio skirtumo priežastis yra skirtinga potencialo φ reikšmė, įtraukta į abi išraiškas, o tai geriausiai paaiškinama šiuo pavyzdžiu.

Tegul sistema susideda iš dviejų rutuliukų, kurių krūviai d ir q2.

Pagal (4.3) formulę

W = "AUitPi +2> kur f[ yra krūvio q2 sukuriamas potencialas toje vietoje

apmokestinimo radimas turi panašią reikšmę

ir potencialus f2.

Pagal (4.4) formulę kiekvieno rutulio krūvį turime padalyti į be galo mažus elementus p AV ir kiekvieną iš jų padauginti iš potencialo φ, kurį sukuria ne tik kito rutulio krūviai, bet ir šio rutulio krūvio elementai. Akivaizdu, kad rezultatas bus visiškai kitoks, būtent:

W = Wt + W2 + Wt2, (4,5)

čia Wt – pirmojo rutulio įkrovos elementų tarpusavio sąveikos energija; W2 - tas pats, bet antram kamuoliui; Wi2 yra pirmojo rutulio ir antrojo rutulio įkrovimo elementų sąveikos energija. Energijos W ir W2 vadinamos vidinėmis krūvių qx ir q2 energijomis, o W12 – krūvio ir krūvio sąveikos energija q2.

Taigi matome, kad skaičiuojant energiją W pagal formulę (4.3) gaunama tik Wl2, o skaičiuojant pagal formulę (4.4) gaunama visa sąveikos energija: be W(2, dar ir nuosavos energijos IF ir W2. Nekreipiant dėmesio į šią aplinkybę dažnai šaltinis yra grubios klaidos.

Prie šio klausimo grįšime § 4.4, o dabar gausime keletą svarbių rezultatų naudodami (4.4) formulę.

· Elektrinio lauko potencialas yra vertė, lygi taškinio teigiamo krūvio, esančio tam tikrame lauko taške, potencinės energijos ir šio krūvio santykiui.

arba elektrinio lauko potencialas yra vertė, lygi darbo, kurį lauko jėgos atlieka perkeliant taškinį teigiamą krūvį iš tam tikro lauko taško į begalybę, santykiui iki šio krūvio:

Paprastai manoma, kad elektrinio lauko potencialas begalybėje yra lygus nuliui.

Atkreipkite dėmesį, kad kai krūvis juda elektriniame lauke, darbas A v.s išorinės jėgos yra lygios darbui A s.p lauko stiprumas ir priešingas ženklas:

A v.s = – A s.p.

· Elektrinio lauko potencialas, sukurtas taškinio krūvio K per atstumą r nuo mokesčio,

· Elektrinio lauko potencialas, kurį sukuria metalas, turintis krūvį K rutulys su spinduliu R, per atstumą r nuo sferos centro:

sferos viduje ( r<R) ;

ant sferos paviršiaus ( r=R) ;

už sferos ribų (r>R) .

Visose įkrautos sferos potencialo formulėse e yra vienalyčio begalinio dielektriko, supančio sferą, dielektrinė konstanta.

· Sistemos sukurtas elektrinio lauko potencialas n taškiniai krūviai tam tikrame taške pagal elektrinių laukų superpozicijos principą yra lygūs algebrinei potencialų sumai j 1, j 2, ... , jn, sukurtas individualiais taškiniais mokesčiais 1 klausimas, 2 klausimas, ..., Q n:

· Energija W taškinių krūvių sistemos sąveika 1 klausimas, 2 klausimas, ..., Q n yra nulemtas darbo, kurį gali atlikti ši krūvių sistema, perkeldama juos vienas kito atžvilgiu iki begalybės, ir išreiškiamas formule

kur yra visų kuriamo lauko potencialas p- 1 mokestis (išskyrus i th) toje vietoje, kur yra užtaisas Qi.

· Potencialas yra susijęs su elektrinio lauko stipriu ryšiu

Sferinės simetrijos elektrinio lauko atveju šis ryšys išreiškiamas formule

arba skaliarine forma

o jei laukas yra vienalytis, t. y. laukas, kurio stiprumas kiekviename taške yra vienodas tiek dydžiu, tiek kryptimi

Kur j 1 Ir j 2- dviejų ekvipotencialių paviršių taškų potencialai; d – atstumas tarp šių paviršių išilgai elektrinio lauko linijos.

· Darbas, atliekamas elektrinio lauko judant taškinį krūvį K iš vieno lauko taško, turinčio potencialą j 1, kitam, turinčiam potencialo j 2

A=Q∙(j 1 – j 2), arba

Kur E l -įtempimo vektoriaus projekcija į judėjimo kryptį; dl- judėjimas.

Vienalyčio lauko atveju paskutinė formulė įgauna formą

A = Q∙E∙l∙cosa,

Kur l- judėjimas; a- kampas tarp vektoriaus ir poslinkio krypčių.

Dipolis yra dviejų taškinių elektros krūvių sistema, vienodo dydžio ir priešingo ženklo, atstumo l tarp kurių yra daug mažesnis atstumas r nuo dipolio centro iki stebėjimo taškų.

Vektorius, nubrėžtas nuo neigiamo dipolio krūvio iki jo teigiamo krūvio, vadinamas dipolio svirtimi.

Prekė nemokamai | K| dipolis ant jo rankos vadinamas elektriniu dipolio momentu:

Dipolio lauko stiprumas

Kur r- elektrinis dipolio momentas; r- spindulio vektoriaus modulis, nubrėžtas nuo dipolio centro iki taško, kuriame mus domina lauko stiprumas; α yra kampas tarp spindulio vektoriaus ir dipolio peties.

Dipolio lauko potencialas

Mechaninis momentas, veikiantis dipolį su elektriniu momentu, patalpintu į vienodą elektrinį lauką, kurio intensyvumas

arba M=p∙E∙ nuodėmė,

čia α yra kampas tarp vektorių krypčių ir .

Netolygiame elektriniame lauke, be mechaninio momento (jėgų poros), dipolį veikia ir tam tikra jėga. Jei laukas yra simetriškas ašiai X,stiprumas išreiškiamas santykiu

kur yra lauko stiprumo dalinė išvestinė, apibūdinanti lauko nehomogeniškumo laipsnį ašies kryptimi X.

Su jėga F x yra teigiamas. Tai reiškia, kad jo įtakoje dipolis patenka į stipraus lauko sritį.

Dipolio potenciali energija elektriniame lauke

Krūvinių sistemos elektros energija.

Lauko darbai dielektrinės poliarizacijos metu.

Elektrinio lauko energija.

Kaip ir visa medžiaga, elektrinis laukas turi energiją. Energija yra būsenos funkcija, o lauko būseną suteikia stiprumas. Iš to išplaukia, kad elektrinio lauko energija yra vienareikšmė intensyvumo funkcija. Kadangi labai svarbu įvesti energijos koncentracijos sąvoką lauke. Lauko energijos koncentracijos matas yra jo tankis:

Raskime išraišką. Šiuo tikslu apsvarstykime plokščio kondensatoriaus lauką, laikydami jį vienodu visur. Įkrovimo proceso metu bet kuriame kondensatoriuje atsiranda elektrinis laukas, kurį galima pavaizduoti kaip krūvių perkėlimą iš vienos plokštės į kitą (žr. pav.). Elementarus darbas, skirtas įkrovimui perduoti, yra lygus:

kur ir visas darbas:

kuris padidina lauko energiją:

Atsižvelgiant į tai (elektrinio lauko nebuvo), už kondensatoriaus elektrinio lauko energiją gauname:

Lygiagrečios plokštės kondensatoriaus atveju:

kadangi, - kondensatoriaus tūris yra lygus lauko tūriui. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, elektrinio lauko energijos tankis yra lygus:

Ši formulė galioja tik izotropiniam dielektrikui.

Elektrinio lauko energijos tankis yra proporcingas intensyvumo kvadratui. Ši formulė, nors ir gauta vienodam laukui, tinka bet kuriam elektriniam laukui. Apskritai lauko energiją galima apskaičiuoti pagal formulę:

Išraiška apima dielektrinę konstantą. Tai reiškia, kad dielektrike energijos tankis yra didesnis nei vakuume. Taip yra dėl to, kad dielektrike sukuriant lauką, atliekamas papildomas darbas, susijęs su dielektriko poliarizacija. Pakeiskime elektros indukcijos vektoriaus reikšmę į energijos tankio išraišką:

Pirmasis terminas siejamas su lauko energija vakuume, antrasis – su darbu, įdėtu dielektriko tūrio vieneto poliarizacijai.

Elementarus darbas, kurį laukas atlieka poliarizacijos vektoriaus prieaugiui, yra lygus.

Poliarizacijos darbas dielektriko tūrio vienetui yra lygus:

nes būtent tai ir reikėjo įrodyti.

Panagrinėkime dviejų taškinių krūvių sistemą (žr. pav.) pagal superpozicijos principą bet kuriame erdvės taške:

Elektrinio lauko energijos tankis

Pirmasis ir trečiasis terminai yra susiję su elektriniais krūvių laukais ir atitinkamai, o antrasis terminas atspindi elektros energiją, susijusią su krūvių sąveika:

Krūvių savaiminė energija yra teigiama, o sąveikos energija gali būti teigiama arba neigiama.

Skirtingai nuo vektoriaus, elektrinio lauko energija nėra adityvus dydis. Sąveikos energiją galima pavaizduoti paprastesniu santykiu. Dviejų taškinių krūvių sąveikos energija yra lygi:

kurią galima pavaizduoti kaip sumą:

kur yra krūvio lauko potencialas krūvio vietoje ir krūvio lauko potencialas krūvio vietoje.

Apibendrindami gautą rezultatą į savavališko skaičiaus mokesčių sistemą, gauname:

kur yra sistemos krūvis, yra potencialas, sukurtas krūvio vietoje, visi kiti sistemos mokesčiai.

Jei krūviai paskirstomi nuolat pagal tūrio tankį, suma turėtų būti pakeista tūrio integralu:

kur yra visų sistemos krūvių sukurtas potencialas elemente su tūriu. Gauta išraiška atitinka visos elektros energijos sistemos.

Darbas, atliekamas elektriniu lauku, siekiant perkelti krūvį

Darbo koncepcija A elektrinis laukas E dėl krūvio judėjimo Kįvedamas visiškai laikantis mechaninio darbo apibrėžimo:

Kur - potencialų skirtumas (taip pat vartojamas terminas įtampa)

Daugelis problemų yra susijusios su nuolatiniu įkrovos perkėlimu per tam tikrą laikotarpį tarp taškų su tam tikru potencialų skirtumu U(t), šiuo atveju darbo formulė turėtų būti perrašyta taip:

kur srovės stiprumas

Elektros srovės galia grandinėje

Galia W elektros srovė grandinės atkarpai nustatoma įprastu būdu, kaip darbo išvestinė A laike, tai yra pagal posakį:

Tai pati bendriausia galios išraiška elektros grandinėje.

Atsižvelgiant į Ohmo dėsnį:

Elektros galia išsiskiria esant varžai R gali būti išreikštas srove: ,

Atitinkamai, darbas (išleidžiama šiluma) yra galios integralas laikui bėgant:

Elektrinių ir magnetinių laukų energija

Elektrinių ir magnetinių laukų energija yra proporcinga lauko stiprumo kvadratui. Reikėtų pažymėti, kad, griežtai tariant, terminas elektromagnetinio lauko energija nėra visiškai teisinga. Apskaičiavus bendrą net vieno elektrono elektrinio lauko energiją, gaunama vertė lygi begalybei, nes atitinkamas integralas (žr. toliau) skiriasi. Visiškai baigtinio elektrono lauko begalinė energija yra viena iš teorinių klasikinės elektrodinamikos problemų. Vietoj to, fizikoje jie paprastai naudoja šią sąvoką elektromagnetinio lauko energijos tankis(tam tikrame erdvės taške). Bendra lauko energija yra lygi energijos tankio integralui visoje erdvėje.

Elektromagnetinio lauko energijos tankis yra elektrinio ir magnetinio lauko energijos tankių suma.

SI sistemoje:

Kur E- elektrinio lauko stiprumas, H- magnetinio lauko stiprumas, - elektrinė konstanta ir - magnetinė konstanta. Kartais konstantoms ir – vartojami terminai dielektrinė konstanta ir vakuumo magnetinis pralaidumas – kurie yra labai gaila ir dabar beveik nenaudojami.

Elektromagnetinio lauko energijos srautai

Elektromagnetinės bangos energijos srauto tankis nustatomas pagal Poyntingo vektorių S(Rusijos mokslinėje tradicijoje - Umov-Poynting vektorius).

SI sistemoje Poyntingo vektorius yra lygus: ,

Elektrinio ir magnetinio lauko stiprių vektorinė sandauga ir nukreipta statmenai vektoriams E Ir H. Tai natūraliai sutampa su skersine elektromagnetinių bangų savybe.

Tuo pačiu metu energijos srauto tankio formulė gali būti apibendrinta stacionarių elektrinių ir magnetinių laukų atveju ir turi lygiai tokią pačią formą: .

Pats faktas, kad egzistuoja energijos srautai nuolatiniuose elektriniuose ir magnetiniuose laukuose, iš pirmo žvilgsnio atrodo labai keistai, tačiau tai nesukelia jokių paradoksų; Be to, tokie srautai aptinkami eksperimento metu.